Способ изготовления металлокерамических порошковых материалов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлокерамических порошковых материалов на основе пластичной матрицы и твердофазных включений. Способ получения металлокерамических порошковых материалов включает смешивание в высокоэнергетической мельнице шихты, состоящей из твердых и пластичных частиц порошков, прессование и спекание. За счет силового воздействия рабочих тел мельницы пластичные частицы деформируют и одновременно наносят на твердые частицы. Воздействие рабочих тел осуществляют с силой, превышающей предел прочности на сжатие и на сдвиг материала пластичных частиц и не превышающей величину допускаемых напряжений на сдвиг и сжатие материала твердых частиц. Техническим результатом является сокращение времени технологического процесса.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении металлокерамических порошковых материалов на основе пластичной матрицы и твердой фазы.

Аналогом данного изобретения является способ (Патент RU 02145916 C1), включающий производство твердосплавных металлокерамических изделий и инструментов различного назначения. Способ включает приготовление компонентов шихты, измельчение, смешивание, засыпку шихты в форму, формование и спекание путем нагрева и выдержки при температуре спекания. Согласно одному из вариантов способа после спекания изделия его подвергают подстуживанию до температуры 1250-900°С со скоростью охлаждения не менее 3°С/с до температуры +300°С - (-196°С), после чего изделие подвергают стабилизационному отжигу нагревом до максимальной температуры, составляющей 0,35-0,5 максимальной температуры режима закаливания, затем изделие охлаждают.

Данный способ позволяет получать металлокерамические материалы различного состава и характеризуется большим количеством термических обработок, электрозатрат и временем получения материала.

Наиболее близким прототипом выбран способ получения металлокерамических материалов, включающий смешивание в высокоэнергетическом оборудовании шихты, состоящий из твердых и пластичных частиц порошков, формование пористых заготовок и спекание (US 3623849 А, 30.11.1971, МПК B 22 F 9/00).

Недостатком данного способа является сложность технологии, а также большие затраты на электроэнергию и время получения материала.

Решаемая задача - удешевление технологии и снижение времени получения металлокерамических порошковых материалов.

Задача решается тем, что в известном способе, включающем получение металлокерамических порошковых материалов смешиванием в высокоэнергетической мельнице шихты, состоящей из твердых и пластичных частиц порошков, прессование и спекание, пластичные частицы деформируют и одновременно наносят на твердые частицы за счет силового воздействия рабочих тел мельницы, при этом воздействие рабочих тел осуществляют с силой, превышающей предел прочности на сжатие и на сдвиг материала пластичных частиц и не превышающей величину допускаемых напряжений на сдвиг и сжатие материала твердых частиц.

Пример 1. Технология изготовления металлокерамического материала включает механическое легирование порошков меди (ПМС-1) и никеля (ПНК-УТ1), проводимое в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения V_вр=310 мин^-1 в течение τ_мл=20 ч. Далее следует механическое плакирование (нанесение пластичных частиц на твердые за счет силового воздействия рабочих тел мельницы, при этом воздействие рабочих тел осуществляют с силой, превышающей предел прочности на сжатие и на сдвиг материала пластичных частиц и не превышающей величину допускаемых напряжений на сдвиг и сжатие материала твердых частиц), в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) частиц оксида алюминия (АОА-1) частицами медно-никелевого сплава (содержание шихты: Al₂O₃=50%, Cu-Ni=50%) при частоте вращения V_вр=80 мин^-1 в течение τ_пл=5 ч, последующие формование заготовки и спекание в среде диссоциированного аммиака, при температуре спекания t_сп=1300°С и τ_сп=3 ч. Полученный металлокерамический материал имел предел прочности на изгиб σ_из=30 МПа.

Пример 2. Технология изготовления металлокерамического материала включает механическое легирование порошков меди (ПМС-1) и никеля (ПНК-УТ1), проводимое в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения V_вр=310 мин^-1 в течение τ_мл=20 ч. Далее следует механическое плакирование, в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1), частиц оксида алюминия (АОА-1) частицами медно-никелевого сплава (содержание шихты: Al₂O₃=70%, Cu-Ni=30%) при частоте вращения V_вр=80 мин^-1 в течение τ_пл=5 ч, последующие формование заготовки и спекание в среде диссоциированного аммиака при температуре спекания t_сп=1300°C и τ_сп=3 ч. Полученный металлокерамический материал имел предел прочности на изгиб σ_из=28 МПа.

Пример 3. Технология изготовления металлокерамического материала включает механическое легирование порошков меди (ПМС-1) и никеля (ПНК-УТ1), проводимое в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения V_вр=310 мин^-1 в течение τ_мл=20 ч. Далее следует механическое плакирование в планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров d_ш=3 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) частиц оксида алюминия (АОА-1) частицами медно-никелевого сплава (содержание шихты: Al₂O₃=90%, Cu-Ni=10%) при частоте вращения V_вр=80 мин^-1 в течение τ_пл=5 ч, последующие формование заготовки и спекание в среде диссоциированного аммиака при температуре спекания t_сп=1300°C и τ_сп=3 ч. Полученный металлокерамический материал имел предел прочности на изгиб σ_из=26 МПа.

Способ получения металлокерамических порошковых материалов, включающий смешивание в высокоэнергетической мельнице шихты, состоящей из твердых и пластичных частиц порошков, прессование и спекание, отличающийся тем, что пластичные частицы деформируют и одновременно наносят на твердые частицы за счет силового воздействия рабочих тел мельницы, при этом воздействие рабочих тел осуществляют с силой, превышающей предел прочности на сжатие и на сдвиг материала пластичных частиц и не превышающей величину допускаемых напряжений на сдвиг и сжатие материала твердых частиц.