Композиционный спеченный порошковый материал


 


Владельцы патента RU 2405848:

Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным спеченным материалам. Может использоваться для изготовления износостойких изделий в машиностроении. Композиционный спеченный порошковый материал содержит медный порошок крупностью 100-160 мкм, гранулы омедненного графита крупностью 160-200 мкм в количестве 16-17 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного графита 70-75 мас.%, гранулы омедненного полимера крупностью 50-200 мкм в количестве 7-9 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного полимера 50-60 мас.%, гранулы омедненного никеля крупностью 100-200 мкм в количестве 3-5 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного никеля 25-35 мас.%, гранулы омедненного хрома крупностью 25-75 мкм в количестве 6-8 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного хрома 30-40 мас.%, углеродные нанотрубки в количестве 0,2-0,7 мас.% и фуллерены в количестве 0,02-0,04 мас.%. Материал обладает высокой твердостью и низкой пористостью. 2 табл.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к порошковым композиционным материалам, и может быть использовано для изготовления износостойких изделий для машиностроения.

Известны композиционные порошковые меднографитовые материалы, содержащие порошок меди и графита в количествах от нескольких до 75% [Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. - Киев: Наук. думка, 1980. - С.237].

Недостатком таких материалов являются невысокие физико-механические характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционный композиционный порошковый материал для узлов трения, включающий медный порошок крупностью 100-160 мкм, гранулы омедненного графита крупностью 160-200 мкм в количестве 16-17 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного графита 70-75 мас.%, гранулы омедненного полимера крупностью 50-200 мкм в количестве 7-9 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного полимера 50-60 мас.%, гранулы омедненного никеля крупностью 100-200 мкм в количестве 3-5 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного никеля 25-35 мас.%, гранулы омедненного хрома крупностью 25-75 мкм в количестве 6-8 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного хрома 30-40 мас.% и углеродные нанотрубки в количестве 0,2-0,7 мас.% [Патент РБ 10808, МПК 7 С22С 9/00, 1/05, 2008 (прототип)].

Недостатками известного материала являются низкое значение твердости порошковой матрицы и высокая пористость материала. Задача изобретения состоит в повышении твердости материала, а также уменьшении его пористости.

Поставленная задача решается тем, что композиционный спеченный порошковый материал, содержащий медный порошок крупностью 100-160 мкм, гранулы омедненного графита крупностью 160-200 мкм в количестве 16-17 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного графита 70-75 мас.%, гранулы омедненного полимера крупностью 50-200 мкм в количестве 7-9 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного полимера 50-60 мас.%, гранулы омедненного никеля крупностью 100-200 мкм в количестве 3-5 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного никеля 25-35 мас.%, гранулы омедненного хрома крупностью 25-75 мкм в количестве 6-8 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного хрома 30-40 мас.%, углеродные нанотрубки в количестве 0,2-0,7 мас.%, дополнительно содержит фуллерены в количестве 0,02-0,04 мас.%.

Сущность изобретения состоит в следующем. Использование фуллеренов в количестве 0,02-0,04 мас.% позволяет наиболее равномерно в максимальной степени заполнить свободное межчастичное пространство в порошковой матрице, не перекрывая поверхности остальных гранул наполнителей. При этом повышается твердость и снижается пористость композиционного материала.

Содержание фуллеренов в композиции на основе металлической матрицы в количестве менее 0,02 мас.% недостаточно для эффективной реализации их уникальных антифрикционных и прочностных свойств. В результате снижается твердость и увеличивается пористость материала.

Если содержание фуллеренов более 0,04 мас.% происходит ухудшение эксплуатационных характеристик композиционного спеченного порошкового материала за счет того, что фуллерены, попадая в области контактного взаимодействия компонентов материала, разупрочняют порошковую матрицу, не позволяя создавать достаточно прочные металлические связи между частицами. При этом снижается твердость материала.

Для иллюстрации изобретения в табл.1 приведены составы композиционных спеченных порошковых материалов, а в табл.2 - их сравнительные свойства.

Составляющими компонентами композиционных порошковых материалов явились медный порошок марки ПМС-В ГОСТ 4960-75, гранулы графита марки ГМП, гранулы политетрафторэтилена ГОСТ 1007-72, гранулы порошка никеля ГОСТ 9722-79, гранулы порошка хрома, омедненные химическим способом, углеродные нанотрубки, полученные методом дугового испарения графитового стержня, и фуллерены, полученные в плазме электрической дуги.

Материалы получали методом спекания порошковых композиций в специальной прессформе на установке для электроконтактного спекания при следующих показателях технологического процесса:

усилие прижатия электродов, кН 95
ток, кА 17-19

Измерение твердости проводили на прессе Бринелля по ГОСТ 9012-59. Пористость спеченных композиционных материалов определяли методом гидростатического взвешивания по ГОСТ 18898-73.

Как следует из приведенных данных, заявляемый композиционный спеченный порошковый материал, по сравнению с известным, характеризуется пониженной пористостью и повышенной твердостью.

Таблица 1
Компоненты композиционных спеченных порошковых материалов и их характеристики Составы композиционных спеченных порошковых материалов
По прототипу Запредельные Заявляемые Запредельные Контроль-
ные
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Крупность частиц медного порошка, мкм 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160
Содержание медного порошка в материале, мас.% 64 63,999 63,998 63,995 63,99 63,98 63,97 63,96 63,95 63,94 63,92 75,47 99,0
Крупность гранул омедненного графита, мкм 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 -
Содержание гранул омедненного графита в материале, мас.% 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 16,5 -
Содержание меди в гранулах омедненного графита, мас.% 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 -
Крупность гранул омедненного полимера, мкм 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 100-160 -
Компоненты композиционных спеченных порошковых материалов и их характеристики Составы композиционных спеченных порошковых материалов
По прототипу Запредельные Заявляемые Запредельные Контроль-
ные
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Содержание гранул омедненного полимера в материале, мас.% 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 -
Содержание меди в гранулах омедненного полимера, мас.% 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 -
Крупность гранул омедненного никеля, мкм 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200 160-200
Содержание гранул омедненного никеля в материале, мас.% 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Содержание меди в гранулах омедненного никеля, мас.% 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
Компоненты композиционных спеченных порошковых материалов и их характеристики Составы композиционных спеченных порошковых материалов
По прототипу Запредельные Заявляемые Запредельные Контроль-
ные
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Крупность гранул омедненного хрома, мкм 50-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75 25-75
Содержание гранул омедненного хрома в материале, мас.% 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
Содержание меди в гранулах омедненного хрома, мас.% 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
Содержание углеродных нанотрубок, мас.% 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - -
Содержание фуллеренов, мас.% - 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,03 1,0
Таблица 2
Номера составов композиционных спеченных порошковых материалов Характеристики композиционных спеченных порошковых материалов
Твердость, НВ Пористость, %
По прототипу 65 7
1 70 7
2 80 7
3 90 6
4 100 5
5 110 4
6 115 4
7 105 4
8 90 4
9 75 4
10 70 4
11 60 7
12 50 7
Примечание: Для определения характеристик были испытаны по 5 образцов из каждого композиционного спеченного порошкового материала и проведена статистическая обработка результатов испытаний.

Композиционный порошковый материал, полученный спеканием порошковой композиции, содержащей медный порошок крупностью 100-160 мкм в количестве 63,8-64,3 мас.%, гранулы омедненного графита крупностью 160-200 мкм в количестве 16-17 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного графита 70-75 мас.%, гранулы омедненного полимера крупностью 50-200 мкм в количестве 7-9 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного полимера 50-60 мас.%, гранулы омедненного никеля крупностью 100-200 мкм в количестве 3-5 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного никеля 25-35 мас.%, гранулы омедненного хрома крупностью 25-75 мкм в количестве 6-8 мас.% при содержании меди в гранулах омедненного хрома 30-40 мас.%, и углеродные нанотрубки в количестве 0,2-0,7 мас.%, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фуллерены в количестве 0,02-0,04 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении стержневых расходуемых электродов машин электроразрядного текстурирования листопрокатных валков.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению порошковых металлокерамических материалов для электрических контактов, для электроконтактов, включающий приготовление шихты путем смешения готовых компонентов, холодное брикетирование, спекание, допрессовку и отжиг, отличающийся тем, что готовят шихту, содержащую порошки меди и кадмия с раствором термически нестабильной соли кадмия, сушат и термообрабатывают ее при температуре 300-500°С.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в машиностроении. .
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в машиностроении. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к износостойким композиционным материалам на основе меди. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к легкообрабатываемым резанием медным сплавам, используемым в области снабжения питьевой водой. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам для высоконагруженных узлов трения. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным композиционным материалам. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в приборостроении, автомобилестроении. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам спеченных сплавов на основе меди, используемых в машиностроении. .

Изобретение относится к способу производства жидко-твердой металлической композиции и устройству для реализации этого способа. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления сварных корпусов, кожухов высоконагруженных деталей авиационных газотурбинных двигателей.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению дисперсноупрочненных материалов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению порошковых металлокерамических материалов для электрических контактов, для электроконтактов, включающий приготовление шихты путем смешения готовых компонентов, холодное брикетирование, спекание, допрессовку и отжиг, отличающийся тем, что готовят шихту, содержащую порошки меди и кадмия с раствором термически нестабильной соли кадмия, сушат и термообрабатывают ее при температуре 300-500°С.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения пеноалюминия. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению высокопористых никелевых материалов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к износостойким композиционным материалам на основе меди. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов на основе меди. .
Изобретение относится к изготовлению алмазосодержащих композитов с металлической связкой, которые могут применяться в качестве рабочих частей инструментов. .

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для создания покрытий из наноалмазов, фуллеренов и углеродных нанотрубок, работающих в экстремальных условиях.
Наверх