Способ получения металлокерамического термостойкого материала


 


Владельцы патента RU 2455376:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения металлокерамических композиционных материалов. Может использоваться в химической промышленности, авиационном машиностроении и энергетике. Готовят смесь порошка стали, содержащей 18-27 мас.% хрома и 4,8-7 мас.% алюминия, и порошка, содержащего фторид кальция и углерод, который вводят в смесь в количестве 7-12 мас.% с обеспечением содержания углерода в смеси 0,02-1,5 мас.%. Полученную смесь прессуют и спекают в восстановительной атмосфере в две стадии. Первую стадию проводят при температуре 350-450°C в течение 8-15 часов, а вторую - при температуре 1250-1380°C в течение 4-8 часов. Полученный материал обладает жаростойкостью до 1380°С и сочетает удовлетворительные антифрикционные свойства и твердость. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано в химической промышленности, авиационном машиностроении и энергетике.

Известен способ получения металлокерамического термостойкого материала, включающий получение смеси порошка стали, содержащей хром и молибден, и порошка твердой смазки (например, фторида кальция), прессование полученной смеси и последующее спекание полученной заготовки в восстановительной атмосфере (см. Дзнеладзе Ж.И. и др. Порошковая металлургия сталей и сплавов, Москва, Металлургия, 1978, стр.222-223). Известный способ принят в качестве ближайшего аналога заявленного способа.

Недостаток известного способа состоит в том, что для его осуществления требуется дорогостоящий молибден, что делает его неоправданно затратным. Кроме этого, при реализации известного способа жаростойкость материала ограничена 750°С.

Задача заявленного изобретения состоит в получении материала, обладающего жаростойкостью до 1380°С, сочетающего удовлетворительные антифрикционные свойства и невысокую твердость, с использованием малозатратной технологии.

Указанная задача решается посредством осуществления способа получения металлокерамического термостойкого материала, включающего получение смеси порошка стали, содержащей хром, и порошка твердой смазки, прессование полученной смеси и последующее спекание полученной заготовки в восстановительной атмосфере, в котором для получения смеси используют порошок стали, содержащей 18-27 мас.% хрома и 4,8-7 мас.% алюминия, в качестве порошка твердой смазки используют порошок, содержащий фторид кальция и углерод, который вводят в смесь в количестве 7-12 мас.% с обеспечением содержания углерода в смеси 0,02-1,5 мас.%, а спекание осуществляют в две стадии, при этом первую стадию проводят при температуре 350-450°С в течение 8-15 часов, а вторую стадию - при температуре 1250-1380°С в течение 4-8 часов.

Экспериментально установлено, что содержание в материале хрома ниже 18 мас.%, а алюминия ниже 4,8 мас.% приводит к снижению жаростойкости материала, а содержание хрома выше 27 мас.%, а алюминия выше 7% приводит к повышению хрупкости материала, а следовательно, к снижению технологической прочности материала.

Также установлено, что содержание в материале углерода ниже 0,02 мас.%, а суммарно фторида кальция и углерода ниже 7 мас.% приводит к ухудшению антифрикционных свойств материала, а содержание углерода выше 1,5 мас.%, а суммарно фторида кальция и углерода выше 12 мас.% приводит к снижению технологической прочности материала.

Кроме этого, установлено, что спекание заготовки в первую стадию при температуре ниже 350°С, а во вторую стадию при температуре ниже 1250°С приводит к ухудшению прочностных характеристик материала. Также установлено, что спекание заготовки в первую стадию при температуре выше 450°С приводит к выделению упрочняющей фазы, которая приводит к нежелательному повышению твердости материала, а спекание заготовки во вторую стадию при температуре выше 1380°С приводит к нежелательному взаимодействию фторида кальция с металлом матрицы.

Спекание заготовки в первую стадию в течение менее 8 часов, а во вторую стадию менее 4 часов приводит к снижению технологической прочности, а спекание заготовки в первую стадию в течение более 15 часов, а во вторую стадию более 8 часов приводит к нежелательному повышению твердости материала.

Ниже представлен пример осуществления заявленного способа.

Получают восстановленный порошок жаростойкой стали, содержащей 20 мас.% хрома, 5,5 мас.% алюминия, с разветвленной формой частиц. Приготавливают порошок, содержащий фторид кальция и углерод. Восстановленный порошок в смесителе смешивают с приготовленным порошком из расчета введения в смесь суммарно фторида кальция и углерода 8 мас.% и углерода 0,8 мас.%.

Полученную смесь прессуют в пресс-формах (например, на гидропрессах при удельном давлении не менее 5 т/см2 или посредством гидростатического прессования при удельном давлении не менее 1000 Бар).

Полученные заготовки спекают в восстановительной атмосфере в две стадии. В первую стадию заготовку спекают при температуре 400°С в течение 15 часов, а во вторую стадию заготовку спекают при температуре 1300°С в течение 6 часов.

Ниже приведены Таблицы 1 и 2 с результатами испытаний, подтверждающими достижение технического результата.

Таблица 1
Хим. состав. % по массе Параметр
Fe Сr Аl σизг, МПа +Δm1100°C, г/м2·час
основа 17 4,0 450-500 0,12
основа 18 4,8 400-450 0,08
основа 23 6,0 400-440 0,07
основа 27 7,0 380-410 0,06
основа 28 8,0 260-300 0,06
Таблица 2
Хим. состав твердой смазки. % по массе Параметр
С Са Σ(C+CaF2)% по массе Коэффициент трения, µ σизг, МПа
0,01 17 6,81 0,50-0,55 430-460
0,02 18 7,0 0,43-0,45 410-440
1,5 23 12,0 0,42-0,44 400-420
1,6 27 13,1 0,36-0,43 230-260

Способ получения металлокерамического термостойкого материала, включающий получение смеси порошка стали, содержащей хром, и порошка твердой смазки, прессование полученной смеси и последующее спекание полученной заготовки в восстановительной атмосфере, отличающийся тем, что для получения смеси используют порошок стали, содержащей 18-27 мас.% хрома и 4,8-7 мас.% алюминия, в качестве порошка твердой смазки используют порошок, содержащий фторид кальция и углерод, который вводят в смесь в количестве 7-12 мас.% с обеспечением содержания углерода в смеси 0,02-1,5 мас.%, а спекание осуществляют в две стадии, при этом первую стадию проводят при температуре 350-450°C в течение 8-15 ч, а вторую стадию - при температуре 1250-1380°C в течение 4-8 ч.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных покрытий.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено при получении сплавов системы алюминий-свинец. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению градиентых керамических материалов на основе диоксида циркония. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам приготовления смеси порошка металла с углеродными нанотрубками, и может быть использовано в производстве электроугольных изделий и других областях техники.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в производстве твердых сплавов для изготовления износостойких частей механизмов, режущих и буровых инструментов.
Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к производству сплавов на основе алюминия с несмешивающимися компонентами, в частности к производству сплавов системы алюминий-свинец-олово.

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов, в частности к флюсам для плавки и рафинирования деформируемых магниевых сплавов, содержащих иттрий. .
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористых изделий на основе пеноалюминия. .

Изобретение относится к технологии получения объемных наноматериалов методом порошковой металлургии, а именно к изготовлению электродов электродуговых пламатронов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению градиентых керамических материалов на основе диоксида циркония. .

Изобретение относится к медицинской технике. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам изготовления поршневых колец. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к формированию методами порошковой металлургии брикета для модифицирования никелевых сплавов ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий из композиционного псевдосплава на основе вольфрама.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым изделиям из тяжелых сплавов на основе вольфрама. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности спеченным высокопрочным композиционным материалам на основе алюминия, используемым в качестве конструкционных материалов в авиакосмической и транспортной промышленности.

Изобретение относится к атомной технике, в частности к способу изготовления поглощающих сердечников с регулируемой поглощающей способностью из материала, поглощающего нейтроны, и предназначенных для применения в поглощающих элементах системы управления и защиты ядерных энергетических реакторов.
Изобретение относится к технологии порошковой металлургии, а именно к способам изготовления алмазного инструмента для сверления, содержащего хвостовик с рабочим слоем и осевым отверстием для прохода охлаждающей среды.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления порошковых оловянистых бронз при утилизации пылевидных отходов шихт на основе меди
Наверх