Материал с высокой стойкостью к износу



Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу
Материал с высокой стойкостью к износу

 


Владельцы патента RU 2542885:

БЕЛЕР ЭДЕЛЬШТАЛЬ ГМБХ УНД КО КГ (AT)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению ледебуритных инструментальных сталей способом порошковой металлургии. Способ получения материала с изотропными механическими свойствами, улучшенной износостойкостью и высоким потенциалом закалки характеризуется тем, что из ледебуритной инструментальной стали методом порошковой металлургии путем распыления жидкой стали азотом получают порошок и горячим изостатическим прессованием порошка получают HIP-заготовку. Заготовку подвергают высокому отжигу при температуре выше 1100°C и по меньшей мере на 10°C ниже температуры плавления самой низкоплавкой фазы структуры стали в течение более 12 часов с обеспечением увеличения среднего размера включений карбидной фазы по меньшей мере на 65%, скругления их поверхности и гомогенизации матрицы, а затем проводят улучшение путем закалки с последующим отпуском. Материал имеет изотропные механические свойства и имеет в термически улучшенном состоянии долю карбидных фаз M6C- и MC-карбидов по меньшей мере 7,0 об.% при среднем размере включений карбидных фаз больше 2,8 мкм в матрице. Концентрация углерода в матрице составляет от 0,45 до 0,75 мас.%. Материалы характеризуются высокой износостойкостью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к получению ледебуритных инструментальных сталей способом порошковой металлургии, причем данные PM-материалы (материалы, полученные порошковой металлургией) имеют изотропные механические свойства, улучшенную износостойкость и высокий потенциал закалки.

Высоколегированные инструментальные стали, которые по причине их состава затвердевают с образованием ледебурита, часто имеют в отлитом состоянии локально крупные карбиды и скопления карбида, которые при горячем формовании отливок в целевые формы выравниваются и затем в зависимости от направления формования образуют полосы карбида или соответственно деформационные структуры. Данная форма структуры обуславливает применительно к соответствующему направлению нагрузки на деталь анизотропные свойства материала.

Известно, что для того, чтобы достичь изотропных и улучшенных свойств материала высоколегированных инструментальных сталей, применяют в качестве способа получения порошковую металлургию, которая обеспечивает гомогенное распределение небольших частиц карбидов в матрице.

При PM-способе благодаря высокоскоростному газовому потоку происходит разделение жидкой стали на маленькие капли, которые затвердевают с высокой скоростью, и при этом в них образуется мелкодисперсные фазы карбида. При последующем горячем изостатическом прессовании (HIP) порошка в форме и посредством спекания получают HIP-заготовку, которая способна подвергаться горячему формованию и в любом случае, предпочтительно, имеет гомогенное распределение мелких фаз карбида в материале.

Таким образом, полученные материалы в их механических свойствах в значительной мере изотропны и хорошо поддаются обработке, однако имеют ограниченный потенциал закалки вследствие структуры матрицы. Термин потенциал закалка относится для специалистов к величине повышения твердости при отпуске материала, который подвергнут мартенситному превращению из области структуры аустенита, с остаточным аустенитом.

Далее, как было обнаружено, при одинаковом химическом составе сплава, PM-материалы имеют соответственно несколько меньшую износостойкость, хотя при традиционном получении в матрице находится одинаково высокое количество включений карбидных фаз.

В основе данного изобретения лежит задача - предоставить способ упомянутого вначале вида, с помощью которого PM-материалам при сохранении изотропии механических свойств можно придать улучшенную износостойкость и повышенный потенциал закалки.

Далее, целью данного изобретения является создание полученного способом порошковой металлургии материала из ледебуритного инструментального стального сплава с высоким потенциалом закалки и высокой стойкостью к абразивному износу.

Согласно настоящему изобретению поставленную задачу можно решить при получении PM-способом ледебуритного инструментального стального сплава, при котором HIP-заготовку и/или изготовленный из нее полуфабрикат подвергают высокому отжигу при температуре выше 1100°C, но по меньшей мере на 10°C ниже температуры плавления самой низкоплавкой фазы структуры, с продолжительностью более 12 часов, причем средний размер включений карбидных фаз материала повышается по меньшей мере на 65%, их форма поверхности скругляется и матрица гомогенизируется, после чего происходит дальнейшая обработка для получения инструментов с высокой износостойкостью или элементов, подвергаемых абразивной нагрузке.

Способ по изобретению имеет преимущество в том, что вследствие диффузии при температуре выше 1100°C с одной стороны увеличивается размер включений карбидной фазы и с другой стороны происходит гомогенизация матрицы, причем в незакаленном состоянии материала физико-механические свойства практически не изменяются, предельное удлинение и, в частности, относительное сужение при разрыве повышается, вследствие чего получаются преимущества в обработке и свойствах.

Если элементы обрабатывают и/или перерабатывают после высокого отжига в течение промежутка времени согласно данному изобретению, то также при высокой нагрузке на материал, в частности нагрузке напряжением, существенно снижается склонность к образованию трещин.

При тепловом улучшении путем закалки и отпуска высоколегированного, полученного согласно настоящему изобретению материала, уже при низкой температуре закалки достигают высокого значения твердости после отпуска закаленного материала.

Далее, неожиданно было установлено, что подвергнутые высокому отжигу и улучшенные материалы при одинаковом количестве карбидных фаз, имеют однако значительно больший размер включений карбидных фаз, например на 84%, и в соответствующем нормам абразивном тесте, по сравнению со стандартным образцом, полученным также, но без высокого отжига, имеют значительно, в частности более чем на 30% улучшенную износостойкость.

Преимущества данного изобретения особенно проявляются, если в качестве инструментального стального сплава применяют материал из быстрорежущей стали с химическим составом в мас.%

Углерод (C) от 0,8 до 1,4

Хром (Cr) от 3,5 до 5,0

Молибден (Mo) от 0,1 до 10,0

Ванадий (V) от 0,8 до 10,5

Вольфрам (W) от 0,1 до 10,0

Кобальт (Co) от 1,0 до 12,0,

а также Si, Mn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо, причем содержание углерода в матрице устанавливают от 0,45 до 0,75, а средний диаметр включений карбидных фаз устанавливается более чем 2,8 мкм.

Для упомянутого выше стального сплава указано содержание углерода, важных карбидообразующих элементов и особенно способствующего вязкости матрицы, а также твердости при повышенной температуре элемента кобальта, а также концентрация углерода матрицы, в тех границах, которые, как показало исследование, являются существенными для способа, при этом согласно настоящему изобретению устанавливают предпочтительный диаметр включений карбидных фаз.

Такие, сравнительно крупные диаметры включений карбидных фаз остаются также при грубой абразивной нагрузке в структуре материала, или, соответственно не выводятся или не отделяются, так как содержащая данную твердую фазу матрица благодаря высокому отжигу также получает способствующие этому полезные свойства.

Способ по изобретению предпочтительно применим также для материалов из стали для холодной обработки с химическим составом в мас.%

Углерод (C) от 1,0 до 3,0

Хром (Cr) до 12,0

Молибден (Mo) от 0,1 до 5,0

Ванадий (V) от 0,8 до 10,5

Вольфрам (W) от 0,1 до 3,0

а также Si, Mn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо.

Следующую задачу данного изобретения решают созданием материала, который имеет изотропные механические свойства и в термически улучшенном состоянии имеет долю карбидных фаз M6C- и MC-карбидов по меньшей мере 7,0 об.%, при среднем размере включений карбидных фаз в матрице более чем 2,8 мкм, при этом матрица имеет концентрацию углерода от 0,45 до 0,75 мас.%.

Содержание включений карбидных фаз одного размера вызывает, как было обнаружено, уменьшение износа, если в гомогенной матрице находятся включения карбидных фаз с увеличенным средним размером.

Согласно уровню техники до сих пор пытались устанавливать как можно меньший размер включений карбидных фаз в материале для того, чтобы улучшить или оптимизировать все характерные свойства материала.

Однако неожиданно было обнаружено, что повышенный средний размер включений карбидных фаз в гомогенизированной с помощью высокого отжига матрице вызывает значительное улучшение износостойкости материала.

С научной стороны данное улучшение понятно еще не полностью, однако заявитель допускает, что при абразивной нагрузке более крупные карбиды замедляют критическое уменьшение поверхности контакта или, соответственно поверхности сцепления в гомогенной матрице и гомогенная матрица имеет больший потенциал связывания по отношению к сформированным крупным карбидам.

Особенно выражены улучшения износостойкости у материалов, которые имеют химический состав в мас.%

Углерод (C) от 0,8 до 1,4

Хром (Cr) от 3,5 до 5,0

Молибден (Mo) от 0,1 до 10,0

Ванадий (V) от 0,8 до 10,5

Вольфрам (W) от 0,1 до 10,0

Кобальт (Co) от 1,0 до 12,0

А также Si, Mn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остаток - железо, а в матрицу включены карбидные фазы, а именно от 5,5 до 8,5 об.% M6C- и от 1,5 до 3,9 об.% MC-карбидов со скругленной формой поверхности.

При этом благоприятно и способствует высокому уровню механических свойств, если материал имеет содержание в мас.% по меньшей мере одного из элементов

Si = от 0,1 до 0,5, предпочтительно от 0,15 до 0,3

P = максимум 0,03, предпочтительно максимум 0,02

S = максимум 0,3, предпочтительно максимум 0,03

N = максимум 0,1, предпочтительно максимум 0,08,

Если материал имеет концентрацию в мас.% по меньшей мере одного из элементов

С = от 0,9 до 1,4, предпочтительно от 1,0 до 1,3

Mn = от 0,15 до 0,5, предпочтительно от 0,2 до 0,35

Cr = от 3,0 до 5,0, предпочтительно от 3,5 до 4,5

Mo = от 3,0 до 10,0

W = от 1,0 до 10,0

Mo+W/2 = от 6,5 до 12,0, предпочтительно от 7,0 до 11,0

V = от 0,9 до 6,0, предпочтительно от 1,0 до 4,5

Co = от 7,0 до 11,0, предпочтительно от 8,0 до 10,0,

может происходить оптимизация его качественных параметров применительно к необходимым специфическим требованиям.

Для сталей для холодной обработки, которые должны удовлетворять наивысшим требованиям при ударной нагрузке с упомянутыми выше преимуществами, предпочтительно, если материал имеет химический состав в мас.%

Углерод (C) от 0,8 до 3,0

Хром (Cr) до 12,0

Молибден (Mo) от 0,1 до 5,0

Ванадий (V) от 0,8 до 10,5

Вольфрам (W) от 0,1 до 3,0,

а также Si, Mn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остаток - железо. Далее данное изобретение разъясняется подробнее с помощью приведенных только для примера результатов исследований с описанием разработок.

В таблицах и на фигурах представлено:

Таблица 1. Химический состав исследуемых материалов.

Таблица 2. Химический состав матрицы сравнительного сплава и материала по изобретению (S599PM-H).

Фиг.1 - Механические свойства материалов;

Фиг.2 - Карбидная фаза в PM-материале (S599PM), полученном согласно уровню техники (REM-анализ);

Фиг.3 - Карбидная фаза в РМ-материале, полученном согласно данному изобретению (S599PM-Н), (REM-анализ);

Фиг.4 - Карбидная фаза в материале по изобретению (S599PM-Н), (REM-анализ);

Фиг.5 - М6С - фаза образца с Фиг.4;

Фиг.6 - МС - фаза образца с Фиг.4;

Фиг.7 - Изображение фаз PM-материала (S599PM) согласно уровню техники, улучшенного;

Фиг.8 - Изображение фаз PM-материала (S599PMH)материала, полученного согласно данному изобретению, улучшенного;

Фиг.9 - Изображение фаз отлитого и формованного материала (S500);

Фиг.10 - Устройство для испытания износостойкости (схематично).

REM-анализ (Фиг.3-4) происходит с помощью растрового электронного микроскопа:

Модель REM: JEOL JSM 8490 HV

Модель EDX: Oxford Instrument sinca-Pentafet x3 Si(Li) 30 мм2 (Фиг.5, 6)

Карбидные фазы M6C и MC устанавливали с помощью отбора карбидных фаз с помощью программы обработки изображений: Image J.

В таблице 1 представлены химические составы среднелегированного материала (AISI-тип M42) с обозначением S500 и полученного способом порошковой металлургии материала S599PM, а также материала по изобретению S599PM-H.

Материал с обозначением S500 служит в качестве сравнительного материала, полученного по традиционной технологии, так как он имеет хорошую износостойкость соответствующую уровню техники.

Сплав, соответствующий обозначенному S599 составу, расплавляли и посредством PM способа после распыления расплава азотом, полученным порошком данного сплава, наполняли форму, и посредством горячего изостатического прессования получали HIP-заготовку.

Одну часть этой HIP-заготовки обычным образом перерабатывали в образцы и инструменты с обозначением S559-PM.

Из второй части материала заготовки из того же расплава производили заготовку с поперечным разрезом в виде квадрата 100 мм и подвергали согласно данному изобретению высокому отжигу при 1180°C с продолжительностью 24 часа, а затем перерабатывали в материал с обозначением S559PM-H.

В таблице 2 представлены химические составы матрицы и содержание карбидных фаз в сравнительном материале S500 и в полученном согласно данному изобретению материале S599PM-H.

На Фиг.1 на гистограмме показаны механические свойства, а именно: предел прочности при растяжении RP0.2, прочность на разрыв Rm, предельное удлинение A и относительное сужение при разрыве Z материалов S500, S599PM и S599PM-H.

Благодаря высокому отжигу согласно данному изобретению значительно повышены удлинение A и сужение Z материала S599PM-H, что вызвано гомогенизацией матрицы.

На Фиг. 2 показаны на изображении шлифа материала S599PM в состоянии мягкого отжига включения карбидных фаз типов M6C и MC в матрице. Размер включений карбидных фаз составляет в среднем примерно 2,0 мкм.

Мелкодисперсные включения M23C6-карбидов не включены в оценку материала с твердостью примерно 258 HB (твердость по Бринеллю).

На Фиг.3 показано изображение шлифа материала S599PM-H, полученного согласно настоящему изобретению. При таком же содержании карбидных фаз включения карбидов значительно увеличены и имеют средний диаметр примерно 4,0 мкм.

В матрицу с твердостью примерно 254 HB опять включен мелкодисперсный M23C6-карбид, так как материал находится в состоянии мягкого отжига.

На Фиг.4 представлен REM-анализ (растровый электронный микроскоп), полученного согласно данному изобретению материала S599PM-H, при этом данный материал улучшен до твердости 68,7 HRC (твердость по Роквеллу).

На Фиг.4 и 5 еще заметно, что после улучшения на изображениях больше не появляется карбид M23C6.

На Фиг.5 видны включения карбидной фазы типа M6C, отобранные с помощью упомянутой выше программы графического анализа.

Содержание карбидной фазы M6C составляет примерно 7,4 об.%, причем данное значение получилось как среднее значение более чем 6 измерений.

На Фиг.6 представлена карбидная фаза типа MC из исследования улучшенного материала с содержанием примерно 1,8 об.%, при этом также получали среднее значение более 6 измерений.

На Фиг.7 показан на изображении шлифа (полированный, протравленный раствором 3% HNO3), полученный способом порошковой металлургии материал S599PM в термически улучшенном состоянии с гомогенным распределением мелкодисперсного карбида со средним размером включений карбидной фазы 1,6 мкм. Твердость материала составляет примерно 68,2 HRC.

На Фиг.8 на изображении шлифа показан такой же материал, который был термически улучшен с идентичными параметрами, однако который подвергли высокому отжигу согласно настоящему изобретению, при этом измерение среднего размера включений карбидной фазы дало значение 3,6 мкм.

На Фиг.9 на изображении шлифа представлено строение изготовленного с применением заготовки материала S500 в состоянии после отжига, с твердостью 239 HB, при этом данный материал имеет угловатые, расположенные небольшими полосками, крупные включения карбидных фаз.

Исследование износостойкости материалов происходило с помощью устройства, которое схематически представлено на Фиг.10.

В тесте на абразивный износ образцы прижимали к диску с диаметром 300 мм, который был оснащен шлифовальной бумагой SiC P120, с прижимной силой на каждый образец 13,33 Н, что соответствует контактному давлению 0,265 Н/мм2. Скорость вращения диска составляла 150 и 300 мин-1.

Результат теста на абразивный износ улучшенных образцов, в 12 испытаниях сравнительного материала S500 оценили как 100%.

Полученный способом порошковой металлургии, аналогично улучшенный материал S599PM, с мелкодисперсными карбидными фазами показал в сравнении степень износа примерно 98%.

Исследование материала S599PM-H по изобретению, обработанного при получении высоким отжигом и полученного с такими же параметрами улучшения, показало увеличение износостойкости на 33%, до примерно 130% от значения для S500 и S599PM.

1. Способ получения материала с изотропными механическими свойствами, улучшенной износостойкостью и высоким потенциалом закалки, в котором из ледебуритной инструментальной стали методом порошковой металлургии (РМ) путем распыления жидкой стали азотом получают порошок и горячим изостатическим прессованием порошка получают HIP-заготовку, которую подвергают высокому отжигу при температуре выше 1100°C и по меньшей мере на 10°C ниже температуры плавления самой низкоплавкой фазы структуры стали в течение более 12 часов с обеспечением увеличения среднего размера включений карбидной фазы по меньшей мере на 65%, скругления их поверхности и гомогенизации матрицы, а затем проводят улучшение путем закалки с последующим отпуском.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструментальной стали используют быстрорежущую сталь с химическим составом в мас.%:
Углерод (С) от 0,8 до 1,4
Хром (Cr) от 3,0 до 5,0
Молибден (Мо) от 0,1 до 10,0
Ванадий (V) от 0,8 до 10,5
Вольфрам (W) от 0,1 до 10,0
Кобальт (Со) от 1,0 до 12,0,
а также Si, Мn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо, причем содержание углерода в матрице после улучшения составляет от 0,45 до 0,75, а средний диаметр фаз карбида составляет 2,8 мкм или более, предпочтительно 3,2 мкм или более.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструментальной стали используют сталь для холодной обработки с химическим составом в мас.%:
Углерод (С) от 1,0 до 3,0
Хром (Cr) до 12,0
Молибден (Мо) от 0,1 до 5,0
Ванадий (V) от 0,8 до 10,5
Вольфрам (W) от 0,1 до 3,0
а также Si, Мn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо.

4. Материал с изотропными механическими свойствами, улучшенной износостойкостью и высоким потенциалом закалки, полученный способом по п.1, причем содержание карбидных фаз М6С и МС в улучшенном путем закалки и отпуска материале составляет по меньшей мере 7,0 об.% при среднем размере включений карбидных фаз в матрице более 2,8 мкм, при этом концентрация углерода в матрице составляет от 0,45 до 0,75 в мас.%.

5. Материал по п.4, отличающийся тем, что имеет химический состав в мас.%:
Углерод (С) от 0,8 до 1,4
Хром (Cr) от 3,0 до 5,0
Молибден (Мо) от 0,1 до 10,0
Ванадий (V) от 0,8 до 10,5
Вольфрам (W) от 0,1 до 10,0
Кобальт (Со) от 1,0 до 12,0,
а также Si, Мn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо, при этом в матрицу включены карбидные фазы: М6С от 5,5 до 8,5 об.% и МС от 1,5 до 3,9 об.%, со скругленной формой поверхности.

6. Материал по п.4 или 5, отличающийся тем, что содержание по меньшей мере одного из элементов в материале составляет в мас.%:
Si от 0,1 до 0,5, предпочтительно от 0,15 до 0,3
P максимум 0,03, предпочтительно максимум 0,02
S максимум 0,3, предпочтительно максимум 0,03
N максимум 0,1, предпочтительно максимум 0,08.

7. Материал по п.4 или 5, отличающийся тем, что содержание по меньшей мере одного из элементов в материале составляет в мас.%:
С от 0,9 до 1,4, предпочтительно от 1,0 до 1,3
Мn от 0,15 до 0,5, предпочтительно от 0,2 до 0,35
Cr от 3,0 до 5,0, предпочтительно от 3,5 до 4,5
Мо от 3,0 до 10,0
W от 1,0 до 10,0
Mo+W/2 от 6,5 до 12,0, предпочтительно от 7,0 до 11,0
V от 0,9 до 6,0, предпочтительно от 1,0 до 4,5
Со от 7,0 до 11,0, предпочтительно от 8,0 до 10,0.

8. Материал по п.6, отличающийся тем, что содержание по меньшей мере одного из элементов в материале составляет в мас.%:
С от 0,9 до 1,4, предпочтительно от 1,0 до 1,3
Мn от 0,15 до 0,5, предпочтительно от 0,2 до 0,35
Cr от 3,0 до 5,0, предпочтительно от 3,5 до 4,5
Мо от 3,0 до 10,0
W от 1,0 до 10,0
Mo+W/2 от 6,5 до 12,0, предпочтительно от 7,0 до 11,0
V от 0,9 до 6,0, предпочтительно от 1,0 до 4,5
Со от 7,0 до 11,0, предпочтительно от 8,0 до 10,0.

9. Материал по п.4, отличающийся тем, что он имеет химический состав в маc.%:
Углерод (С) от 0,8 до 3,0
Хром (Cr) до 12,0
Молибден (Мо) от 0,1 до 5,0
Ванадий (V) от 0,8 до 10,5
Вольфрам (W) от 0,1 до 3,0,
а также Si, Мn, S, N и альтернативно Ni, Al, Nb, Ti, и примеси, остальное - железо.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и контейнеру формования заготовок с использованием горячего изостатического прессования. Способ и контейнер обеспечивают регулирование объема контейнера с получением заготовки заданной формы и размера исходя из выбранной загрузки металлического порошка для контейнера.

Изобретение относится к области формирования заготовок с помощью горячего изостатического прессования. Способ и контейнер (201, 301) обеспечивают регулирование деформаций контейнера (201, 301) во время воздействия высоких температур и давлений в процессе горячего изостатического прессования для получения заготовки (206, 306) заданной формы с по существу параллельными, выпуклыми или вогнутыми сторонами (216).

Изобретение относится к области порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано в производстве тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей (ГТД), работающих в условиях градиента температуры и имеющих механические свойства, меняющиеся по сечению.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к созданию легких материалов с низким коэффициентом линейного расширения, и может быть использовано в качестве конструкционного материала при создании командных приборов систем управления летательных аппаратов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Изобретение относится к оборудованию для прессования под высоким давлением. Пресс высокого давления содержит сосуд высокого давления, ограждающий камеру высокого давления и содержащий находящуюся под высоким давлением рабочую среду, корпус, вентилятор, соединенный с ним электродвигатель, охлаждающее устройство для охлаждения участка стенки корпуса, насосное устройство и направляющий элемент.

Изобретение относится к оборудованию для прессования под высоким давлением и при высокой температуре. Горячий изостатический пресс состоит из резервуара для создания давления, внутри которого имеется загрузочное пространство.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлической детали, усиленной вставкой из керамических волокон. .

Изобретение относится к оборудованию для газостатической обработки, а именно к двухкамерным газостатам. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий из жаропрочных никелевых сплавов. .

Газостат // 2479381
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к оборудованию для обработки дискретных или сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 500 МПа давлений и температур до 2000°С, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при производстве заготовок дисков газотурбинных двигателей из гранулированных порошков жаропрочных никелевых сплавов. Контейнер для горячего изостатического прессования изделий кольцевой формы с соотношением диаметра изделия к его толщине более 10 содержит корпус высотой, не превышающей 0,7 его диаметра, и закладные элементы, размещенные в корпусе без жесткого крепления к его внутренней поверхности и с образованием перпендикулярных оси контейнера формообразующих полостей, которые выполнены с наружным диаметром 1,12-1,15 от диаметра изделия и имеют поверхность, ответную конфигурации поверхности изделия. Обеспечивается повышение коэффициента использования металла. 1 пр., 3 ил.

Изобретение относится к области обработки изделий горячим прессованием. Устройство для обработки содержит сосуд высокого давления, имеющий печную камеру и расположенный под ней теплообменник. Печная камера содержит теплоизолированный кожух и печь. Между корпусной частью и теплоизолирующим участком теплоизолированного кожуха образован направляющий проход, предназначенный для направления рабочей среды под давлением. В кожухе предусмотрены по меньшей мере один первый впуск и по меньшей мере один второй впуск для пропускания рабочей среды под давлением в направляющий проход. При этом по меньшей мере один второй впуск расположен под теплообменником в вертикальном направлении и в направлении потока рабочей среды под давлением в направляющем проходе во время фазы охлаждения, а по меньшей мере один первый впуск расположен над теплообменником. В результате обеспечивается быстрое охлаждение при низких тепловых нагрузках на сосуд высокого давления. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к обработке изделий горячим прессованием, в частности горячим изостатическим прессованием. Узел прессования содержит сосуд высокого давления, который выполнен с неравномерной толщиной стенки. Стенка сосуда содержит участки сосуда с большей толщиной на верхнем и нижнем концевых участках и участки с меньшей толщиной на центральном участке. В соответствии с одним вариантом выполнения соотношение наружного и внутреннего диаметров на центральном участке сосуда составляет менее 1,2, обычно 1,1 или менее, предпочтительно менее 1,07. В соответствии со вторым вариантом выполнения соотношение наружного и внутреннего диаметров на центральном участке меньше, чем соотношение толщин стенки на концевых участках и центральном участке. В результате обеспечивается возможность управляемого, быстрого и равномерного охлаждения сосуда высокого давления. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к обработке изделий горячим прессованием, предпочтительно горячим изостатическим прессованием. Прессовое устройство содержит топочную камеру, расположенную внутри камеры высокого давления устройства и окруженную теплоизолированным кожухом. Под топочной камерой размещен нижний изолирующий участок. Для циркуляции рабочей среды под давлением в топочной камере предназначен вентилятор с регулируемым числом оборотов. В устройстве предусмотрен по меньшей мере один питающий канал с выпуском. Указанный канал обеспечивает соединение между зоной под нижним изолирующим участком и впуском вентилятора для смешивания потока из указанной зоны с потоком в канале над нижним изолирующим участком и ниже топочной камеры. При этом обеспечена возможность регулирования указанного смешанного потока путем корректировки числа оборотов вентилятора. В результате обеспечивается возможность точной регулировки температуры рабочей среды под давлением и скорости ее изменения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретения относятся к обработке горячим изостатическим прессованием летучих или пылеобразующих субстанций. Субстанцию помещают в контейнер, который размещают в топочной камере устройства прессования. Топочная камера установлена внутри резервуара высокого давления, имеющего верхнюю и нижнюю крышки. Рабочую среду прессования загружают в резервуар высокого давления и повышают давление в нем до установленной величины. Рабочую среду, вытекающую из топочной камеры, перед контактом с резервуаром высокого давления пропускают по направляющему каналу через по меньшей мере один модуль улавливания субстанции. Направляющий канал представляет собой часть петли внешнего охлаждения. В результате обеспечивается безопасная обработка субстанций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке изделий горячим прессованием, в частности горячим изостатическим прессованием. Устройство для горячего прессования включает в себя сосуд высокого давления и расположенную внутри него печную камеру для размещения обрабатываемых изделий. По меньшей мере один направляющий канал, сообщающийся с печной камерой, образует внешний охлаждающий контур, при этом рабочая среда на участке внешнего охлаждающего контура направляется таким образом, что она проходит вблизи стенок сосуда высокого давления и верхнего торцевого закрывающего устройства перед тем, как повторно попасть в печную камеру. Обеспечивается быстрое контролируемое охлаждение обрабатываемого изделия и рабочей среды во время горячего изостатического прессования. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Готовят смесь, содержащую не более 65 мас.% порошка, полученного методом плазменного распыления титанового сплава ВТ-22, не менее 30 мас.% смеси технических порошков титана ПТМ и никеля ПНК, взятых в соотношении 1:1, и 3-5 мас.% полученного электролизом порошка меди ПМС-1 фракции менее 50 мкм. Полученную смесь прессуют при давлении 800-1000 МПа, а затем проводят спекание в вакууме при температуре не менее 900°C более 1 часа. Обеспечивается получение материала на основе титана, обладающего высокой прочностью. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к термической обработке турбинных лопаток, преимущественно выполненных из жаростойких сплавов на основе никеля. Способ включает нанесение защитного покрытия на поверхность отливок лопаток и их последующее горячее изостатическое прессование (ГИП). Перед нанесением защитного покрытия на поверхность отливок лопаток наносят по меньшей мере один слой керамики на основе тугоплавких окислов толщиной 0,1-2,0 мм с температурой плавления по меньшей мере на 50°С выше температуры ликвидуса сплава отливок лопаток. В качестве защитного покрытия используют жаростойкое металлическое покрытие с толщиной слоя 15-200 мкм. Защитное покрытие может быть выполнено из материала, выбранного из группы, включающей жаростойкий никелевый сплав, титан, хром. ГИП может быть выполнено до удаления керамического стержня, формирующего внутреннюю полость отливок лопаток. Внутренняя полость отливок лопаток перед проведением ГИП может быть заполнена керамическим порошком с температурой плавления по меньшей мере на 50°С выше температуры ликвидуса сплава отливок лопаток. Обеспечивается исключение образования измененного слоя у внешней поверхности лопаток, содержащего выделения топологически плотноупакованных (ТПУ) фаз при термической обработке. 3 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 пр.

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано для изготовления тяжелонагруженных деталей газотурбинных двигателей, работающих при повышенных температурах. Способ получения изделия из гранулированного жаропрочного никелевого сплава включает заполнение, уплотнение и герметизацию гранул с их дегазацией в капсуле, формование изделия путем горячего изостатического прессования (ГИП) капсулы в готовое изделие и термическую обработку изделия. Используют капсулу сферической формы, а перед ГИП капсулу нагревают до приобретения материалом капсулы наибольшей пластичности и осуществляют ее осадку прессованием на размеры с припусками на ГИП. Обеспечивается повышение механических свойств материала изделия. 2 табл.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению высокотемпературных композиционных материалов на основе ниобия с оксидным упрочнением. Порошки для приготовления матрицы перемешивают и подвергают механическому легированию в защитной атмосфере с образованием массива гранул из частиц порошка. Механическое легирование проводят в защитной атмосфере в течение 40-60 часов. В полученный массив гранул добавляют монокристаллические волокна α-Al2O3 и проводят двустороннее прессование полученной смеси при температуре 1400-1430°C и давлении 28-35 МПа не менее 3-х минут. Обеспечивается повышение предела прочности композиционного материала на основе ниобия, при этом материал имеет плотность, составляющую не менее 95% от теоретической. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх