Способ изготовления изделий из шихты на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками

Авторы патента:

B22F3/14 - с одновременным проведением процесса уплотнения и спекания

B22F2202/06 - Порошковая металлургия; производство изделий из металлических порошков; изготовление металлических порошков (способы или устройства для гранулирования материалов вообще B01J 2/00; производство керамических масс уплотнением или спеканием C04B, например C04B 35/64; получение металлов C22; восстановление или разложение металлических составов вообще C22B; получение сплавов порошковой металлургией C22C; электролитическое получение металлических порошков C25C 5/00)

Владельцы патента RU 2765562:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий без печного нагрева. Порошковую шихту, содержащую металлический порошок, модифицированный диэлектрическими порошками, помещают в закрытый штамп. Сначала прессуют путём уплотнения при первоначальном давлении, после чего постоянно пропускают электрический ток в продольном направлении. Затем проводят уплотнение шихты прессованием при давлении, превышающем первоначальное. Технический результат: высокий предел прочности на изгиб и низкая остаточная пористость полученных изделий.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении порошковых деталей без печного нагрева.

В технологии порошковой металлургии известен способ изготовления спеченных изделий из электропроводных материалов, заключающийся в загрузке порошка в проходной штамп и горячем профильном прессовании путем уплотнения и спекания прямым пропусканием электрического тока в продольном направлении, которое осуществляется после достижения степени уплотнения 50-75%, описанный в патенте SU 1050552.К. Лихтингхаген, Г. ГмбХ-ДЕФА Верке. Способ изготовления спеченных изделий из электропроводных материалов.

Недостатками этого способа являются невозможность изготовления изделий с переменным поперечным сечением по их длине и низкое качество материала порошковых изделий вследствие относительно высокой конечной пористости.

Из статьи Н. Suematsu et al, Two-step-pressurization method in pulsed electric current sintering of M0O₃ for production of ^99mTc radioactive isotope (J. of Asian Ceramic Soc, 2020, v. 8, no. 4, p.p.1154-11161, опубликована онлайн 30.09.2020) известен способ получения высокоплотных изделий из порошка М0О₃. Однако из материалов статьи следует, что авторами использовалась методика проведения эксперимента, включающая пропускание электрического тока в процессе прессования. Пропускание электрического тока при первоначальном приложении давления вызывает сцепление частиц, затрудняющее структурную деформацию прессовки, характерную для начальной стадии уплотнения. В результате чего для получения высокоплотного состояния необходимо приложение большего усилия прессования.

Наиболее близким к предлагаемому способу является СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШИХТЫ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА (Егоров С.Н., Медведев Ю.Ю., Егоров М.С., Егорова И.Ф. Способ изготовления изделий из шихты на основе металлического порошка. Патент РФ №2210460, МПК В22F 3/105, опубликован 20.08.2001 г.). Сущность способа заключается в уплотнении и спекании шихты на основе металлического порошка в закрытом штампе при периодическом прямом пропускании электрического тока в продольном направлении в процессе прессования, причем после достижения пористости 10-15% уплотнение осуществляется перемещением нижнего пуансона.

Недостатком этого способа является невозможность получения высокого предела прочности на изгиб и низкой остаточной пористости для порошковых материалов на основе металлического порошка, модифицированных диэлектрическими порошками.

Технической задачей предлагаемого изобретения являются получение высокого предела прочности на изгиб и низкой остаточной пористости для порошковых материалов на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками.

Техническим результатом изобретения является возможность изготовления изделий из порошковых материалов на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками с высоким пределом прочности и низкой остаточной пористостью.

Сущность изобретения заключается в определенной последовательности операций:

1. Предварительное уплотнение шихты из порошковых материалов на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками до пористости 25-30% в закрытом штампе.

2. Затем постоянное прямое пропускание электрического тока в продольном направлении.

3. Последующее уплотнение давлением, превышающим первоначальное.

Закрытая конструкция штампа позволяет изготавливать порошковые изделия с переменным поперечным сечением по их длине. Прессование шихты с первоначальным давлением обеспечивает плотную укладку частиц порошка, улучшающее условия для протекания электрического тока. Постоянное пропускание электрического тока после процесса прессования позволяет регулировать температуру в полости матрицы и обеспечивает улучшение межчастичного сращивания. Последующее уплотнение шихты давлением, превышающим первоначальное позволяет получать порошковые изделия с остаточной пористостью 0,5-1% и высоким пределом прочности на изгиб.

Пример.

Для подтверждения возможности изобретения в лаборатории на кафедре «Технология машиностроения, технологические машины и оборудование Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова изготовлен контакт электрический с переменным поперечным сечением по указанному способу в трех вариантах:

1. Порошковая шихта следующего состава: медный порошок марки ПМС-1- 20% и карбид вольфрама WC-08 - 80% подвергалась статическому прессованию в нетокопроводящей матрице закрытого штампа при начальном давлении 250 МПа с последующим пропусканием электрического тока силой 1000 А. Продолжительность цикла составляла 40 с. Дальнейшее уплотнение осуществлялось перемещением верхнего и нижнего пуансонов. Конечная пористость материала контакта электрического с переменным поперечным сечением составила 1,2% при давлении 400 МПа. Относительно низкое значение остаточной пористости и качественное межчастичное сращивание позволило обеспечить предел прочности на изгиб 1230МПа.

2. Порошковая шихта следующего состава: медный порошок марки ПМС-1- 80% и карбид титана TiC - 20% подвергалась статическому прессованию в нетокопроводящей матрице закрытого штампа при начальном давлении 220 МПа с последующим пропусканием электрического тока силой 1000 А. Продолжительность цикла составляла 30 с. Дальнейшее уплотнение осуществлялось перемещением верхнего и нижнего пуансонов. Конечная пористость материала контакта электрического с переменным поперечным сечением составила 1,8% при давлении 320 МПа. Относительно низкое значение остаточной пористости и качественное межчастичное сращивание позволило обеспечить предел прочности на изгиб 780МПа.

3. Порошковая шихта следующего состава: медный порошок марки ПМС-1- 80% и карбид хрома Сr₃С₂ - 20% подвергалась статическому прессованию в нетокопроводящей матрице закрытого штампа при начальном давлении 240 МПа с последующим пропусканием электрического тока силой 1000 А. Продолжительность цикла составляла 35 с. Дальнейшее уплотнение осуществлялось перемещением верхнего и нижнего пуансонов. Конечная пористость материала контакта электрического с переменным поперечным сечением составила 1,6% при давлении 350 МПа. Относительно низкое значение остаточной пористости и качественное межчастичное сращивание позволило обеспечить предел прочности на изгиб 820МПа.

Способ изготовления изделий из шихты на основе металлического порошка, модифицированного диэлектрическими порошками, заключающийся в загрузке порошковой шихты в закрытый штамп и ее прессовании путем уплотнения и спекания прямым пропусканием электрического тока в продольном направлении, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляется прессование в закрытом штампе с первоначальным давлением, а затем постоянное пропускание электрического тока в продольном направлении, с последующим уплотнением при давлении, превышающем первоначальное давление.

Изобретение относится к способу получения композиционного материала из порошка алюминия или его сплава. Проводят перемешивание порошка алюминия или его сплава и жидкого углеродосодержащего вещества при их нагреве до температуры разложения упомянутого углеродосодержащего вещества, составляющей 60-150°С и обеспечивающей выделение углерода и его осаждение в виде графенового покрытия на упомянутом порошке.

Способ получения термоэлектрического материала n-типа проводимости на основе твердого раствора gex-δsi1-xsbδ при х=0,26-0,36, δ=0,008-0,01 // 2739887

Настоящее изобретение относится к порошковой металлургии, касается способа получения термоэлектрического материала n-типа проводимости на основе тройного твердого раствора Gex-δSi1-xSbδ (x=0,26-0,36; δ=0,008-0,01), который может использоваться при изготовлении среднетемпературных термоэлектрических генераторов возобновляемой энергии, работающих в диапазоне температур 50-490 °С (223-763 K).

Способ получения композиционного электроконтактного материала cu-sic // 2739493

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению электротехнического композиционного материала на основе меди, содержащего частицы карбида кремния. Может использоваться в производстве силовых разрывных электрических контактах, в переключателях мощных электрических сетей и вакуумных дугогасительных камерах.

Способ изготовления изделий из электропроводных порошков, содержащих радионуклиды // 2736310

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к изготовлению изделий из электропроводных порошков, содержащих радионуклиды. Процесс проводят в герметичном перчаточном боксе со шлюзовой камерой.

Способ получения композиционного материала ti-15mo/tib с улучшенными пластическими характеристиками // 2733775

Изобретение относится к получению композиционного материала Ti-15Mo/TiB. Способ включает перемешивание порошков титана со средним размером частиц 25±10 мкм, диборида титана со средним размером частиц 7±1,5 мкм и молибдена со средним размером частиц 3±2 мкм в дисковой вибрационной мельнице при частоте вращения ротора 700 об/мин в течение 60 минут в среде этилового спирта с охлаждением, искровое плазменное спекание (ИПС) полученной смеси при температуре 1400°С и давлении 40 МПа в течение 15 мин с образованием композиционного материала Ti-15Mo/TiB и его гомогенизационный отжиг в вакууме при температуре 1200°С в течение 24 часов.

Способ изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов // 2732841

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Способ изготовления изделий из электропроводных нетермостойких порошковых материалов включает засыпку нетермостойкого порошка в керамическую матрицу между пуансонами с размещением между пуансонами и уплотняемым порошком дополнительного материала в виде медного порошка, накладки с высоким электросопротивлением и фольги из тугоплавкого материала и электроимпульсное прессование путем приложения статического давления и пропускания импульса тока через уплотняемый порошок.

Способ технологической обработки изделий и способ обработки изделий под высоким давлением // 2731613

Группа изобретений относится к области обработки прессованием. Технический результат - повышение и поддержание температуры в течение обработки изделий и/или продуктов средствами горячего прессования.

Способ получения композиционного материала ti/tib // 2711699

Изобретение относится к получению композиционного материала Ti/TiB. Способ включает перемешивание порошка титана со средним размером частиц 25±10 мкм и порошка диборида титана, средний размер частиц которого равен 4±1,5 мкм, в дисковой вибрационной мельнице при частоте вращения ротора 700 об/мин в течение 60 минут в среде этилового спирта с охлаждением, и последующий синтез композиционного материала путем искрового плазменного спекания при температуре 1000°C, давлении 40 МПа, в течение 15 мин.

Способ получения металлического композиционного материала с дисперсной фазой на основе карбида // 2707055

Изобретение относится к получению металлического композиционного материала на основе железа с дисперсной фазой на основе карбида. Способ включает приготовление смеси порошка из матричного металла с керамическими наноразмерными частицами, прессование и спекание под давлением.

Способ изготовления элемента конструкции из сплава на основе никеля // 2698038

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам изготовления элементов конструкции из сплава на основе никеля, и может быть использовано в конструкциях, работающих при повышенных температурах. Способ изготовления элемента конструкции из сплава на основе Ni, имеющего химический состав, при котором равновесное количество γ'-фазы, выпавшей при 700°С в γ-фазе матрицы, составляет 30-80 об.%, включает приготовление порошка сплава на основе Ni, формирование заготовки из исходного вещества, в котором средний диаметр зерен γ-фазы составляет не более 50 мкм, размягчающую термическую обработку путем нагрева заготовки до температуры, равной или более, чем температура растворения γ'-фазы, но более низкой, чем температура плавления γ-фазы, для растворения γ'-фазы в γ-фазе и последующего медленного охлаждения нагретой заготовки до температуры, по меньшей мере, на 50°С ниже, чем температура растворения γ'-фазы при скорости охлаждения не выше 100°С/ч, обеспечивающую изготовление размягченной заготовки, содержащей, по меньшей мере, 20 об.% γ'-фазы, выпавшей на границах зерен γ-фазы со средним диаметром зерен не более чем 50 мкм.

Способ выполнения лопатки авиационного газотурбинного двигателя посредством аддитивного изготовления // 2765420

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу аддитивного изготовления лопатки авиационного газотурбинного двигателя. Изготавливают лопатку, содержащую верхнюю и нижнюю окружные стенки, между которыми расположено по меньшей мере одно перо, содержащее переднюю кромку и заднюю кромку, расположенные между упомянутыми стенками по меньшей мере частично с отступом по отношению соответственно к первым и вторым окружным краям упомянутых стенок.