Способ внутреннего окисления порошка металла, легированного элементами с большим сродством к кислороду, чем металл- основа

 

. 1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (!1 688284

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.05.78 (21) 2618808/22-02

„g .A), : !! (51) М. Кл,"В 22F 1/00 с присоединением заявки №вЂ”

ВсУд Р таниный комитет (23) Пр орп

Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 30.09.79 (53) УДК 621.762.32 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. А. Куликов и Н. М. Зайцева

Сибирский физико-технический институт им. В. Д. Кузнецова при Томском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В. В. Куйбышева (54) СПОСОБ ВНУТРЕН НЕГО ОКИСЛ ЕН ИЯ ПОРОШКА

МЕТАЛЛА, ЛЕГИРОВАННОГО ЭЛЕМЕНТАМИ С БОЛЪШИМ

СРОДСТВОМ К КИСЛОРОДУ, ЧЕМ МЕТАЛЛ-ОСНОВА

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам изготовления материалов, содержащих дисперсную окисную фазу.

Известен способ внутреннего окисления 5 порошка металла, легированного элементами с большим сродством к кислороду, чем металл-основа, включающий выдержку порошка металла в окислительной атмосфере, создаваемой при диссоциации окис- 10 лительной смеси, находящейся в одной из камер двухкамерной печи с внешним обогревом, при температуре внутреннего окисления. При этом парциальное давление кислорода в окислительной атмосфере поддер- 15 живают в реакционном объеме постоянным. Порошок в процессе внутреннего окисления перемешивают (1).

Недостатками известного способа являются неоднородность размеров окисных частиц по глубине и малая скорость внутреннего окисления.

Целью изобретения является увеличение однородности размеров окисных частиц в металле и скорости внутреннего окисления.

Для достижения поставленной цели предложен способ внутреннего окисления порошка металла, легированного элементами с большим сродством к кислороду, чем металл-основа, включающий выдержку по- З0 рошка металла в окислительной атмосфере при температуре. внутреннего окисления, который отличается от известного тем, что выдержку проводят при повышении парциального давления кислорода в окислительной атмосфере от равновесного с окислом легирующего элемента до равновесного с низшим окислом металла-основы.

При увеличении давления кислорода в реакционной камере возрастает его концентрация на поверхности порошка. При этом несмотря на постепенное увеличение расстояния от поверхности порошка до фронта реакции скорость подвода кислорода к фронту реакции нс изменяется или даже несколько увеличивается, а следовательно, остаются неизменными или даже улучшаются условия образования окисных частиц на фронте реакции и поэтому средний размер окисных частиц остается практически постоянным н малым на любой глубине окисления. В свою очередь сохранение высокой дисперсности окисной фазы в процессе всего окисления (на любой глубине окисленной зоны) резко увеличивает вклад граничной диффузии в общую диффузию кислорода, что приводит к значительному увеличению скорости внутреннего окисления и сокращению времени, необходимого

688284

Влияние условий окисления (изменение давления кислорода) на среднюю скорость внутреннего окисления

Средняя скорость внутреннего окисления, мкм/ч

Глубина окисленной зоны, мкм

Время окисления, ч

Способ

Давление кислорода, атм

Состав сплава И1-1-0,5у, А1

Изменяется от 10 а до 10

Постоянное 10 а з

Предложенный

Известный

256

3,7

240

125

1,9

Состав сплава %+-0,5оо А1+0,1у; Gd

Изменяется от 10 16 до 10 зз

Постоянное 10 аз

4,0

285

Предложенный

Известный

100

230

2,3 для полного окисления порошка или фольги.

В качестве примера взято внутреннее окисление сплавов (порошков и фольг) на основе никеля, неравномерность структуры 5 по глубине в которых большая вследствие малой величины диффузии кислорода.

Пример. Сплавы на основе никеля выплавляют в индукционной печи с инертной атмосферой (аргон). Состав сплавов при- 10 веден в таблице. После гомогенизируюгцего отжига в вакууме при 1200 С в течение

24 ч из сплавов готовят фольги или распыляют в порошок методом вращающегося электрода в инертной атмосфере. Полученный порошок и фольги подвергают внутренному окислению.

Внутреннее окисление проводят в двухкамерной печи, в одну из камер которой, нагретую до 1100 С, помещают порошок 20 или фольги сплава, предназначенного для внутреннего окисления. Порошок перемешивают, В другую камеру помещают окислительную смесь (закись никеля и никель

1: 1). При нагревс окислительной смеси происходит частичное разложение закиси никеля с образованием кислорода, который поступает в первую камеру и участвует в процессе внутреннего окисления.

Давление кислорода (измеряемое датчиком с твердым электролитом) изменяют в процессе внутреннего окисления от 10 —" до

10 — з атм. Изменяют давление постоянным

Таким образом, внутреннее окисление по предлагаемому способу позволяет получить структуру с равномерным распределением частиц по размерам на всей глубине окисленной зоны, При этом время внутреннего окисления сокращается почти вдвое. нагревом окислительной смеси от 700 до

1100 С. Для сравнения проводят внутреннее окисление тех we материалов при постоянном давлении кислорода 10 †" атм. С этой целью в этой серии температуру окислительной смеси поддерживают равной

1100 С.

Металлографическое исследование показывает, что в дисперсноупроченных никелевых порошках, полученных предложенным способом при изменяющемся (возрастающем) давлении кислорода в реакционной камере, размер окисных частиц практически не изменяется на всей глубине зоны внутреннего окисления, а в фолы.ах изменяется незначительно, в то время как в порошинках, внутренне окисленных при постоянном давлении кислорода (известный способ) в реакционной камере, размер окисных частиц и их форма значительно изменяются по направлению от поверхности вглубь; размер частиц увеличивается, а форма изменяется от округлой до пластинчатой и дендритной, В фолыах мелкие частицы наблюдаются лишь у самой поверхности.

Кроме того, при внутреннем окислении в условиях изменяющегося (возрастающего) давления кислорода значительно (почти в

2 раза) сокращается время окисления на заданную глубину (см. таблицу), а при неизменном времени увеличивается глубина окисленной зоны.

Формула изобретения

Способ внутреннего окисления порошка металла, легированного элементами с большим сродством к кислороду, чем металлоснова, включающий выдержку порошка

688284

Составитель Л. Родина

Корректор О. Данишева

Текред Н. Строганова

Редактор 3. Ходакова

Заказ 2218/14 Изд. М 575 Тираж 945 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 металла в окислительной атмосфере при температуре внутреннего окисления, отл ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения однородности размеров окисных частиц в металле и скорости внутреннего окисления, выдержку проводят при повышении парциального давления кислорода в окислительной атмосфере от равновесного с окислом легирующего элемента до равновесного с низким окислом металла-основы.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Лго 1533377, кл. 40В 1/10, 1970.