Лигатура на основе молибдена

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СИИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 100779 (21) 2794490/22-02 (5 ) М

3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 22 С 35/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 180581 (53) УДК бб9.15-198(088.8) A.А.Хачатуров,Л.И. Клячко, A.Â. Абалихин,Х.С.Бадриддинов, П.С. Максудов, Е.Б. Качанов, В.A. Калицев, В.A. Горин, A.À. Дедюкин, Н.П. Поздеев, В.В. Хайдаров,В.В.Несговоров, Е.И. Мартынов, A.A. Щукин, Л.P. Тагер, М.С. Макунин, Б.Д. Белясов и А.A. Шегай

Всесоюзный научно-исследовательсКий и проектный инстит т тугоплавких металлов и твердых сплавов и Чирчикский филиал

Всесоюзного научно-исследовательского и т роекжого; ".,: института тугоплавких металлов и твердых сплавов, (72) Авторы изобретения (71) Заявители

1 (! (54) ЛИГАТУРА НА ОСНОВЕ МОЛИБДЕНА

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при производстве металлических брикетов, в частности металлургических 5 лигатур для получения жаропрочных сплавов, легированных молибденом.

Известен способ молибденовых.штабиков из смеси, состоящей из порошка ц металлического молибдена, а также связующих компонентов: глицерина и . спирта, в соотношении 1:10-3:10 f1j .

Недостаток указанной смеси — высокая температура спекания (до .

2000 С), что требует больших затрат энергии, водорода, воды и значительно удлиняет технологический цикл.

Кроме того, в процессе спекания смесь загрязняется продуктами распада органических связующих, в-частности газовыми примесями.

Наиболее близкой к предлагаемой является смесь f2), состоящая из порошков молибдена, железа н меди, а также углеродсодержащего восстановителя при следующем соотношении компонентов„ вес.Ъ:

Железо 5

Медь 5

Углерод 1

Молибден Остальное

Однако этот сплав изготавливается по сложной схеме, включающей двойное восстановление и смешивание вводных растворов. Состав содержит медь, которая является вредной примесью при легировании специальных сплавов. Кроме того, недостатком указанной смеси является высокое содержание газовых примесей, что недопустимо для всех известных специальных сплавов.

В процессе усвоения лигатуры металлическим расплавом имеют место значительные потери легирующего элемента за счет возгонки окислов молибдена.

Цель изобретения — .повышение и стабилизация механических свойств сплавов за счет снижения вредных примесей в лигатуре, обусловленного снижением температуры и времени спекания а также увеличения скорости растворения лигатуры при вводе в жидкий металл.

Поставленная цель достигается тем, что шихта, содержащая молибден и углерод, дополнительно содержит никель, алюминий и окись алюминия при

8297 09

Таблица 1

Молибденовый порошок

0,01 0,01

0,5

88-92

90-94

94-96

О, 002

О, 002

О, 002

0,001

0,2

0,01

О, 005

О, 007

О, 002

О, 001

О, 001

84

0,001 93-95

0,01

0,01

0,001

0,1

0,01

О, 005

Молибденовый порошок

85-90

89-93

92-96

90-94

О, 001

0,001

0,001

0,001

0,001

О, 001

0,001

0,005 0,004

Оптимальное содержМНие никеля в смеси находится в диапазоне 4-10%.

Снижение содержания никеля менее 4% приводит к резкому снижению прочности (Q ) брикетов, что отрицательно сказывается при их транспортировке и хранении. Увеличение содержания никеля в смеси свыше 10%, хотя и приводит к дальнейшему увеличению прочностных характеристик, нецелесообраз- g0 но из-за снижения содержания основного легирующего компонента. лигатуры— молибдена.

Кроме этого, содержание никеля в лигатурах менее 4% приводит к резкому снижению скорости растворения лига-55 туры в расплаве.

Алюминий в сочетании с углеродом в предлагаемом количестве вводится в смесь с целью снижения содержания кислорода в брикете. Введение рас- d0 кислителей алюминия и углерода позволяет получить легированные брикеты при низких температурах спекания с содержанием кислорода и других газовых примесей, не превышающих их со- 65 следующем соотношении компонентов, вес.%: Никель 4-1 О

Алюминий 0,005-0,9

Окись алюминия 0,005-0,1

Углерод 0,005-0,1

Молибден Остальное

Шихту готовят следующим образом.

Легирующие компоненты в заданных соотношениях смешивают методом квартования, вводят в молибденовый порошок и перемешивают в смесителе любого типа в течение 1-2 ч.

Из полученной смеси прессуют заготовки, которые затем спекают в вакуумных нли водородных печах при 13501450 С. 15

Молибденовый штабик

Мо+4% Ni+0,005 C+0,01%(АЕ+АЕ О )

Мо+10% Ni+0,1%С+1%(Ai .+AP О )

Мо+7% N i+0, 05 C+0, 5% (A8+A Q >0 >) Молибденовый штабик

Мо+4%Ni+0,005%C+0,01%(И+АР О, )

Мо+4%Nг+0,005%С+0,01%(И+И О )

Мо+7% И г+О, 05!С+О, 5% (М+А Ю О ) !

Введение в состав смеси никеля позволяет сократить технологический цикл (исключить предварительное спекание при 1000-1200 С и снизить температуру спекания для получения компактного брикета на 300+700 C), а также значительно уменьшить расход электроэнергии и водорода на единицу продукции. Это связано с тем, что никель активирует процесс спекания за счет ускорения диффузионных процессов.

В табл. 1 представлено содержание газовых примесей в брикетах лигатуры, имеющих различные составы, а также . механические свойства брикетов. держания в штабиках молибдена, полученных высокотемпературным спеканием независимо от содержания газов в исходном порошке.

При различных содержаниях газов в исходном порошке молибдена (кислорода 0,1-0,5; водорода 0,01; азота

0,01), добавка легирующих компонентов позволяет снизить содержание примесей (кислорода до 0,004-0,07, водорода до. 0,001 и азота до 0,001) и получить конечный продукт с меньшим содержанием газовых примесей, чем в штабиках молибдена, полученного методом высокотемпературного спекания. При этом повышается относительная плотность брикетов до 90-94%, а прочность на сжатие до 90 кг/мм .

Окись алюминия вводится в брикет для улучшения ошлакования примесей в расплаве жаропрочных сплавов при растворении брикетов.

Для получения брикетов лигатур готовят три смеси, составы которых представлены в табл. 2.

829709

Таблица 2

Количество легирующих, г

АВ А8 0 5 С

Ио + 4% Ni + 0,005% С + 0,005% AE+

+ 0 005% А1 0

Ио + 10% Ni + 0,1% С + 0,9% AQ +

+ 0,1% А8 0

Ио + 7,0% Ni + 0,02% С + 04% АЕ +

+ 0,1% АЕхо

4000

100

10000 900 100

7000 400 100

20 ние 1-2 ч. Полученная смесь прессуется на мерные заготовки сечением

45х45 350 мм и спекается в водородной или вакуумной печи.

20 Режимы спекания представлены в табл. 3.

Таблица 3

1400т20 С

Температура,ОС

Время, ч

1350 i 20 С . 1450+20 С

1,5

1,5

После спекания брикеты лигатуры 35 охлаждаются в холодильнике в течение 1 ч, упаковываются и передаются потребителю.

Полученные таким образом из смеси брикеты лигатур имеют высокие метал- 40 лургические качества. Так, по сравнению со стандартными штабиками молибдена скорость растворения в случае использования брикетов из предлагаемой смеси, например в расплавах на основе никеля, в 5-6 раз выше.

При изготовлении указанных лигатур методами порошковой металлургии обеспечивается весьма равномерное распределение никеля в стуктуре лигатуры.

Таблица 4

0,005

0,005

0,005

Остальное

АЕ

АЕ,О

129,8 84,2

Ио

Содержание компонентов, мас.%:

Предварительно изготавливается смесь из легирующих элементов в указанных соотношениях методом квартования. Затем легирующая смесь вводится, в молибденовый порошок и перемешивается в смесителе любого типа в течеПри вводе. брикета в расплав на никелевой основе, никелевые прослойки должны быстро раствориться, а молибден мелкодисперсньвюи частичками— перейти в расплав и также быстро раствориться в жидком металле. Это позволяет вести выплавку сплавов на нижнем пределе по молибдену, что обеспечивает значительную экономию (2-5%) дефицитного и дорогостоящего легирующего материала.

Лигатура, составы которой указаны в табл. 1, была использована для выплавки жаропрочного сплава ЭИ-718.

В табл. 4 приведены физико-механические свойства сплава.

30,5 40,0 15,1 200

829709

Продолжение табл. 4 ханические свойства сплава

Жаропрочность при 600 С

P иск

72 кг/мм,спеченный сплав на основе молибдена,,мас.% .3. кг/мм о",%

0,9

A

0,1

0,10

Остальное

131,6 84,5 29,6 40,3 15 3 200

Мо. де

0,4

ДЕ 0

0,1

0,02

Остальное

130 5 85,1 33,1 41,1 14,8 200

Мо

100,0 70,0 12,0 14,0 3,5 200

Из табл. 4 видно, что сплав, полученный с использованием предлага- 3Q емой лигатуры, отличается более высокими физико-механическими свойствами.

Это объясняется гомогенностью состава сплава, снижением содержания вредных газовых и неметаллических включений и связано с тем,что в процессе всплывания макрочастиц глинозема во время расплавления брикета происходит соосаждение оксидов и нитридов на них с последующим удалением в шлаковую фазу ° 4О

Формула изобретения

Лигатура на основе молибдена, содержащая углерод, о т л и ч а ю—

Составитель Е. Перекатова

Редактор Т. Гыршкан Техред И. Асталош Корректор Г. Решетник

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2720/16

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Металлургические штабики молибдена (норма по ТУ 14-1-573-73) щ а я с я тем, что, с целью ускорения ее растворения, стабилизации механических свойств сплавов и повышения их галогенности, она дополнительно содержит никель, алюминий и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Никель 4-10

Алюминий 0,005-0,9

Окись алюминия 0,005-0,1

Углерод О, 005-0, 1

Молибден Остальное

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. ТУ 48-19-102-74.

2. Патент CtdA Р 3418103, кл. 75-176, 1964.