Способ изготовления спеченныхизделий

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву—

{22) заявлено 040679 (21) 2776500/22-02 с присоединенивм заявки H9— (23) Приоритет

Опубликовано 300581. Бюллетень l49 20

Дата опубликования описания 050681

K„„3

С 22 С 1/09

В 22 F 3/26

Государственный комитет

СССР по делен кзобретеккй к открытий (53) УФ(621. 76 З (088. 8 ) {72) Авторы изобретения (Е. К. Лысенко, A. В. Ковалев и Г. И ..Ба аянц, {71) Заявитель

< 54 ) СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении керамических изделий, армированных углеродными волок-, нами.

Углеродные волокна благодаря их высокой прочность находят все большее применение в качестве армирукщего компонента при изготовлении композиционных материалов.

Известен способ изготовления изделий, армированных углероднымн волокнами, заключающийся в приготовлении шихты дискретных углеродных волокон и материала изделий, формовании 15 под давлением и термообработке 1 Ц, Известен способ изготовления иэделий, включакщий приготовление шихты иэ материала изделия и материала с выраженными магнитными свойствами, 20 формование в магнитном поле и спекание (2) .

Наиболее блиЗким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ иэ готовления спеченных изделий, включающий приготовленйе порошковой шихты, положение магнитного и вибрационного полей, нагрев, уплотнение и спекание изделий ГЗ). 30

Основным недостатком перечисленных способов является то, что они не позволяют получить иэделия с заданными направленными физико-механическими свойствами, например, с преимущественной прочностью {в осевом, радиальном направлении изделия).

Цель изобретения — получение изделий с более высокими физико-механическими свойстваьм, например прочностью, в заданном направлении.

Указанная цель достигается тем, что в шихту вводят дискретные углеродные .волокна на которые предварительно наносят магнитный материал, причем соотношение размера частиц по-. рошковой шихты и длины дискретных углеродных волокон составляет {0,051):(100-500).

Дисперсность частиц материала изделия выбирают соизмеримой с диаметром углеродных волокон, например 0,510 мкм.

Углеродные волокна с покрытием из магнитного материала под действием вибрации и магнитного поля ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий и распределяются среди частиц основного материала.

834181

Теплопроводнбсть вт/м град.

Скорость ползуче сти в осевом направлении при напряжении

1 кг/мм

2600 С, Ъ

Предел прочности на изгиб кг/мм

Расположение волокон

Давление разрушения, кг/мм

Состав материала, вес. Ъ

Углеро ное волокно

Шихта в ради альном направленин в осевом на- правле нии

21 23

51 24

Тангенци- 0,065 не альное разрушено

90 . 10

90

0,5

Осевое 0,065 не 47 разрушено

29 29

Хаотичное О, 027 разрушено

90

П р и м е ч а н и е: Давление разрушения определяют способом внутреннего гидростатического разрушения при комнатной температуре. Данные по свойствам приведены как средние величины по пяти образцам.

Ф I

После засыпки смеси компонентов в оснастку, .ее предварительного уплотнения и ориентирования волокон производят прессование и спекание изделия.

Проведена опытная проверка предлагаемого способа при получении из5 делий в виде полых цилиндрических из карбида циркония, армированных высокомодульными графитовыми нитями.

Пример. Изделия готовят из порошка карбида.циркония крупностью

0,5-10 мкм. Порошок карбида смешивают с дискретными углеродными волокнами (ф = 8 + 10 кмк, = 0,5.см), покрытыми никелем толщиной 3 мкм.

Количество армирующих волокон берут равными в одном случае 10 вес.В (без никеля), в другом — 40%. Иэ приготовленной шихты прессуют изделия в виде полых цилиндров с толщиной стенки

8 мм. Для этого через специально изготовленную воронку шихту засыпают в 20 оснастку для прессования. Засыпав свободной насыпкой шихту в контейнер на 15 мин, включают вибратор контейнера (f = 50, A = 0,05 мм) и одновременно электромагнит, создающий маг-25 нитное куполе напряженностью 400 A/м.

В зависимости от направления магнитного поля (при вибрации) армирующие волокна в основном материале ориен тируют в направлении магнитных силовых линий. Изменение направления магнитного поля при втряхивании шихты позволяет изменить ориентацию армирующих волокон в осевом направлении, а для других †. в тангенциальном. Под-! готовленный таким образом контейнер с шихтой уплотняют гидростатическим прессованием при давлении 250 кг/мм.

Затем заготовки спекают по технологии, принятой для карбидных материалов .

Свойства материалов показаны в таблице.

В спеченных изделиях с тангенциальным распределенйем армирующих волокон его прочность в радиальном направлении увеличивается в 1,5 (при 10% углеродных волокон) и в 2,5 раза (при 40%) по сравнению с такими же изделиями с хаотичным расположением волокон. При осевом расположении армирующих волокон прочность материалов изделия на разрыв (в осевом направлении) в 2 раза превышает прочность материала при хаотичном расположении армирующих волокон.!

При осуществлении предлагаемого способа получают изделия с заданной направленной теплопроводностью (осевой, радиальной, тангенциальной), что позволяет материал одного и того же состава применять по различному назначению, например при изготовлении теплоизоляции и теплообменников.

Кроме того, использование никелевого покрытия позволяет улучшить адгезионные характеристики армирующих волокон по отношению к материалу изделия (карбидам, нитридам, окислам и т. п.),что в свою очередь увеличивает механическую прочность изделия.

834181

Формула изобретения

Составитель E. Перекатова

ТехрЕд M. Голинка Корректор А. Гриценхо

Редактор M. Ткач

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4009 f50

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

Способ изготовления спеченных изделий, включакщий приготовление порошковой шихты, наложение магнитного и вибрационного полей, нагрев, уплотне. ние и спекание, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения физико-механических свойств в заданном направлении, в шихту вводят дискретные углеродные волокна, на которые, предварительно наносят магнитный материал, причем соотношение размера частиц порошковой шихты и длины дис" кретных углеродных волокон составляет !

0,05-1) : (100-500).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Р 1305907, кл. С 3 й, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 325081, кл. В 22 F 9/04, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

В 513787, кл. В 22 F 3/26, 1974.