close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5498

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5498
(13) C1
(19)
7
(51) C 22C 35/00,
(12)
B 22F 3/23
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
НАГРЕВАТЕЛЕЙ
(21) Номер заявки: a 19981208
(22) 1998.12.30
(46) 2003.09.30
(71) Заявитель: Институт физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси (BY)
(72) Автор: Зубец Александр Владимирович
(BY)
(73) Патентообладатель: Институт физики
твердого тела и полупроводников НАН
Беларуси (BY)
(57)
Способ получения сплавов для изготовления нагревателей, включающий синтез сплава алюминотермической реакцией в смеси порошков алюминия и оксида металла, отличающийся тем, что в исходную смесь добавляют порошок металла, выбранный из ряда,
включающего железо, кобальт, никель, хром, марганец, и прессуют полученную смесь, а
синтез осуществляют на воздухе.
BY 5498 C1
(56)
Горшков В.А. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюминидов железа под давлением газа // Порошковая металлургия. - 1995. - № 11/12. - C. 62-65.
RU 2006510 C1, 1994.
SU 1804135 A1, 1996.
SU 1826300 A1, 1996.
RU 2032496 C1, 1995.
Способ относится к области металлургии и, более конкретно, к получению сплавов, обладающих высоким удельным сопротивлением, жаростойких для изготовления нагревателей.
Наиболее близким заявленному способу является способ получения сплавов алюминидов железа самораспространяющимся высокотемпературным синтезом [1]. Этим способом осуществляют синтез алюминидов железа в смеси FeO + Al под давлением инертного
газа в реакторе высокого давления СВС-20 объемом 20 л. В качестве реагентов используют химически чистый FeO и Аl марки АСД-1. При давлении Р = 5 МПа и нагревании до
500 °С в порошке начинается алюмотермическая реакция. Температура алюмотермического процесса превышает температуру плавления конечных продуктов, получаемых в
жидкофазном (литом) состоянии. Из-за разницы в удельном весе металлическая фаза
сплавов отделяется от оксидной в нижний слиток.
Недостатками данного способа являются использование специальной камеры высокого давления, ограниченный объем реактора, использование инертного газа, получение
сплава лишь одного состава, который, хотя и жаропрочный, но обладает низким удельным
BY 5498 C1
сопротивлением, расслаивается на металлическую и оксидную фазы и к применению для
нагревателя не пригоден.
Общими существенными признаками заявленного способа и прототипа является использование алюмотермической реакции в смесях Аl + МеО.
В предлагаемом способе получения сплавов с высоким удельным сопротивлением для
нагревателей, включающим синтез сплава алюмотермической реакцией в смеси порошков
Аl + МеО, в исходную смесь добавляют порошок Me = Fe, Co, Ni, Cr, Mn, прессуют в изделия заданной формы и затем синтезируют сплав на воздухе.
Задачей данного изобретения является создание нового класса материалов с повышенной жаростойкостью и обладающих высоким удельным сопротивлением. В предлагаемом
способе смесь исходных порошков Al + MeO + Me (Me = Fe, Co, Ni, Cr, Mn) предварительно прессуют, затем нагревают изделия до начала алюмотермического процесса, при котором протекает синтез. Продуктом синтеза является гомогенный сплав с заданным
соотношением компонентов. Расслоения фаз, наблюдаемого в прототипе, не происходит.
Придание прессовке формы конечного изделия и достижение высоких температур при
алюмотермическом процессе позволяют совместить операции синтеза и спекания изделия,
осуществляемые обычно, в том числе и в прототипе, раздельно. Алюмотермический процесс в прессованной смеси протекает более интенсивно, чем в порошке, и не требует повышенного давления инертного газа. Вследствие скоротечности процесса и ограниченного
доступа газовой среды в объем прессовки синтез осуществляют на воздухе. Все это значительно снижает себестоимость изделия за счет исключения аппарата высокого давления,
отказа от применения инертного газа, а также за счет соединения двух технологических
процессов - синтеза и спекания. Кроме того, применение используемых добавок в различных соотношениях позволяет в широких пределах менять удельное сопротивление. В предлагаемом способе реализуют возможность создания гомогенного металлоксидного сплава, в
котором величина удельного сопротивления определяется соотношением в нем металла и
оксида, служащего диэлектрической оболочкой частиц металла.
Заявленный способ отличается от любых других, приводящих к образованию металлоксидных сплавов, отсутствием операции длительного высокотемпературного обжига,
необходимого для спекания из сплава изделия. Такой обжиг часто невозможен так как
требует температур, превышающих температуру плавления металлов, входящих в сплав,
что приводит к нарушению его однородности в результате растекания расплава. Например, Аl2О3 требует температуры спекания около 1750 °С, а температура плавления Fe равна 1539 °С. Кроме того, высокотемпературный обжиг должен осуществляться в защитной
атмосфере для предотвращения окисления металла.
В заявленном способе температуры, достигаемые при алюмотермическом процессе,
также могут превышать температуры плавления компонентов сплава, но поскольку процесс развивается фронтально, то растекания расплава не происходит. Появление жидкой
фазы в зоне алюмотермической реакции только способствует уплотнению состава. Кроме
того, предложенным методом достигают субмикронного распределения оксидной и металлической фаз, образующихся в реакционной смеси порошков Аl + МеО в результате
алюмотермической реакции, и повышения жаростойкости частиц металла за счет образования соединений с алюминием и другими металлами, введенными в исходную смесь.
Техническая применимость заявленного метода не ограничена, так как его реализация
требует минимального набора стандартного технического оборудования, в перечень которого входят печь, смеситель, пресс, набор прессформ, измерительные и контрольные приборы и широкодоступные недорогие материалы в виде порошков металлов и металлоксидов.
Спецподготовки обслуживающего персонала не требует.
Преимущество данного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что
материал, получаемый данным способом, обладает повышенным удельным сопротивлением; для синтеза такого материала не требуются аппарат высокого давления и инертный
2
BY 5498 C1
газ, что значительно снижает его себестоимость; в результате синтеза получают готовое
изделие. Кроме того, заявленный способ позволяет изготавливать сплавы с различным
удельным сопротивлением, изменяя в них состав и соотношение металла и металлоксида.
Сплавы с высоким удельным сопротивлением могут быть использованы в качестве
электронагревательных элементов и электроизоляторов, т.к. их удельное сопротивление, в
зависимости от состава, изменяется в 1010 раз. Они могут также найти применение в электромагнитных устройствах переменного тока высокой частоты, например в трансформаторах, поскольку ряд составов сплавов являются ферромагнитными.
Примеры синтеза сплавов с высоким удельным сопротивлением.
Для синтеза сплавов перетиранием в течение одного часа в агатовой ступке были приготовлены смеси порошков Аl марки АСД-1, Сr2О3 ч.д.а., Fе2O3 ч.д.а. следующих составов:
1) 0,5 г (2Аl + Сr2O3) + 0,5 г Fe
2) 0,1 г (2,5Аl + 1,5Fе2О3 + 2,5Сr2О3) + 8 г Fe
3) 2,5 г (2Аl + Fе2О3) + 2,5 г Сr2О3.
Из приготовленных смесей прессовали таблетки высотой 3,5 мм, диаметром 10 мм под
давлением 3000 кг/см2. Таблетки помещали в печь СВЧ и нагревали до появления красного свечения. В какой-то момент свечение резко усиливалось, что указывало на начало
алюмотермического процесса, и в течение минуты прекращалось. После 5-10-минутной
выдержки образцы извлекали из печи. Спеченные образцы разрезали по диаметру таблеток и делали металлографический шлиф. Исследование шлифа под микроскопом при увеличении в 800 раз показало увеличение плотности и визуальную однородность. Оценка
пористости дала значение меньше 20 %. Измерения электросопротивления проводили на
таблетках, торцы которых были предварительно очищены от образовавшегося оксидного
слоя, и на них с помощью ультразвукового паяльника наносили серебряный контактол и
приваривали омические контакты. Измерения осуществляли, используя прибор Щ-300.
Удельное сопротивление образцов составов 1-3 составило, соответственно: 1) 18,7 Ом⋅м,
2) 0,01 Ом⋅м, 3) 0,5⋅109 Ом⋅м. Образцы 1, 2 ферромагнитны. Представленные примеры иллюстрируют возможность способа изменять сопротивление от 0,01 Ом⋅м до 0,5⋅109 Ом⋅м.
Фактическая величина наибольшего сопротивления может быть и больше.
Источники информации:
1. Горшков В.А., Саков И.И., Юхвид В.И., Комратов Г.Н. Самораспространяющийся
высокотемпературный синтез алюминидов железа под давлением газа // Порошковая металлургия. - 1995. - № 11/12. - С. 62-65.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
108 Кб
Теги
патент, by5498
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа