close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10752

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22F 9/16
C 22C 21/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА
НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДОВ ТИТАНА
(21) Номер заявки: a 20060062
(22) 2006.01.24
(43) 2007.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Талако Татьяна Леонидовна; Лецко Андрей Иванович; Беляев
Андрей Васильевич; Ильющенко
Александр Федорович; Гасак Татьяна Владимировна (BY)
BY 10752 C1 2008.06.30
BY (11) 10752
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) Medda E. et al. Materials Science and
Engineering A 361, 2003. - P. 23-28.
Круглова Н.В. и др. Известия вузов //
Цветная металлургия. - 2002. - № 2. С. 56-59.
Оликер В.Е. и др. Порошковая металлургия. - 2003. - № 1-2. - С. 43-55.
RU 2066253 C1, 1996.
RU 2081929 C1, 1997.
RU 2203339 C2, 2003.
JP 62270704 A, 1987.
(57)
Способ получения порошкового материала на основе алюминидов титана, включающий приготовление реакционной смеси порошков алюминия и титана, ее механохимическую активацию в энергонапряженной мельнице, загрузку смеси в контейнер,
самораспространяющийся высокотемпературный синтез и размол продуктов синтеза,
отличающийся тем, что в реакционную смесь дополнительно вводят измельченный в
энергонапряженной мельнице до ультрадисперсного состояния порошок хрома, при
этом компоненты берут в следующем соотношении, ат. %:
алюминий
46-54
хром
2-10
титан
остальное.
Фиг. 1
BY 10752 C1 2008.06.30
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению
порошковых материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).
Известен способ получения алюминидов переходных металлов, преимущественно никеля, тантала, титана, ниобия, железа, включающий приготовление экзотермической смеси порошков переходного металла и алюминия, брикетирование смеси и разогрев
брикетов до инициирования реакции самораспространяющегося высокотемпературного
синтеза [1]. Однако из-за невысокого экзотермического эффекта реакций в системе Ti-Al
даже при стехиометрическом соотношении компонентов продукт синтеза содержит смесь
алюминидов титана, а при использовании крупных порошков - еще и непрореагировавшие
исходные компоненты, что ведет к значительному снижению механических свойств и жаростойкости продуктов синтеза.
Известно, что одним из эффективных методов повышения жаростойкости гаммаалюминидов титана является легирование хромом [2]. Недостатком традиционных технологий получения легированных гамма-алюминидов титана из расплавов является высокая
стоимость процессов. Кроме того, гамма-сплавы очень чувствительны даже к незначительным изменениям химического состава, особенно по отношению к алюминию.
Известен способ получения сплавов на основе системы Ti - А1, включающий механическое сплавление в течение 20 ч в планетарной мельнице, футеровка барабана которой и
размольные тела выполнены из сплавов титана, исходной порошковой смеси, состоящей
из порошка алюминия, легированного скандием, и титана с содержанием - 44 % (ат.) с последующим горячим изостатическим прессованием [3]. Недостатком данного метода, помимо высокой энергоемкости процесса, низкой производительности, повышенного износа
оборудования и размольных тел, является сложность контроля химического состава продукта в процессе синтеза, т.к. химический состав, соответствующий в равновесных условиях интерметаллиду Ti3Al, достигается путем намола титана в процессе механического
сплавления, что, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к материалу, форме и размерам размольных тел.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому техническому решению
(прототип) является способ получения алюминидов титана, включающий приготовление
смеси порошков титана и алюминия, механоактивацию реакционной смеси в энергонапряженной мельнице, загрузку смеси в контейнер и самораспространяющийся высокотемпературный синтез [4]. Недостатком данного метода является недостаточно высокая
жаростойкость продукта синтеза.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в создании способа изготовления порошкового материала на основе алюминидов титана с повышенными механическими свойствами и жаростойкостью.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе, заключающемся в приготовлении реакционной смеси порошков алюминия и титана, ее механохимической активации в энергонапряженной мельнице, загрузке смеси в контейнер,
самораспространяющемся высокотемпературном синтезе и размоле продуктов синтеза, в
реакционную смесь дополнительно вводят измельченный в энергонапряженной мельнице
до ультрадисперсного состояния порошок хрома, при этом компоненты берут в следующем соотношении, ат. %:
алюминий
46-54
хром
2-10
титан
остальное.
Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 и 2 представлены, соответственно, микроструктура и рентгенограмма порошка Ti-46Al-8Cr (ат. %), полученного по
предлагаемому способу.
2
BY 10752 C1 2008.06.30
Сущность технического изобретения заключается в следующем. Известно, что введение в порошковую смесь на основе железа ультрадисперсного порошка легирующего элемента приводит к его активной диффузии в твердой фазе уже при низких температурах,
причем жидкая фаза не образуется в течение всего процесса спекания даже вблизи критических температур. Благодаря высокой активности ультрадисперных частиц происходит
быстрая гомогенизация шихты, что приводит к приобретению спеченной сталью механических свойств, которые в условиях обычного смешивания достигаются лишь при использовании предварительно легированных порошков в качестве исходных материалов [5].
При введении ультрадисперсного порошка хрома, предварительно измельченного в энергонапряженной мельнице, в реакционную смесь Ti-Al в количестве до 10 атомных процентов, обладающие высокой реакционной активностью ультрадисперсные частицы
хрома частично растворяются с образованием твердых растворов на основе исходных металлов, главным образом алюминия, уже на стадии механохимической активации. Механообработка обеспечивает также гомогенное распределение компонентов по объему
смеси, формирование дефектной кристаллической структуры с высокой взаимной растворимостью и увеличение контактной поверхности между реагентами, что, в свою очередь,
обеспечивает снижение температуры и повышение скорости последующего синтеза. В результате хром не успевает диффундировать из решеток металлов, а продукт синтеза характеризуется тонкодисперсной многофазной структурой на основе алюминидов титана,
легированных хромом.
Установленные ограничения на относительное содержание алюминия в реакционной
смеси связаны с тем, что в этой области составов формируется многофазная структура на
основе гамма-алюминида титана.
Установленные ограничения на относительное содержание хрома в реакционной смеси связаны с тем, что при содержании хрома менее 2 процентов эффект упрочнения порошкового материала заметно не проявляется. При содержании хрома более 10 процентов
снижается относительное содержание гамма-фазы в продукте из-за значительной балластировки реакционной смеси хромом.
Изобретение дает возможность получать порошковый материал на основе алюминидов титана, обладающий повышенной жаростойкостью и механическими свойствами.
Сущность изобретения поясняется следующим примером.
Пример.
Порошок хрома предварительно диспергировали в аттриторе А-2 в среде этилового
спирта при скорости вращения вала импеллера 360 мин-1 и соотношении массы шаров к
массе обрабатываемого материала 20:1 до ультрадисперсного размера в течение 5 ч. Затем
готовили титан-хром-алюминиевую смесь (смесь порошков титана, алюминия в состоянии
поставки и диспергированного до ультрадисперсного размера хрома) при соотношении
Ti - 46Аl - 8Cr (ат. %) в четырехбаночном смесителе при соотношении масс шихты и шаров 1:3 в течение 4 ч. Смесь подвергали механохимической активации в аттриторе в течение 3 ч при скорости вращения импеллера 360 мин-1 и соотношении массы шаров и
порошка 10:1. Реакционную смесь засыпали в контейнер, уплотняли, помещали последний в нагревательное устройство и осуществляли нагрев до температуры воспламенения.
После окончания реагирования и остывания материала контейнер разгружали, спек подвергали дроблению на щековой дробилке с последующим размолом и классификацией.
Структура полученного порошка представлена на фиг. 1. В соответствии с результатами рентгеноструктурного анализа порошок является многофазным (фиг. 2). На дифрактограмме идентифицируются, главным образом, алюминиды титана, причем все
интерметаллиды легированы хромом: γ-TiAl содержит до 5 ат. % хрома, α2 -Тi3Аl - порядка 2 ат. % хрома, фаза Al0,67Cr0,08Ti0,25 - 7-12 ат. % хрома. В структуре порошка соединение
Al0,67Cr0,08Ti0,25 присутствует в виде тонких вторичных выделений размером менее 0,5 мкм
в зернах моноалюминида титана. Несмотря на высокое содержание хрома формирования
3
BY 10752 C1 2008.06.30
хрупкого интерметаллида Cr2Ti в материале не наблюдается. Избыточный хром выпадает
в составе металлических выделений, содержащих от 46 до 53 ат. % алюминия, 45-60 ат. %
хрома и 3-5 ат. % титана.
Полученный порошок характеризуется повышенной по сравнению с известными материалами на основе гамма-алюминидов титана микротвердостью: средняя величина микротвердости при нагрузке 25 г составила 3,13 ГПа (по сравнению с 1,55-2,80 ГПа для
известных гамма-сплавов), а максимальное значение - 5,72 ГПа соответственно. При этом
трещин, в том числе образующихся при индентировании, в синтезированных порошках не
обнаружено.
Повышенные механические свойства обусловлены формированием дисперсно-упрочненной многофазной структуры с когерентной связью между упрочняющими и матричной
фазами и дополнительным твердорастворным упрочнением алюминидов титана хромом.
Наличие растворенного в алюминидах титана хрома обеспечивает повышенную жаростойкость материала (до 900 °С).
Источники информации:
1. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических
соединений. - Томск: Изд-во Томского госуниверситета, 1989. - С. 149-156.
2. Оликер В.Е., Трефилов В.И., Кресанов B.C., Гридасова Т.Я. Влияние скандия и хрома на структуру и жаростойкость сплавов на основе γ-TiAl // Порошковая металлургия
(Киев). - 2000. - № 9/10. - С. 77-78.
3. Оликер В.Е., Кресанов B.C., Сироватка В.Л. и др. Механохимический синтез, структура и свойства сплавов на основе системы Ti-Al // Порошковая металлургия (Киев). 2003. - № 1/2. - С. 43-56.
4. Medda Е., Delogu F., Gao G. Combination of mechanochemical activation and selfpropagating behavior for the synthesis of Ti aluminides // Materials Science and Engineering
A361. - 2003. - P. 23-28.
5. Cristian Gierl, Herbert Danninger, Sunil Jha. Nanosize Mo Powder as an Alloying Additive to Sintered Structural Steels // Euro PM2004, Vienna, Austria, 17-21 October. - 2004. - V.1. P. 135-140.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
282 Кб
Теги
by10752, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа