close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11800

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 35/622
B 22F 3/08
H 05B 3/60
СПОСОБ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ КОНСОЛИДАЦИИ
СВЕРХТВЕРДЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: a 20051092
(22) 2005.11.11
(43) 2007.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Смирнов Геннадий Васильевич; Коморный Александр Анатольевич (BY)
BY 11800 C1 2009.04.30
BY (11) 11800
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) Тавадзе Ф.Н. и др. Труды II совещания
по обработке материалов взрывом. Новосибирск, 1982. - C. 70-71.
SU 1731438 A1, 1992.
NL 1012277 C, 2000.
RU 2218241 C2, 2003.
RU 1496115 C, 1994.
(57)
1. Способ ударно-волновой консолидации сверхтвердых порошковых материалов,
включающий коаксиальную установку ампулы сохранения с образцом и заряда взрывчатого вещества, нагрев образца прямым пропусканием тока через него и инициирование
заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что образец готовят из сверхтвердых
порошковых материалов и 5-50 % электропроводящей углеродной составляющей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сверхтвердых порошковых материалов используют алмазные порошковые материалы.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве сверхтвердых порошковых материалов используют керамические неэлектропроводные композиции.
BY 11800 C1 2009.04.30
Изобретение относится к области динамической обработки материалов и предназначено для создания необходимых технологических параметров при консолидации продвинутых керамических и алмазоподобных композиций. Данные композиции применяются
для изготовления сверхтвердых режущих элементов обрабатывающего и правящего инструмента в машиностроительной промышленности и стройиндустрии.
Известны установочные схемы для прессования порошковых материалов различными
зарядами бризантных взрывчатых веществ по цилиндрической конфигурации [Крупин А.В.,
Соловьев В.Я. и др. Обработка металлов взрывом. - М.: Металлургия, 1999. - С. 325]. Они
состоят из ампулы, которая представляет собой металлическую трубу, закрытую с торцов
пробками, центрального стержня, окруженного обрабатываемым порошком и буферной
прослойки из песка, позволяющего сохранить прессовку в процессе взрывного прессования.
Недостатком таких ампул является невозможность их применения для прессования
тугоплавких керамических сверхтвердых и алмазоподобных материалов. Такие материалы
имеют высокие прочностные характеристики и температуру плавления. Для получения
соединения между частицами необходимо создать условия деформации и пластического
течения поверхностных слоев в момент прохождения ударной волны. Однако вследствие
высокого динамического предела текучести сверхтвердых и алмазоподобных материалов
таких условий добиться невозможно без предварительного разогрева обрабатываемых порошковых образцов.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому
объекту является способ и схема для обработки материалов с предварительным разогревом образца из сплава WC-Co и ампулы методом сопротивления [Труды II совещания по
обработке материалов взрывом / Под ред. Г.Е. Кузмина и др. - Новосибирск, 1982. - C. 7071]. Схема предназначена для сварки взрывом материалов Ст.3 и ВК в случае осесимметричного нагружения. Данный способ сварки взрывом порошковых металлокерамических
материалов включает коаксиальную установку ампулы сохранения с образцом с расположением токоподводов с противоположных сторон последнего и заряда взрывчатого вещества, нагрев ампулы и образца методом сопротивления и инициирования заряда
взрывчатого вещества. Ампула сохранения представляет собой стальную трубу, запечатанную с двух сторон токоподводящими стальными заглушками и отделенную от заряда
взрывчатого вещества теплоизолирующим слоем из асбеста.
К недостаткам этого способа схемы следует отнести невозможность нагрева образца
выше температуры 1000 °С, т.к. в этом случае возможно возгорание, заряда взрывчатого
вещества, а также невозможность быстрого охлаждения образца из-за разогрева стальной
трубы ампулы сохранения, которая является накопителем энергии и при взрывной обработке метастабильных композиций, например, таких как алмаз, приведет к графитизации.
Задачей предлагаемого изобретения является получение универсальной установочной
схемы для обработки различных классов труднопрессуемых неэлектропроводных керамических и алмазоподобных материалов при повышенных исходных температурах.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе ударно-волновой консолидации сверхтвердых порошковых материалов, включающем коаксиальную установку
ампулы сохранения с образцом и заряда взрывчатого вещества, нагрев образца прямым
пропусканием тока через него и инициирование заряда взрывчатого вещества, при этом
образец готовят из сверхтвердых порошковых материалов и 5-50 % электропроводящей
углеродной составляющей. В качестве сверхтвердых порошковых материалов могут быть
использованы алмазные порошковые материалы. В качестве сверхтвердых порошковых
материалов могут быть использованы керамические неэлектропроводные композиции.
Способ осуществляют по схеме ударно-волновой обработки сверхтвердых порошковых материалов при повышенных исходных температурах, представленной на фиг. 1.
2
BY 11800 C1 2009.04.30
Данная схема состоит из детонирующего шнура 1, заряда взрывчатого вещества 2 и
ампулы сохранения. В свою очередь, ампула сохранения представляет собой закрытый с
одной стороны металлический контейнер 3, являющийся одним из токоподводов. В нем
размещен обрабатываемый образец 4, отделенный от контейнера электроизолирующим и
теплоизолирующим слоем 5 для электрической развязки схемы нагрева. Для удержания
образца 4 в контейнере в процессе обработки и после снятия нагружения он запечатывается заглушкой, через которую выводится второй токоподвод.
Предлагаемая схема работает следующим образом. Ампулу сохранения с обрабатываемым образцом 4 отделенным от металлического контейнера 3 электроизолирующим и
теплоизолирующим слоем 5 устанавливают в месте проведения взрывных работ на грунтовом основании (на фиг. 1 не показано). После подсоединения токоподводов к зажимам
силовой электроустановки (на фиг. 1 не показано), формования заряда взрывчатого вещества 2 и подключения электродетонатора производят нагрев обрабатываемого образца 4
до необходимой технологической температуры. После проведения нагрева производят
инициирование заряда взрывчатого вещества 2 с помощью детонирующего шнура 1. Возникающая детонационная волна вызывает ударную волну в металлическом контейнере 3
ампулы сохранения, которая и производит консолидацию обрабатываемого образца 4. Заглушка запечатывает открытый канал контейнера и не только удерживает, но и сохраняет
обрабатываемый образец в обжатом контейнере в напряженном состоянии. За счет однонаправленности детонационных и ударных процессов в сторону грунтового основания
случайного разлета составляющих частей схемы не происходит и ампула сохранения остается в месте подрыва.
По предлагаемому способу проводили консолидацию ультрадисперсных алмазных
порошков (УДА) детонационного синтеза с исходным размером частиц 4…5 нм. Порошки
предварительно подготавливались, смешивались с конденсированным углеродом (КУ) детонационного синтеза в процентном соотношении УДА - 80 %, КУ - 20 %. Затем образец
помещался в ампулу сохранения и уплотнялся до плотности 30 % от теоретической. Электрическое сопротивление собранной ампулы сохранения составило 10 Ом. Вокруг ампулы
сохранения формовался заряд взрывчатого вещества из тротил-гексогенной смеси ТГ 40.
Инициирование заряда осуществлялось с помощью детонирующего шнура и электродетонатора ЭД-8. Перед инициированием производился нагрев образца до температуры
1600 °С в течение 60 миллисекунд. Консолидированные образцы в виде дисков извлекались с помощью токарного станка. Относительная плотность образцов измерялась с помощью метода гидростатического взвешивания и составила 95 % от теоретической.
Наблюдаемое укрупнение алмазных зерен до 250 мкм доказывает эффективность процесса ударно-волновой консолидации и возможность получения монолитной структуры. Установлено, что размер частиц алмаза может быть увеличен под динамической нагрузкой
35 ГПа в течение нескольких десятков микросекунд.
Предлагаемая схема ударно-волновой консолидации алмазных порошковых материалов позволяет осуществлять ударно-волновую обработку труднопрессуемых неэлектропроводных керамических и алмазоподобных материалов при исходных температурах до
2500 °С при обеспечении безопасности взрывных работ и сохранении ампулы с образцом
после релаксации ударных процессов.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
122 Кб
Теги
патент, by11800
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа