close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13411

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.08.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22F 3/11
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО ПОРИСТОГО
МАТЕРИАЛА ИЗ ПОРОШКА ТИТАНА
(21) Номер заявки: a 20081242
(22) 2008.10.01
(43) 2010.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Пилиневич Леонид Петрович;
Савич Вадим Викторович; Беденко
Сергей Александрович; Тумилович
Мирослав Викторович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
BY 13411 C1 2010.08.30
BY (11) 13411
(13) C1
(19)
(56) SU 1435403 A1, 1988.
BY 9898 C1, 2007.
BY 8653 C1, 2006.
SU 1162550 A, 1985.
КУСИН Р.А. и др. Порошковая металлургия // Республиканский межведомственный сборник научных трудов. 2006. - Вып. 29. - C. 223-228.
BY 9494 C1, 2007.
SU 1567323 A1, 1990.
(57)
1. Способ получения пористого двухслойного материала из порошка титана, включающий формование прессовки из крупного порошка, спекание, нанесение на прессовку селективного слоя из мелкого порошка, его напрессовку и спекание, отличающийся тем,
что используют крупный порошок, размер частиц которого составляет 8-10 размеров частиц мелкого порошка, формуют при высоте засыпки крупного порошка, составляющей 46 средних размеров его частиц, и давлении 60-80 МПа, при этом одну сторону прессовки
формуют металлическим инструментом, а другую сторону прессовки формуют через эластичную среду, селективный слой высотой 10-20 средних размеров частиц мелкого порошка наносят на сторону прессовки, которая сформована через эластичную среду,
напрессовку слоя осуществляют при давлении 80-100 МПа через эластичную среду и спекают его при температуре, составляющей 0,90-0,96 температуры спекания прессовки из
крупных частиц порошка.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мелкий порошок получают путем измельчения крупного порошка.
Изобретение относится к способам получения пористых материалов из порошка титана и может быть использовано при производстве элементов теплообменных устройств,
фильтров, глушителей шума, катализаторов, медицинских имплантатов и других изделий
с двухслойной поровой структурой.
Известен способ получения двухслойных пористых материалов пластическим деформированием тонкого поверхностного слоя спеченной пористой заготовки, например, путем ее струйно-абразивной обработки [1].
BY 13411 C1 2010.08.30
Недостатками способа являются уменьшение пористости селективного слоя и снижение
тем самым эксплуатационных характеристик изделия, в первую очередь, проницаемости.
Известен способ получения двухслойных пористых материалов вибрационным формованием бидисперсной смеси порошков [2].
Недостаток способа - требование модификации химического состава порошков для
обеспечения одновременного спекания частиц разного размера. Кроме того, способ применим, в основном, для гладких сферических частиц.
В качестве прототипа выбран способ получения двухслойных пористых материалов,
включающий нанесение слоя из мелкого порошка на прессовку из порошка с более крупным размером частиц, напрессовку этого слоя и спекание [3, 4].
Недостаток способа - сложность спекания частиц разного размера, что ведет к перепеканию и снижению пористости слоя из мелких частиц. Еще один недостаток прототипа наличие переходного слоя между слоями из мелкого и крупного порошков из-за заполнения пор между частицами последнего мелкими частицами, а также из-за пластической деформации крупных частиц пуансоном в процессе прессования.
Задачей изобретения является получение двухслойного пористого материала из порошка титана методом прессования с отсутствием переходного слоя и повышенной проницаемости.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения двухслойных пористых
материалов из порошка титана, включающем формование прессовки из крупного порошка, спекание, нанесение на прессовку селективного слоя из мелкого порошка, его напрессовку и спекание, используют крупный порошок, размер частиц которого составляет 8-10
размеров частиц мелкого порошка, формуют при высоте засыпки крупного порошка, составляющей 4-6 средних размеров его частиц, и давлении 60-80 МПа, при этом одну сторону прессовки формуют металлическим инструментом, а другую - через эластичную
среду, селективный слой высотой 10-20 средних размеров частиц мелкого порошка наносят на сторону прессовки, которая сформована через эластичную среду, напрессовку слоя
осуществляют при давлении 80-100 МПа через эластичную среду и спекают его при температуре, составляющей 0,90-0,96 температуры спекания прессовки из крупных частиц
порошка. Мелкий порошок для получения селективного слоя производят измельчением
частиц крупного порошка.
Способ поясняется чертежами (фиг. 1, 2). На фиг. 1 изображен поперечный шлиф
двухслойного пористого материала из порошка титана, а на фиг. 2 - фотография его излома.
Приложение давления с одной стороны металлическим инструментом, а со стороны,
на которую наносят слой мелкого порошка, через эластичную среду позволяет избежать
образования переходного слоя и снижения проницаемости двухслойного пористого материала за счет пластической деформации частиц порошка в слое, контактирующем, например, с металлическим пуансоном, стержнем, матрицей и т.п., а кроме того, позволяет
придать границе слоев волнистый характер, увеличив тем самым площадь поверхности
этой границы по сравнению с площадью поперечного сечения пористого элемента. Нанесение слоя мелкого порошка на эту волнистую поверхность предварительно спеченной
пористой заготовки, приложение к порошку давления через эластичную среду также позволяют избежать снижения проницаемости двухслойного пористого материала, например, за
счет деформации частицами мелкого порошка частиц крупного в случае неспеченной пористой заготовки, заполнения пор между крупными частицами в ней мелкими частицами
порошка и т.п. Формование слоя крупного порошка из порошка размерами 8-10 размеров
частиц селективного слоя также позволяет дополнительно повысить проницаемость двух2
BY 13411 C1 2010.08.30
слойного пористого материала за счет забивания пор подслоя мелкими частицами. Формование слоя крупного порошка при давлении 60-80 МПа, а селективного слоя при давлении
80-100 МПа позволяет избежать перепрессовки обоих слоев, снижения проницаемости,
образования переходного слоя. Высоту засыпки при формовании крупного порошка выбирают из соотношения 4-6 средних размеров частиц, а при формовании селективного
слоя - из соотношения 10-20 средних размеров частиц этого слоя, что, с одной стороны,
позволяет обеспечить регулярность структуры и необходимую механическую прочность
двухслойного пористого материала, а с другой стороны - не слишком уменьшить его пропускную способность, пропорциональную толщине. Температуру спекания селективного
слоя выбирают в диапазоне 0,90-0,96 температуры спекания слоя из крупных частиц порошка, что также дополнительно способствует сохранению проницаемости и равномерности распределения пор по поверхности селективного слоя за счет предохранения его от
перепекания и высокой усадки. Мелкий порошок для получения селективного слоя производят измельчением частиц крупного порошка, что позволяет обеспечить их химическое
сродство, близкую твердость и дополнительно гарантировать снижение вероятности пластической деформации частиц одного слоя другими и образование вследствие этого переходного слоя.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут губчатый порошок титана марки ТПП с крупным размером частиц, например
0,63-0,8 мм, засыпают его в пресс-форму, один пуансон которой металлический, а другой
имеет эластичную прокладку, например, из полиуретана, прессуют пористую заготовку,
которую затем спекают в вакууме. Спеченную заготовку вновь устанавливают в прессформу. На поверхность, которая была сформована пуансоном через эластичную прокладку, насыпают слой мелкого порошка и также через эту прокладку формуют селективный
слой. Затем заготовку повторно спекают.
Аналогичным образом получают трубчатые элементы из двухслойного пористого материала методом изостатического формования.
Пример
Из порошка титана марки ТПП с размерами частиц 0,8-1,0 мм прессовали в прессформе при давлении 60-80 МПа заготовку (диск), причем снизу использовали металлический пуансон, а к поверхности, на которую затем наносили селективный слой, давление
прикладывали через эластичную прокладку. Затем заготовку спекали при температуре
1150-1170 °С. На спеченную заготовку насыпали слой толщиной около порошка титана
различной толщины (отсев порошка марки ТПП), который уплотняли также через эластичную среду. Сформованную заготовку повторно спекали.
На фиг. 1, 2 представлены фотографии микроструктуры исследованных образцов шлифа (фиг. 1) и излома (фиг. 2).
Режимы изготовления и свойства образцов представлены в таблице.
Из приведенных в таблице данных видно, что наиболее высокие свойства, а именно
проницаемость при заданном размере пор, имеют образцы, изготовленные по режимам,
указанным в формуле изобретения.
Использование разработанной технологии позволило устранить переходный слой в
структуре двухслойного пористого материала, обеспечив тем самым повышенный комплекс его эксплуатационных характеристик.
3
N
п/п
Примечание: В скобках показано отношение размеров частиц мелкого порошка к крупному, соотношение высоты засыпки из крупного порошка к размерам частиц данного порошка, соотношение высоты засыпки селективного слоя к размерам частиц данного слоя, соотношение температуры спекания порошка селективного слоя к температуре спекания слоя из крупного порошка соответственно.
BY 13411 C1 2010.08.30
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Высота заВысота заДавление
Давление Температура
Примечание
Размер частиц
Коэффициент Средний
сыпки из
сыпки из мел- прессования прессования спекания
мелкого попроницаемо- размер
крупного по- кого порошка, крупного по- мелкого по- селективного
рошка, мм
сти, *1013, м2 пор, мкм
рошка, мкм
мкм
рошка, МПа рошка, МПа
слоя, °С
0,08-0,1(10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
90
1110(0,95)
50
15
0,1-0,125(8)
4,5 (5)
1,7(15)
70
90
1110(0,95)
75
19
0,125-0,16(6,2)
4,5 (5)
2,1(15)
70
90
1110(0,95)
80
45
0,08-0,063(12,5)
4,5 (5)
1,07(15)
70
90
1110(0,95)
9
14
0,08-0,1 (10)
3,6 (4)
0,135(15)
70
90
1110(0,95)
58
15
0,08-0,1 (10)
5,4 (6)
0,135(15)
70
90
1110(0,95)
48
15
0,08-0,1 (10)
6,3 (7)
0,135(15)
70
90
1110(0,95)
30
15
0,08-0,1 (10)
2,7(3)
0,135(15)
70
90
1110(0,95)
60
31
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,9(16)
70
90
1110(0,95)
55
16
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
1,8(20)
70
90
1110(0,95)
45
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
1,9(21)
70
90
1110(0,95)
20
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,81(9)
70
90
1110(0,95)
60
31
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
60
90
1110(0,95)
50
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
80
90
1110(0,95)
50
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
50
Заготовка не прессуется
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
100
90
1110(0,95)
20
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
80
1110(0,95)
50
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
100
1110(0,95)
45
14
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
70
1110(0,95)
60
20
Имеются трещины
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
110
1110(0,95)
20
14
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
90
1105(0,9)
50
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
90
1115(0,96)
50
15
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
90
1125(0,97)
20
18
0,08-0,1 (10)
4,5 (5)
0,135(15)
70
90
990 (0,85)
60
20
Селективный слой имеет
низкую прочность
BY 13411 C1 2010.08.30
Источники информации:
1. А.c. СССР 1156856, МПК B 22 F 3/00. Способ изготовления спеченного фильтра /
С.В.Белов и др. // Открытия. Изобретения. - № 13. - 1985.
2. Пористые порошковые материалы с анизотропной структурой для фильтрации жидкостей и газов / Под ред. П.А.Витязя, Л.П.Пилиневич, В.В.Мазюк, А.Л.Рак и др. - Мн.:
Тонпик, 2005. - С. 252.
3. Формирование структуры и свойств пористых порошковых материалов / П.А.Витязь,
В.М.Капцевич, А.Г.Косторнов и др. - М.: Металлургия, 1993. - С. 240.
4. А.c. СССР 1435403, МПК B 22F 3/10. Способ получения фильтрующих материалов /
В.М.Капцевич, Л.П.Пилиневич, А.Л.Рак и др. // Открытия. Изобретения. - № 41. - С. 41-45
(прототип).
Фиг. 1
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Фиг. 2
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 235 Кб
Теги
by13411, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа