close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 14840

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22F 7/02
B 22F 3/11
B 22F 3/23
(2006.01)
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ДВУХСЛОЙНОГО
ТОНКОСТЕННОГО ТРУБЧАТОГО ПОРОШКОВОГО ИЗДЕЛИЯ
(21) Номер заявки: a 20091712
(22) 2009.12.03
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Ильющенко Александр Федорович; Капцевич Вячеслав Михайлович; Кусин Руслан Анатольевич; Черняк Ирина Николаевна;
Жегздринь Дмитрий Иванович; Лецко Андрей Иванович; Кусин Алексей Русланович (BY)
BY 14840 C1 2011.10.30
BY (11) 14840
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) BY 9895 C1, 2007.
ВИТЯЗЬ П.А. и др. Энерго- и материалосберегающие технологии: Материалы VI Международной научнотехнической конференции. Часть 2,
2006. - С. 203-208.
JP 2005264274 A, 2005.
JP 2002180149 A, 2002.
JP 10237507 A, 1998.
SU 1097452 A, 1984.
(57)
Способ получения пористого двухслойного тонкостенного трубчатого порошкового
изделия, включающий прессование двухслойной трубчатой заготовки из порошков титана
и никеля и проведение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза системы
титан-азот, отличающийся тем, что предварительно формируют двухслойную заготовку
путем нанесения при помощи связующего на формообразующий элемент слоя мелкодисперсного порошка никеля и нанесения на слой никеля крупнодисперсного порошка титана,
осуществляют однократное прессование, во внутреннюю полость спрессованной заготовки помещают инертную засыпку и осуществляют предварительный нагрев заготовки, а
самораспространяющийся высокотемпературный синтез проводят при давлении азота, составляющем на наружной поверхности заготовки 0,03-0,05 МПа.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам
получения пористых порошковых изделий, и может быть использовано для изготовления
фильтров для очистки жидкостей и газов, аэраторов, огнепреградителей и других проницаемых изделий.
Известен способ получения двухслойных пористых порошковых материалов (ППМ)
путем совместного прессования порошков одного химического состава, но различных по
размерам частиц и последующего спекания [1, 2].
Известен способ получения двухслойных ППМ путем формования методом свободной
засыпки из порошков одного химического состава, но различных по размерам частиц пористой заготовки и последующего спекания [3].
Недостатками известных способов являются необходимость использования дорогостоящего оборудования и значительные энергозатраты для проведения процесса спекания.
BY 14840 C1 2011.10.30
Кроме того, двухслойные материалы, получаемые этими способами, имеют недостаточно
высокую проницаемость, поскольку имеют относительно большую толщину мелкодисперсного слоя.
Известен способ получения двухслойных ППМ путем нанесения на пористую подложку методом ионно-плазменного напыления в вакууме проницаемого покрытия [4].
Недостатками способа являются необходимость использования дорогостоящего оборудования и, кроме того, сложность осуществляемого процесса и существенные ограничения по размерам получаемых изделий.
Известен способ получения двухслойных ППМ [5], включающий формирование первого слоя путем последовательного нанесения на формообразующий элемент слоя связующего и слоя мелкодисперсного порошка, формирование второго слоя в зазоре между
вторым формообразующим элементом и сформированным первым слоем, прессование и
спекание, причем для формирования второго слоя используется крупнодисперсный порошок, размер частиц которого превышает размер частиц мелкодисперсного порошка не менее чем в 3,9 раза, а в качестве связующего используют парафин, который наносят на
формообразующий элемент в количестве 0,012-0,016 г/см2.
Недостатками способа являются необходимость использования дорогостоящего оборудования и значительные энергозатраты для проведения процесса спекания.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения пористых порошковых изделий, преимущественно тонкостенных, включающий
прессование заготовки из порошка титана, формирование на наружной поверхности заготовки повторным прессованием второго слоя из порошка никеля, дисперсность которого
выше дисперсности порошка титана, и проведение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза системы титан-азот при давлении азота 0,06-0,09 МПа [6].
Недостатком известного способа является недостаточно высокая проницаемость получаемых двухслойных материалов из-за относительно большой толщины мелкодисперсного слоя.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей способа за счет создания двухслойных порошковых изделий с более высокой проницаемостью.
Задача решается тем, что в известном способе получения пористого двухслойного тонкостенного трубчатого порошкового изделия, включающем прессование двухслойной заготовки
из порошков титана и никеля и проведение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза системы титан-азот, предварительно формируют двухслойную заготовку
путем нанесения при помощи связующего на формообразующий элемент слоя мелкодисперсного порошка никеля и нанесения на слой никеля крупнодисперсного порошка титана, осуществляют однократное прессование, во внутреннюю полость спрессованной
заготовки помещают инертную засыпку и осуществляют предварительный нагрев заготовки, а самораспространяющийся высокотемпературный синтез проводят при давлении
азота, составляющем на наружной поверхности заготовки 0,03-0,05 МПа.
Давление азота в реакторе на внешней стороне заготовки должно поддерживаться постоянным и находиться в диапазоне 0,03-0,05 МПа, причем СВС должен проходить в токе
азота, то есть при постоянной его фильтрации через пористую заготовку под действием
приложенного давления. При давлении азота менее 0,03 МПа происходит затухание процесса синтеза, прочность пористого материала в тех местах, где синтез имел место, невелика, наблюдается осыпание частиц порошка. При давлении азота более 0,05 МПа из-за
малой толщины мелкодисперсного слоя имеет место образование зон, состоящих из расплавленных частиц порошка, ухудшающих проницаемость изделия, и возникновение
трещин, ухудшающих тонкость очистки.
Ток азота обеспечивает постоянную подачу газового реагента в зону реакции, что дает
возможность осуществлять реакцию в заданном диапазоне относительно низких давлений
без затухания процесса и возможность удаления из реактора нежелательных газообразных
продуктов.
2
BY 14840 C1 2011.10.30
Наличие инертной засыпки во внутренней полости заготовки обеспечивает выравнивание температуры, улучшает теплоотвод, создает каналы для отвода расплавляемого перед
выгоранием связующего и воспринимает часть нагрузок на заготовку. Предварительный
нагрев производят для удаления связующего перед проведением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Кроме того, он облегчает инициирование и проведение синтеза.
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1
По предлагаемому способу изготавливали трубчатые фильтроэлементы с наружным
диаметром 42, внутренним 34 и длиной 250 мм.
На предварительно разогретый до температуры 65-75 °С формообразующий элемент
(пуансон) помещали парафин из расчета 0,014 г/см2, который, расплавляясь, равномерно
покрывал его поверхность. Затем на парафин наносили слой мелкодисперсного порошка
никеля с размером частиц (-63 + 40) мкм. Излишки порошка удаляли стряхиванием после
охлаждения пуансона до комнатной температуры путем поворота пуансона вокруг своей
оси на 360°. Пуансон устанавливали в оболочку, в образовавшуюся полость насыпали
слой крупнодисперсного порошка титана с размером частиц (минус 1000 + 630) мкм; затем производили радиально-изостатическое прессование двухслойной заготовки при давлении 100 МПа. Спрессованную двухслойную заготовку помещали в СВС-реактор таким
образом, что подвод азота мог осуществляться на наружную поверхность, а внутренняя
полость имела возможность сообщаться с атмосферой, причем газ, подаваемый в реактор,
мог попасть в атмосферу только через заготовку за счет уплотнения ее торцов. Во внутреннюю полость заготовки помещали инертную засыпку. Затем реактор вакуумировали,
заполняли азотом под давлением 0,05 МПа, открывали кран, сообщающий полость заготовки с атмосферой, производили предварительный нагрев до 400 °С с выдержкой в течение 0,5 часа, с помощью вольфрамовой спирали воспламеняли поджигающий состав и
инициировали реакцию синтеза между спрессованным порошком титана и азотом, поддерживая постоянное давление азота на наружной поверхности заготовки, равное
0,05 МПа. После завершения СВС изделие выдерживали в реакторе в течение 30 мин для
его охлаждения и сбрасывали давление азота. Характеристики полученного изделия приведены в таблице (строка 1).
Аналогично по предложенному способу изготавливали изделия при давлениях азота 0,03;
0,06; 0,02 МПа. Характеристики полученных изделий приведены в таблице (строки 2-5).
Пример 2
По известному способу [6] изготавливали трубчатые фильтроэлементы с наружным
диаметром 42, внутренним 34 и длиной 250 мм.
Из порошка титана с размером частиц (-1000 + 630) мкм методом радиальноизостатического прессования при давлении прессования 90 МПа прессовали пористую
трубчатую заготовку с наружным диаметром 40, внутренним 34 и длиной 250 мм, на
наружной поверхности которой повторным прессованием при давлении прессования
100 МПа из порошка электролитического никеля с размером частиц (-63 + 40) мкм формировали слой толщиной 1,0 мм. Сперессованную двухслойную заготовку помещали в
СВС-реактор. Реактор вакуумировали, заполняли азотом под давлением 0,06 МПа. С помощью вольфрамовой спирали воспламеняли поджигающий состав и инициировали реакцию синтеза между спрессованным порошком титана и азотом. После завершения СВС
изделие выдерживали в реакторе в течение 30 мин для его охлаждения и сбрасывали давление азота. Характеристики полученного изделия приведены в таблице (строка 5).
Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что предлагаемый способ по
сравнению с известным позволяет получать двухслойные пористые порошковые изделия с
более высокой проницаемостью, т.е. позволяет расширить технологические возможности.
Несоблюдение режимов осуществления процесса СВС в предлагаемом способе (давление
3
BY 14840 C1 2011.10.30
азота) не позволяет получать качественные изделия. Если давление азота составляет
0,02 МПа (менее 0,03 МПа), изделие не удается изготовить из-за самопроизвольного прекращения процесса СВС в слое из титанового порошка, если давление азота составляет
0,06 МПа (более 0,05 МПа), то получаемые изделия характеризуются низкой проницаемостью, обусловленной появлением зон из расплавленных частиц порошка, и крупными
максимальными порами, обусловленными появлением трещин.
Материал и размеры
Коэффи- МаксиТолщина
частиц порошка, мкм
Давле- циент
мальмелкопроница№
ние
ный
Слой из
Слой из
дисперПримечание
п/п.
азота, емости, размер
крупномелкодиссного
м2,
МПа
пор,
дисперсного персного
слоя, мм
13
мкм
порошка
порошка
× 10
Предлагаемый способ
титан
никель
1
0,3
0,05
16,2
9,5 высокая проницаемость
(-1000 + 630) (-63 + 40)
титан
никель
2
0,3
0,03
17,6
9,7 высокая проницаемость
(-1000 + 630) (-63 + 40)
изделие не изготовлено
из-за самопроизвольного прекращения реактитан
никель
3
0,3
0,02
ции синтеза. Затухание
(-1000 + 630) (-63 + 40)
процесса произошло
из-за недостаточного
давления азота
низкая проницаемость
из-за появления зон,
состоящих из расплавтитан
никель
4
0,3
0,06
6,4
15,2 ленных частиц порош(-1000 + 630) (-63 + 40)
ка. Крупные поры
образовались из-за
наличия трещин
Способ прототип
пониженная по сравнению с предлагаемым
титан
никель
способом проницае5
1,0
0,075
11,0
9,8
(-1000 + 630) (-63 + 40)
мость из-за большой
толщины мелкодисперсного слоя
Источники информации:
1. Гатушкин А.А., Солонин С.М. Исследование фильтрующих свойств двухслойных
металлокерамических фильтров // Порошковая металлургия. - 1966. - № 7. - С. 32-37.
2. Валькович И.В., Кусин Р.А., Сорокина А.Н. К вопросу получения двухслойных пористых материалов методом прессования // Порошковая металлургия: Республиканский
межведомственный сборник научных трудов. - Минск: Кибер, 1995. - Вып. 18. - С. 64-69.
3. Валькович И.В., Кусин Р.А., Сорокина А.Н. Исследование свойств двухслойных
пористых материалов из порошков сферической бронзы // Порошковая металлургия:
Республиканский межведомственный сборник научных трудов. - Минск: ИММС НАНБ,
1996. - Вып. 19. - 41-43.
4
BY 14840 C1 2011.10.30
4. Ильющенко А.Ф., Капцевич В.М., Калиновский В.Р., Кусин Р.А. Исследование ионноплазменного напыления в вакууме для получения двухслойных фильтрующих материалов
на основе металлических порошков: Материалы международной научно-технической
конференции. - Могилев, 2001. - С. 43-44.
5. Патент РБ 9898, C1, 2007.
6. Патент РБ 9895, C1, 2007.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
96 Кб
Теги
14840, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа