RU2444418C1 - Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy - Google Patents
Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444418C1 RU2444418C1 RU2010125194/02A RU2010125194A RU2444418C1 RU 2444418 C1 RU2444418 C1 RU 2444418C1 RU 2010125194/02 A RU2010125194/02 A RU 2010125194/02A RU 2010125194 A RU2010125194 A RU 2010125194A RU 2444418 C1 RU2444418 C1 RU 2444418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- sintering
- pseudoalloy
- nabr
- porous
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 4
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100037834 Protein phosphatase methylesterase 1 Human genes 0.000 description 1
- CHZVHNZRFPALHO-UHFFFAOYSA-N [Br].[Na] Chemical compound [Br].[Na] CHZVHNZRFPALHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWUGOENUEKACGV-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Ni].[W] Chemical compound [Fe].[Ni].[W] OWUGOENUEKACGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 108010086028 protein phosphatase methylesterase-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000000754 repressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical class F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления пористых изделий из сплавов на основе вольфрама.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to methods for the manufacture of porous products from alloys based on tungsten.
Известен способ получения пористых вольфрамовых дисков, заключающийся в том, что в качестве порообразователя в шихту вводят от 2 до 15 вес.% фторидов лантана или иттрия (А.С. №406639; МПК B22F 1/00, B22F 3/12, опубл. в БИ №46 от 21.11.1973 г.).A known method of producing porous tungsten disks, which consists in the fact that from 2 to 15 wt.% Fluorides of lanthanum or yttrium (AS No. 406639; IPC B22F 1/00, B22F 3/12, publ. in BI No. 46 dated 11/21/1973).
Недостаток этого способа заключается в высокой термической стойкости фторидов лантана и иттрия и, как следствие, спекание происходит при высоких температурах (более 2000°С), что не позволяет получить композиционные псевдосплавы на основе вольфрама типа вольфрам-никель-железо с высокой пористостью 55-60%.The disadvantage of this method is the high thermal stability of lanthanum and yttrium fluorides and, as a consequence, sintering occurs at high temperatures (more than 2000 ° C), which does not allow to obtain composite pseudo-alloys based on tungsten-type tungsten-nickel-iron with a high porosity of 55-60 %
Так же известен способ получения высокопористых вольфрам-медных материалов, полученных жидкофазным спеканием (В.В.Скороход, С.М.Солонин, Л.И.Чернышев. Высокопористые вольфрам-медные материалы, полученные жидкофазным спеканием. - Порошковая металлургия, 1978, №2, с.17-21). Данный способ включает смешивание порошков вольфрама марки ВЧ с электролитической медью марки ПМЭ-1, в которые к меди добавляют 20 вес.% никеля марки ПНК-1. Металлические порошки смешивали с порошком двууглекислого аммония с размером частиц 100 мкм, прессовка содержала 52 об.% этого порообразователя. После прессования микропористость (пористость областей с мелкими естественными порами, поры в объемах, занятых металлическим порошком), составляла 50%. Из прессовок при температуре 200°С в среде водорода отгонялся порообразователь, что обеспечивало перед спеканием относительный объем крупных пор, образованных наполнителем (макропористость), который составлял 52%. Жидкофазное спекание проводили в среде водорода при температуре 1250°С в течение 1 часа. После спекания пористость образцов состава WNi - 6,4 Cu составила 60%.Also known is a method of producing highly porous tungsten-copper materials obtained by liquid-phase sintering (V.V. Skorohod, S.M. Solonin, L.I. Chernyshev. High-porous tungsten-copper materials obtained by liquid-phase sintering. - Powder Metallurgy, 1978, No. 2, pp. 17-21). This method involves mixing HF grade tungsten powders with PME-1 grade electrolytic copper, to which 20 wt.% PNK-1 grade nickel is added to copper. Metal powders were mixed with a powder of ammonium bicarbonate with a particle size of 100 μm, the compression contained 52 vol.% Of this blowing agent. After pressing, the microporosity (porosity of areas with small natural pores, pores in volumes occupied by metal powder) was 50%. A pore former was distilled off from the compacts at a temperature of 200 ° C in a hydrogen medium, which ensured before sintering the relative volume of large pores formed by the filler (macroporosity), which was 52%. Liquid phase sintering was carried out in a hydrogen medium at a temperature of 1250 ° C for 1 hour. After sintering, the porosity of samples of the composition W Ni - 6.4 Cu was 60%.
Недостатком способа является наличие в псевдосплаве на основе вольфрама меди, которая при длительном хранении в различных климатических условиях подвержена коррозии, что отрицательно сказывается на прочности конечного пористого изделия. Также химический состав материала, представленного в данном способе, не позволяет получить плотность компактного состояния данного материала после интенсивной динамической нагрузки более 18 г/см3.The disadvantage of this method is the presence of copper in a pseudo-alloy based on tungsten, which is susceptible to corrosion during prolonged storage in various climatic conditions, which negatively affects the strength of the final porous product. Also, the chemical composition of the material presented in this method does not allow to obtain the density of the compact state of this material after intense dynamic load of more than 18 g / cm 3 .
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления пористых изделий из тугоплавких материалов, заключающийся в том, что в порошок тугоплавкого материала вводят наполнитель бромистый калий при соотношении размеров частиц порошка тугоплавкого материала и наполнителя 1/10-1/300 (А.С. №424658; МПК B22F 1/00, B22F 3/10, опубл. в БИ №15 от 25.04.1974 г.). Прессованные изделия предварительно спекают в вакууме с целью удаления наполнителя при температурах, превышающих температуру начала спекания тугоплавкого материала, а затем окончательно с целью получения прочного пористого изделия.The closest in technical essence is a method of manufacturing porous products from refractory materials, which consists in the fact that a potassium bromide filler is introduced into the powder of the refractory material with a particle size ratio of the powder of the refractory material and the filler 1 / 10-1 / 300 (A.S. No. 424658 ; IPC B22F 1/00, B22F 3/10, published in BI No. 15 of 04.25.1974). The pressed articles are preliminarily sintered in a vacuum in order to remove the filler at temperatures exceeding the temperature at which sintering of the refractory material begins, and then finally in order to obtain a durable porous article.
К недостаткам способа необходимо отнести отсутствие оптимизации технологических режимов для улучшения качества пористого материала, а именно повышения предела прочности при сжатии и создания условий для исключения трещинообразования в процессе изготовления крупногабаритных заготовок.The disadvantages of the method include the lack of optimization of technological modes to improve the quality of the porous material, namely, to increase the tensile strength under compression and create conditions for eliminating crack formation in the manufacturing process of large-sized blanks.
Задачей изобретения является повышение качества пористых заготовок из вольфрамового сплава, содержащего 94-98% по массе вольфрама, остальное - никель и железо, а именно, улучшение стабильности и равномерности пористой структуры, увеличение прочности, ликвидация трещинообразования в спеченных крупногабаритных заготовках за счет оптимизации технологических режимов изготовления.The objective of the invention is to improve the quality of porous preforms of a tungsten alloy containing 94-98% by weight of tungsten, the rest is nickel and iron, namely, improving the stability and uniformity of the porous structure, increasing strength, eliminating cracking in sintered large-sized preforms by optimizing technological conditions manufacture.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, следующий:The technical result achieved using the invention is as follows:
- получение пористого вольфрамового сплава, содержащего 94-98% по массе вольфрама, остальное - никель и железо, с пористостью 50-60% (плотность 7,3-8,7 г/см3) и высокой стойкостью к коррозии;- obtaining a porous tungsten alloy containing 94-98% by weight of tungsten, the rest is Nickel and iron, with a porosity of 50-60% (density 7.3-8.7 g / cm 3 ) and high resistance to corrosion;
- достижение предела прочности на сжатие пористого спеченного вольфрамового сплава более 150 Н/мм2;- achieving a compressive strength of the porous sintered tungsten alloy of more than 150 N / mm 2 ;
- наличие равномерной мелкодисперсной структуры;- the presence of a uniform finely dispersed structure;
- отсутствие трещин в сплаве в процессе изготовления;- the absence of cracks in the alloy during the manufacturing process;
- получение из сплава крупногабаритных изделий.- production of large-sized products from an alloy.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама, приготавливается шихта с химическим составом W 94-98 (% по массе), остальное Ni и Fe в соотношении 7:3, с добавлением порообразователя NaBr в количестве 40 (% по массе), производится прессование, удаление порообразователя, твердофазное спекание в среде водорода. Вольфрамовый порошок используется со средним размером частиц по Фишеру 3,9 мкм, порообразователь - дисперсностью менее 0,071 мм, прессование шихты производят давлением не более 150 МПа, а спекание проводят при температуре 1300-1320°С в течение 0,5-1,0 часа.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method for the manufacture of sintered porous pseudo-alloy products based on tungsten, a mixture is prepared with the chemical composition W 94-98 (% by weight), the rest Ni and Fe in a ratio of 7: 3, with the addition of NaBr blowing agent in an amount 40 (% by mass), pressing, removal of the blowing agent, solid-phase sintering in a hydrogen medium is carried out. Tungsten powder is used with an average Fischer particle size of 3.9 μm, a pore former - dispersion less than 0.071 mm, the mixture is pressed with a pressure of not more than 150 MPa, and sintering is carried out at a temperature of 1300-1320 ° C for 0.5-1.0 hours .
Предлагаемый способ обеспечивает получение изделий с равномерной мелкозернистой структурой. Таким образом, степень контакта между зернами вольфрама и никелево-железной матрицей возрастает, что увеличивает прочность спеченного сплава. Высокопористые изделия со значительной внутренней поверхностью из псевдосплава W-Ni-Fe по сравнению с W-Ni-Cu обладают повышенной стойкостью к окислению и коррозии. Благодаря содержанию 94-98% по массе вольфрама в псевдосплавах W-Ni-Fe, конечная плотность сжатого до компактного состояния пористого изделия при динамическом разгоне и ударе о преграду приближается к плотности 18,7 г/см3, что повышает эффективность пробития преграды.The proposed method provides for obtaining products with a uniform fine-grained structure. Thus, the degree of contact between the grains of tungsten and the nickel-iron matrix increases, which increases the strength of the sintered alloy. Highly porous products with a significant inner surface of the pseudo-alloy W-Ni-Fe in comparison with W-Ni-Cu have increased resistance to oxidation and corrosion. Due to the content of 94-98% by weight of tungsten in W-Ni-Fe pseudo-alloys, the final density of a porous product compressed to a compact state during dynamic acceleration and impact impact is close to a density of 18.7 g / cm 3 , which increases the efficiency of penetration.
Сущностью изобретения является способ изготовления пористых изделий из сплавов на основе вольфрама, включающий в себя:The essence of the invention is a method for the manufacture of porous products from alloys based on tungsten, including:
- подготовку порообразователя NaBr (обезвоживание в вакууме 2 Па при температуре 60-80°С в течение не менее 5 час, просеивание через сито 0,071 мм);- preparation of NaBr blowing agent (dehydration in vacuum 2 Pa at a temperature of 60-80 ° C for at least 5 hours, sieving through a sieve of 0.071 mm);
- приготовление шихты путем перемешивания порошков вольфрама, никеля, меди и порообразователя в биконическом смесителе в течение не менее 10 час в нейтральной атмосфере;- preparation of the mixture by mixing powders of tungsten, nickel, copper and a blowing agent in a biconical mixer for at least 10 hours in a neutral atmosphere;
- гидростатическое прессование шихты давлением не более 150 Н/мм2 в эластичной пресс-форме в нейтральной атмосфере;- hydrostatic pressing of the mixture with a pressure of not more than 150 N / mm 2 in an elastic mold in a neutral atmosphere;
- удаление порообразователя в среде водорода по режиму: нагрев со скоростью не более 5°С/мин до 1000-1250°С; выдержка не более 1 час;- removal of the blowing agent in a hydrogen medium according to the regime: heating at a rate of not more than 5 ° C / min to 1000-1250 ° C; exposure no more than 1 hour;
- спекание заготовки в среде водорода по режиму: нагрев от 1200-1250°С до температуры 1300-1320°С со скоростью не более 5°С/мин; выдержка при данной температуре не более 1 час;- sintering the workpiece in a hydrogen medium according to the mode: heating from 1200-1250 ° C to a temperature of 1300-1320 ° C at a speed of not more than 5 ° C / min; exposure at this temperature no more than 1 hour;
- охлаждение в среде водорода вместе с печью.- cooling in a hydrogen medium together with the furnace.
Подготовка порообразователя NaBr по вышеуказанной технологии позволяет получить ультрамелкий обезвоженный продукт, продукты реакции которого с водородом в дальнейшем при нагреве равномерно удаляются из прессовки, оставляя после себя равномерную макропористость.The preparation of the NaBr pore former using the above technology makes it possible to obtain an ultrafine dehydrated product, the products of the reaction of which with hydrogen are subsequently evenly removed from the compaction when heated, leaving behind uniform macroporosity.
Перемешивание металлических порошков по вышеуказанной технологии обеспечивает однородность шихты. После 10 часов перемешивания со v=50 об/мин гомогенность химического состав по объему шихты стабилизируется на уровне W 95±0,2; Ni 3,5±0,1; Fe 1,5±0,1 (W 97,5±0,2 - Ni 1,75±0,1 - Fe 0,75±0,1) + (NaBr - 40±0,2) % по массе.Mixing metal powders according to the above technology ensures uniformity of the mixture. After 10 hours of mixing with v = 50 rpm, the homogeneity of the chemical composition by volume of the mixture stabilizes at the level of W 95 ± 0.2; Ni 3.5 ± 0.1; Fe 1.5 ± 0.1 (W 97.5 ± 0.2 - Ni 1.75 ± 0.1 - Fe 0.75 ± 0.1) + (NaBr - 40 ± 0.2)% by weight.
Загрузка шихты в эластичную пресс-форму производится в боксе с контролируемой нейтральной атмосферой.The charge is loaded into an elastic mold in a box with a controlled neutral atmosphere.
В ходе гидростатического прессования усилием не более 150 Н/мм2 шихта, включая порообразователь, достаточно уплотняется, что обеспечивает транспортабельность и технологичность прессовки. Прессование давлением более 150 Н/мм2 приводит к перепрессовке (появлению трещин) заготовки. Гидростатическое прессование обеспечивает равномерное распределение плотности по объему прессовки, что приводит к минимальной разноплотности после спекания.During hydrostatic pressing with a force of not more than 150 N / mm 2, the charge, including the blowing agent, is sufficiently compacted, which ensures the transportability and manufacturability of the pressing. Pressing with a pressure of more than 150 N / mm 2 leads to repressing (cracking) of the workpiece. Hydrostatic pressing provides a uniform distribution of density over the volume of the pressing, which leads to a minimum different density after sintering.
После разгрузки пресс-формы прессовка не должна находиться в контакте с воздушной атмосферой более 3 мин, так как начинается самопроизвольный разогрев и растрескивание прессовки.After unloading the mold, the compact should not be in contact with the air atmosphere for more than 3 minutes, as spontaneous heating and cracking of the compact begins.
Удаление продуктов реакции порообразователя и водорода происходит в динамической водородной среде с расходом водорода 0,3 м3/час при температуре 1000-1250°С по реакции:The removal of the reaction products of the blowing agent and hydrogen occurs in a dynamic hydrogen medium with a hydrogen flow rate of 0.3 m 3 / h at a temperature of 1000-1250 ° C according to the reaction:
2NaBr (ж) + Н2=2Na (г) + 2НВr (г)2NaBr (g) + Н 2 = 2Na (g) + 2НВr (g)
В результате этого появляется необходимая открытая пористость.As a result of this, the necessary open porosity appears.
Спекание заготовки в среде водорода при температуре 1300-1320°С и выдержке не более 1 часа сопровождается объемной усадкой 55-60%, что приводит к достижению необходимой плотности 7,3-8,7 г/см3. Узкий температурный интервал получения необходимой плотности (пористости), отраженный на фигуре 1, свидетельствует о том, что полностью удалены продукты химической реакции с участием порообразователя и началось интенсивное спекание данного материала. Твердофазное спекание начинает формировать микроструктуру, состоящую из α-фазы на основе вольфрама в виде зерен округлой формы размером 10-50 мкм и γ-фазы матрицы твердого раствора (Ni, Fe, W), располагающейся в виде прослоек между зернами α-фазы (фиг.2 - светлая область).Sintering the preform in a hydrogen medium at a temperature of 1300-1320 ° C and holding for no more than 1 hour is accompanied by volume shrinkage of 55-60%, which leads to the achievement of the required density of 7.3-8.7 g / cm 3 . The narrow temperature range for obtaining the required density (porosity), shown in figure 1, indicates that the chemical reaction products with the participation of the blowing agent have been completely removed and intensive sintering of this material has begun. Solid phase sintering begins to form a microstructure consisting of an α phase based on tungsten in the form of
На фигуре 1 изображена диаграмма уплотняемости вольфрамовой шихты, содержащей W 94-98 (% по массе), остальное Ni и Fe в соотношении 7:3, с добавлением порообразователя NaBr в количестве 40 (% по массе), в зависимости от температуры спекания.The figure 1 shows a diagram of the compactibility of a tungsten mixture containing W 94-98 (% by weight), the rest of Ni and Fe in a ratio of 7: 3, with the addition of NaBr pore former in an amount of 40 (% by weight), depending on the sintering temperature.
На фигуре 2 изображена типовая структура пористого вольфрамового сплава, в частности W 95 - Ni 3,5 - Fe 1,5 с пористостью 58% (плотностью 7,5 г/см3).The figure 2 shows a typical structure of a porous tungsten alloy, in particular W 95 - Ni 3,5 - Fe 1,5 with a porosity of 58% (density 7.5 g / cm 3 ).
Ниже приведен пример осуществления способа.The following is an example implementation of the method.
Цель: изготовление заготовок диаметром ⌀60 мм, высотой h 120 мм из псевдосплава состава W 95 - Ni 3,5 - Fe 1,5 (% по массе) и W 97,5 - Ni 1,75 - Fe 0,75 (% по массе) с пористостью 55-58%.Purpose: production of workpieces with a diameter of ⌀60 mm, a height of h 120 mm from a pseudo-alloy of the composition W 95 - Ni 3,5 - Fe 1,5 (% by weight) and W 97,5 - Ni 1,75 - Fe 0,75 (% by weight) with a porosity of 55-58%.
В качестве порообразователя использовался натрий бром NaBr, который обезвоживали в вакууме 2 Па в вакуумном сушильном шкафу при температуре 80°С в течение 5 часов и просеивали через сито 0,071 мм. Приготавливали шихту состава W 95 - Ni 3,5 - Fe 1,5 (W 97,5 - Ni 1,75 - Fe 0,75) + NaBr 40,0 (% по массе) механическим смешиванием в биконическом смесителе (в отношении с металлическими шарами 1:10 (шары)) при скорости вращения 50 об/мин в течение 10 часов. Просеивали шихту через сито 0,071 мм. Шихту загружали в эластичную пресс-форму в атмосфере аргона, затем пресс-форму герметизировали. Прессование осуществляли гидростатическим методом давлением 150 Н/мм2. Разгрузку пресс-формы осуществляли в атмосфере аргона. Затем прессовку помещали в печь сопротивления с контролируемой водородной атмосферой. Удаление порообразователя из прессовки проводилось в среде водорода во время нагрева до температуры 1250°С и выдержке в течение 1 часа. Затем проводили нагрев со скоростью 5°С/мин до температуры 1300-1320°С и при этой температуре выдерживали 1 час. Режим оптимизирован применительно к порошку вольфрама по дисперсности со средним размером частиц порошка по Фишеру - 3,9 мкм. Охлаждение заготовок проводили вместе с печью.Sodium bromine NaBr was used as a blowing agent, which was dehydrated in a vacuum of 2 Pa in a vacuum oven at 80 ° C for 5 hours and sieved through a 0.071 mm sieve. A mixture was prepared with the composition W 95 - Ni 3.5 - Fe 1.5 (W 97.5 - Ni 1.75 - Fe 0.75) + NaBr 40.0 (% by weight) by mechanical mixing in a biconical mixer (in relation to metal balls 1:10 (balls)) at a rotation speed of 50 rpm for 10 hours. The mixture was sieved through a 0.071 mm sieve. The mixture was loaded into a flexible mold in an argon atmosphere, then the mold was sealed. Pressing was carried out hydrostatically by a pressure of 150 N / mm 2 . Mold unloading was carried out in argon atmosphere. Then the compact was placed in a resistance furnace with a controlled hydrogen atmosphere. The removal of the blowing agent from the compact was carried out in a hydrogen medium during heating to a temperature of 1250 ° C and holding for 1 hour. Then, heating was carried out at a rate of 5 ° C / min to a temperature of 1300-1320 ° C and was kept for 1 hour at this temperature. The mode is optimized for tungsten powder in dispersion with an average Fischer powder particle size of 3.9 μm. The preforms were cooled together with the furnace.
Пористость заготовок определяли методом гидростатического взвешивания. Предел прочности на сжатие изучали на цилиндрических образцах (⌀/h=1/2), изготовленных по аналогу и по заявленному способу. При одинаковой пористости 58% предел прочности на сжатие по заявленному способу составляет 160-170 Н/мм2, а по прототипу - 100-104 Н/мм2.The porosity of the preforms was determined by hydrostatic weighing. The compressive strength was studied on cylindrical samples (⌀ / h = 1/2), made by analogy and by the claimed method. With the same porosity of 58%, the compressive strength according to the claimed method is 160-170 N / mm 2 , and according to the prototype - 100-104 N / mm 2 .
Таким образом, получение спеченных пористых изделий из композиционного псевдосплава W-Ni-Fe заявленным способом позволило улучшить механические свойства изделий, их качество, стойкость к коррозии. Стало возможным расширить область применения изделий в качестве конструкционного демпфера ударной волны, способного рассеивать механическую энергию и при ударе в динамике сжиматься до плотности компактного состояния 18,0-18,7 г/см3.Thus, the preparation of sintered porous products from a composite pseudo-alloy W-Ni-Fe by the claimed method has improved the mechanical properties of the products, their quality, and corrosion resistance. It became possible to expand the scope of products as a structural shock wave damper, capable of dissipating mechanical energy and compressing in dynamics to a compact density of 18.0-18.7 g / cm 3 upon impact.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125194/02A RU2444418C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125194/02A RU2444418C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010125194A RU2010125194A (en) | 2011-12-27 |
| RU2444418C1 true RU2444418C1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=45782203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125194/02A RU2444418C1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444418C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569287C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Production of sintered porous tungsten carcass |
| RU2619767C2 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Amplifier hub of electron beam with electron membrane |
| RU2623566C1 (en) * | 2016-09-15 | 2017-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of manufacture of sintered porous products from tungsten-based pseudoalloy |
| RU2687352C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing permeable foam material from super elastic alloys of titanium-zirconium-niobium system |
| RU2738957C1 (en) * | 2020-07-28 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ Курс" | Method of manufacturing spark gap arresters electrodes and process line for its implementation |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU424658A1 (en) * | 1972-06-02 | 1974-04-25 | Г. И. Баба нц, В. М. Голомазов, В. И. Гранов , В. А. Шмаков | METHOD OF MANUFACTURING POROUS PRODUCTS FROM FLAMMABLE MATERIALS |
| FR2530800A1 (en) * | 1980-06-18 | 1984-01-27 | Saint Louis Inst | Steel-penetrating hollow charge |
| RU2003436C1 (en) * | 1992-04-01 | 1993-11-30 | Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Method of blanks making from alloy on tungsten-base of system tungsten-copper |
| RU2043861C1 (en) * | 1993-06-22 | 1995-09-20 | Институт материалов Дальневосточного отделения РАН | Method for producing composite material on the base of tungsten/copper pseudo alloy |
| CN1289658A (en) * | 2000-09-13 | 2001-04-04 | 湖南英捷高科技有限责任公司 | Technology for making high-specific-weight alloy parts in different shapes |
| FR2847837A1 (en) * | 2002-11-30 | 2004-06-04 | Agency Defense Dev | SINKING PROCESS OF TUNGSTEN-COPPER COMPOSITE MATERIAL WITHOUT COPPER WELDING |
| RU2243855C1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Method of manufacturing products from tungsten/copper pseudoalloy |
-
2010
- 2010-06-18 RU RU2010125194/02A patent/RU2444418C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU424658A1 (en) * | 1972-06-02 | 1974-04-25 | Г. И. Баба нц, В. М. Голомазов, В. И. Гранов , В. А. Шмаков | METHOD OF MANUFACTURING POROUS PRODUCTS FROM FLAMMABLE MATERIALS |
| FR2530800A1 (en) * | 1980-06-18 | 1984-01-27 | Saint Louis Inst | Steel-penetrating hollow charge |
| RU2003436C1 (en) * | 1992-04-01 | 1993-11-30 | Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Method of blanks making from alloy on tungsten-base of system tungsten-copper |
| RU2043861C1 (en) * | 1993-06-22 | 1995-09-20 | Институт материалов Дальневосточного отделения РАН | Method for producing composite material on the base of tungsten/copper pseudo alloy |
| CN1289658A (en) * | 2000-09-13 | 2001-04-04 | 湖南英捷高科技有限责任公司 | Technology for making high-specific-weight alloy parts in different shapes |
| FR2847837A1 (en) * | 2002-11-30 | 2004-06-04 | Agency Defense Dev | SINKING PROCESS OF TUNGSTEN-COPPER COMPOSITE MATERIAL WITHOUT COPPER WELDING |
| RU2243855C1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Method of manufacturing products from tungsten/copper pseudoalloy |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2569287C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Production of sintered porous tungsten carcass |
| RU2619767C2 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Amplifier hub of electron beam with electron membrane |
| RU2623566C1 (en) * | 2016-09-15 | 2017-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of manufacture of sintered porous products from tungsten-based pseudoalloy |
| RU2687352C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-05-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing permeable foam material from super elastic alloys of titanium-zirconium-niobium system |
| RU2738957C1 (en) * | 2020-07-28 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ Курс" | Method of manufacturing spark gap arresters electrodes and process line for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010125194A (en) | 2011-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kennedy | Porous metals and metal foams made from powders | |
| US7108828B2 (en) | Method of making open cell material | |
| RU2444418C1 (en) | Method of producing sintered porous articles from tungsten-base pseudoalloy | |
| CN104894418A (en) | In-situ synthesized spinel whisker reinforced aluminum-based composite foam and preparation method thereof | |
| JP3497461B2 (en) | Method for producing porous metal | |
| Çelik et al. | Fabrication of porous Al2O3 ceramics using carbon black as a pore forming agent by spark plasma sintering | |
| CN107043867A (en) | A kind of preparation method of porous copper-based shape memory alloy | |
| Sharma et al. | Synthesis and characterization of copper foams through a powder metallurgy route using a compressible and lubricant space-holder material | |
| Tsuda et al. | Producing technology of aluminum foam from machined chip waste | |
| Shirjang et al. | Influence of severe plastic deformation of Cu powder and space holder content on microstructure, thermal and mechanical properties of copper foams fabricated by lost carbonate sintering method | |
| CN111793757A (en) | A method for preparing porous aluminum alloy by using hollow microspheres | |
| RU2625692C2 (en) | Method for producing nanocomposite materials based on copper matrix | |
| Ertürk | Production of aluminum glass fiber reinforced foam synthesized by space-holder technique | |
| RU2414329C1 (en) | Method of producing sintered porous tungsten-based articles | |
| Tan et al. | Properties of porous magnesium using polymethyl methacrylate (PMMA) as a space holder | |
| RU2623566C1 (en) | Method of manufacture of sintered porous products from tungsten-based pseudoalloy | |
| Costanza et al. | Mechanical behavior of PCMT and SDP Al foams: A comparison | |
| Gilani et al. | Effect of processing parameters and glycerin addition on the properties of Al foams | |
| Song et al. | A novel approach to fabricating SUS 316L steel foam using material extrusion additive manufacturing technology | |
| Oppelt et al. | Analysis and evaluation of different influencing factors in processing of hollow and full beads based on TRIP steel | |
| Xu et al. | Titanium compacts with controllable porosity by slip casting of binary powder mixtures | |
| Wang et al. | A green fabrication strategy for porous Yb3Al5O12 ceramics with high strength and tunable gas permeability | |
| RU2818716C1 (en) | Method of producing foamed copper | |
| RU2106931C1 (en) | Method for producing articles from spongy beryllium | |
| Asavavisithchai et al. | Fabrication of open-cell silver foams using disaccharide as space holders |