[go: up one dir, main page]

RU2493934C1 - Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава - Google Patents

Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава Download PDF

Info

Publication number
RU2493934C1
RU2493934C1 RU2012134823/02A RU2012134823A RU2493934C1 RU 2493934 C1 RU2493934 C1 RU 2493934C1 RU 2012134823/02 A RU2012134823/02 A RU 2012134823/02A RU 2012134823 A RU2012134823 A RU 2012134823A RU 2493934 C1 RU2493934 C1 RU 2493934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
highly porous
polymer binder
reducing
sintering
drying
Prior art date
Application number
RU2012134823/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Александрович Макаров
Александр Михайлович Макаров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЭКАТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ЭКАТ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЭКАТ"
Priority to RU2012134823/02A priority Critical patent/RU2493934C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2493934C1 publication Critical patent/RU2493934C1/ru

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению жаростойких высокопористых проницаемых ячеистых сплавов. Может использоваться для получения блочных высокотемпературных носителей катализаторов, высокотемпературных фильтров газов и расплавов. Поверхность заготовки из сплава высокопористого никеля или ферроникеля сетчато-ячеистой структуры с открытой пористостью обрабатывают композицией полимерного связующего и лигатуры путем безвоздушного распыления под давлением. Композиция содержит полимерное связующее на основе 20%-ного раствора коллоксилина в уайт-спирите и лигатуру, содержащую компоненты при следующем соотношении, мас.%: хром - 50-52; алюминий - 18-20; железо - 25-28. Затем проводят сушку и спекание при 1220-1250°C в восстановительной или инертной атмосфере в герметичном контейнере, который затем охлаждают в среде восстановительного или инертного газа. Полученный сплав обладает повышенной жаростойкостью и пригоден для эксплуатации в окислительной атмосфере при температурах до 700-1000°C. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 8 пр.

Description

Заявляемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способам получения жаростойких высокопористых проницаемых ячеистых сплавов, и может быть использовано для получения блочных высокотемпературных носителей катализаторов, высокотемпературных фильтров газов и расплавов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ, включающий обработку поверхности заготовки пеноникеля с размерами 300×150×1,9 мм в 1% растворе поливинилпироллидона с последующей присыпкой порошком лигатуры в вибрирующем устройстве, при этом состав лигатуры «Inconel 625» содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: хром - 22,4; молибден - 10; железо - 4,8; кобальт - 0,3; ниобий - 3,8; углерод - 0,1; никель - 58,6. Далее заготовка обрабатывается суспензией амидного воска (этиленамидстеариновой кислоты) со средним размером гранул 30 мкм в количестве 2% от массы заготовки, причем температура плавления амидного воска составляет 140-145°C. Затем заготовку высушивают и спекают при температуре 1220-1250°C в восстановительной или инертной атмосфере (см. патент US 2008/0148940 «Method for fabricating an open-porous metal foam body, metal foam body», дата подачи 22.08.2007 г., дата публикации 26.06.2008 г.).
Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость процесса, невозможность использования заготовок пеноникеля со сложной геометрией, а также применение при осуществлении способа многокомпонентного состава лигатуры.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение является возможность осуществления способа с использованием заготовок со сложной геометрией, упрощение применяемого состава лигатуры, сокращение трудоемкости процесса и получение высокопористого, проницаемого ячеистого сплава, имеющего повышенную жаростойкость, пригодного для эксплуатации в окислительной атмосфере при температурах до 700-1000°C.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава, включающий обработку поверхности заготовки композицией полимерного связующего и лигатуры, сушку и спекание при 1220-1250°C в восстановительной или инертной атмосфере, согласно изобретению в качестве материала для заготовки используют сплав высокопористого никеля сетчато-ячеистой структуры с открытой пористостью или ферроникеля, обработку поверхности осуществляют безвоздушным распылением под давлением, при этом используют композицию полимерного связующего на основе 20%-ного раствора коллоксилина в уайт-спирите и лигатуры, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: хром - 50-52; алюминий - 18-20; железо - 25-28, сушку и спекание проводят в герметичном контейнере, который затем охлаждают в среде восстановительного или инертного газа.
Вязкость полимерного связующего составляет не более 40-60 сек.
Для обработки поверхности используют 45-60 мас.% лигатуры, полимерное связующее - остальное.
Средний размер зерна порошка лигатуры составляет 25 мкм.
Открытая пористость материала образца составляет 85-96%.
Сушку в токе восстановительного или инертного газа проводят преимущественно при температуре 1250-1260°C в течение 6 часов.
Обработку поверхности заготовки проводят при давлении не более 100 бар.
Для осуществления способа используют заготовки различных размеров, форм и числом пор на дюйм (PPI).
Время полного производственного цикла составляет 18 часов.
Данный способ позволяет нанести заданное количество полимерной композиции с легирующим компонентом на поверхность заготовки с равномерным распределением по всей поверхности.
Помимо этого данный способ существенно сокращает технологический процесс, так как не требует предварительной обработки заготовки клеящим составом, удаления избытков клеящего состава, а также вибрационной присыпки и обработки амидным воском.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Осуществление заявляемого способа получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
Для осуществления способа получения высокопористого жаростойкого сплава использовали заготовку высокопористого проницаемого никеля (образец №1) со средним диаметром ячеек 2,1 мм, плотностью 0,63 г/см3, PPI 30 и габаритами 500×500×10 мм. Приготовленный 20%-ный раствор коллоксилина и лигатуру в количестве 55% мас. помещали в емкость, снабженную миксером, подавали в систему безвоздушного напыления фирмы GRACO, и под давлением 100 бар наносили на заготовку. Масса наносимой композиции составила 24-26 мас.%. Далее заготовку высушивали при температуре 25°C в течение 20 минут и укладывали в контейнер, который герметизировали и перемещали в муфельную печь. Затем подавали ток восстановительного или инертного газа, увеличивая температуру до 1250-1260°C, и спекали в течении 6 часов. После окончания операции спекания контейнер медленно охлаждали в среде восстановительного или инертного газа, а затем из него извлекали заготовку.
Пример 2.
Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава был осуществлен с применением заготовки, в качестве материала для которой использовали материал ВПЯМ на основе ферроникеля (образец №2) в форме пластины размером 450×500×10, плотностью 0,7 г/см3, диаметром ячейки 1,9 мм и PPI 30.
Пример 3.
При проведении способа использовали в качестве заготовки высокопористый сетчато-ячеистый материал на основе никеля (образец №3) в форме конуса с диаметром основания 150 мм и высотой 350 мм, плотностью 0,65 г/см3, диаметром ячейки 2,1 мм и PPI 20.
Пример 4.
В качестве заготовки использовали ВПЯМ на основе ферроникеля (образец №4) в форме полого цилиндра диаметром 50 мм, длиной 145 мм, толщиной стенки 5 мм, плотностью 0,7 г/см3, диаметром ячейки 1,9 мм и PPI 50.
Пример 5.
В качестве заготовки использовали ВПЯМ на основе никеля в форме усеченного конуса с диаметром основания 100 мм, верхним *-+---------- диаметром 30 мм и высотой 210 мм, плотностью 0,38 г/см3, диаметром ячейки 0,8 мм и PPI100.
Для исследования преимуществ сплава, полученного заявляемым способом, были проведены следующие исследования.
У заявляемых образцов под №№1-5 и контрольных образцов под №№6, 7, выполненных из пеноникеля и ферроникеля соответственно, с помощью цифрового миллиомметра {GOM-802} было измерено электрическое сопротивление и рассчитано удельное сопротивление.
Затем взятые от образцов №№1-5 пробы нагревали на термоанализаторе марки STA 449C Jupiter фирмы NENZSCH до температуры 1250°C. По термограммам были определены значения температур начала активного окисления изготовленных заявляемым способомсплавов и контрольных образцов, выполненных из никеля и ферроникеля.
Полученные результаты представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Удельное электрическое сопротивление образцов и температура начала активного окисления
Наименование материала Режим термообработки Удельное эл-е сопротивление матрицы, Ом·м·10-6 Температура начала активного окисления, °C
1 Никель с покрытием порошком лигатуры, заявляемого состава: хром - 52%, алюминий - 20%, железо - 8% Пример 1. 1250°C 6 час 0,39±0,02 950±10
2 0,32±0,02 925±10
3 0,40±0,02 955±10
4 0,31±0,02 920±10
5 0,43±0,02 940±10
6 Никель Без термообработки 0,086±0,008 550±10
7 Ферроникель Без термообработки 0,076±0,007 510±10
Как следует из Таблицы 1, удельное электрическое сопротивление матрицы у образцов №№1-5 выше, чем у контрольных образцов №№6 и 7, выполненных из никеля и ферроникеля соответственно. Кроме того, значения температур начала активного окисления у образцов, полученных заявляемым способом, также выше. Из сопоставительного анализа удельных сопротивлений и температур начала быстрого окисления образцов №№1-5 видно, что насыщение матрицы высокопористого проницаемого никеля и ферроникеля с нанесенным порошком лигатуры предлагаемого состава прошло в достаточной степени.
Кроме того, для подтверждения промышленной применимости заявленного способа в промышленных масштабах, была изготовлена опытная партия высокопористого жаростойкого сплава на основе никеля.
Пример 8.
Была повторена методика проведения примера 1, за исключением того, что в качестве заготовки использовали ВПЯМ на основе никеля (образец №8) в форме пластины размером 500×500×10, плотностью 0,63 г/см3, диаметром ячейки 2,1 мм и PPI 30 в количестве 40 шт. (100 л).
Из полученных по примеру 8 образцов, произвольно отбирали партию в количестве 5 штук и проводили определение основных показателей качества. Полученные результаты представлены в Таблице 2.
Таблица 2
Показатели качества опытной промышленной партии высокопористого жаростойкого сплава на основе никеля
Наименование материала Масса нанесенной лигатуры, кг Режим термообработки Удельное эл-е сопротивление матрицы, Ом·м·10-6 Температура начала активного окисления, °C
8 Никель с покрытием порошком лигатуры, заявляемого состава: хром - 52%, алюминий - 20%, железо - 8% 11,8 (24,6%) температура 1250°C; время проведения - 6 час 0,38±0,02 945±10
Заявляемое изобретение позволяет получить высокоэффективный жаростойкий высокопористый проницаемый сплав, по своим показателям превышающий известные решения.

Claims (10)

1. Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава, включающий обработку поверхности заготовки композицией полимерного связующего и лигатуры, сушку и спекание 1220-1250°CC в восстановительной или инертной атмосфере, отличающийся тем, что в качестве материала для заготовки используют сплав высокопористого никеля сетчато-ячеистой структуры с открытой пористостью или ферроникеля, обработку поверхности осуществляют безвоздушным распылением под давлением, при этом используют композицию полимерного связующего на основе 20%-ного раствора коллоксилина в уайт-спирите и лигатуры, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: хром 50-52, алюминий 18-20, железо 25-28, сушку и спекание проводят в герметичном контейнере, который затем охлаждают в среде восстановительного или инертного газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вязкость полимерного связующего не более 40-60 с.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки поверхности используют композицию, содержащую 45-60 мас.% лигатуры, полимерное связующее остальное.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что средний размер зерна лигатуры составляет 25 мкм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что пористость материала образца составляет 85-96%.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку и спекание проводят в среде восстановительного или инертного газа преимущественно при температуре 1250°C.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку и спекание выполняют в течение 6 ч.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку поверхности заготовки проводят при давлении не более 100 бар.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют заготовки различных размеров, форм и числом пор на дюйм (PPI).
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что время полного производственного цикла составляет 18 ч.
RU2012134823/02A 2012-08-13 2012-08-13 Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава RU2493934C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134823/02A RU2493934C1 (ru) 2012-08-13 2012-08-13 Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134823/02A RU2493934C1 (ru) 2012-08-13 2012-08-13 Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2493934C1 true RU2493934C1 (ru) 2013-09-27

Family

ID=49253959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134823/02A RU2493934C1 (ru) 2012-08-13 2012-08-13 Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2493934C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759860C1 (ru) * 2020-12-30 2021-11-18 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Способ получения высокопористого ячеистого материала

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1762474A1 (ru) * 1990-09-21 1995-10-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Способ получения изделий из высокопористого ячеистого материала
EP1785183A2 (en) * 1998-08-24 2007-05-16 Pall Corporation Porous structures and method and apparatus for forming porous structures
RU2311470C2 (ru) * 2006-01-10 2007-11-27 Департамент промышленности и науки Пермской области Способ получения высокопористого никеля и его сплавов
US20080148940A1 (en) * 2005-02-28 2008-06-26 Cvrd Inco Limited Method For Fabricating an Open-Porous Metal Foam Body, Metal Foam Body Fabricated This Way as Well as Its Applications
US20120141670A1 (en) * 2010-08-10 2012-06-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Open-porous metal foam body and a method for fabricating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1762474A1 (ru) * 1990-09-21 1995-10-20 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Способ получения изделий из высокопористого ячеистого материала
EP1785183A2 (en) * 1998-08-24 2007-05-16 Pall Corporation Porous structures and method and apparatus for forming porous structures
US20080148940A1 (en) * 2005-02-28 2008-06-26 Cvrd Inco Limited Method For Fabricating an Open-Porous Metal Foam Body, Metal Foam Body Fabricated This Way as Well as Its Applications
RU2311470C2 (ru) * 2006-01-10 2007-11-27 Департамент промышленности и науки Пермской области Способ получения высокопористого никеля и его сплавов
US20120141670A1 (en) * 2010-08-10 2012-06-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Open-porous metal foam body and a method for fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759860C1 (ru) * 2020-12-30 2021-11-18 Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа Способ получения высокопористого ячеистого материала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lecis et al. Effects of process parameters, debinding and sintering on the microstructure of 316L stainless steel produced by binder jetting
US20060099103A1 (en) Metal powder injection molding material and metal powder injection molding method
Chen et al. Microstructure and property of AlN joint brazed with Au–Pd–Co–Ni–V brazing filler
Dudina et al. Structural and mechanical characterization of porous iron aluminide FeAl obtained by pressureless Spark Plasma Sintering
RU2394112C2 (ru) Способ получения пористого никелида титана
CN103397256A (zh) 抗高温氧化的烧结Fe-Al基合金多孔材料及过滤元件
RU2493934C1 (ru) Способ получения жаростойкого высокопористого проницаемого сплава
KR20140054838A (ko) 분말사출 성형체 제조방법
Bidaux et al. Tape casting of porous titanium thin sheets from titanium hydride
CN103397244A (zh) 抗高温氧化的烧结Fe-Al基合金多孔材料的制备方法
WO2019188480A1 (ja) 多孔質チタン系焼結体、その製造方法及び電極
RU2630740C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА TiNi
RU2733524C1 (ru) Способ получения керамико-металлических композиционных материалов
RU2310548C1 (ru) Способ получения пористых материалов на основе никелида титана
JP2018135255A (ja) アルミニウム溶湯用フィルター及びその製造方法
Cias A novel method of sintering hybrid steels in an improved semiclosed container system
RU2540674C2 (ru) Способ изготовления изделий из нитрида кремния
JP7613156B2 (ja) 鉄アルミニウム合金の製造方法
JPH10253259A (ja) ローラハース炉用ローラ材及びその製造方法
CN109694254A (zh) 一种采用单一烧结助剂常压烧结制备致密氮化硅陶瓷的方法
RU2414329C1 (ru) Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама
RU2588979C1 (ru) Способ получения высокоплотного порошкового хромсодержащего материала на основе железа
RU2623566C1 (ru) Способ изготовления спеченных пористых изделий из псевдосплава на основе вольфрама
JPH08175871A (ja) 炭化珪素質焼結体およびその製造方法
RU2830799C1 (ru) Способ получения материала для абсорбции и десорбции водорода

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner