Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии и позволяет получать целевой материал с микротвердостью 2200-2300 кг/мм2 и прочностью 3,4 кгс/зерно для фракции 630/500 за счет использования шихты, содержащей компоненты, мас. % : оксид хрома VI 32 - 40; оксид хрома III 24 - 36; алюминий 22 - 30; углерод 6 - 10. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2009019
Класс(ы) патента: B22F1/00, C22C29/00
Номер заявки: 5045715/02
Дата подачи заявки: 10.03.1992
Дата публикации: 15.03.1994
Заявитель(и): Институт структурной макрокинетики РАН
Автор(ы): Горшков В.А.; Синев С.П.; Юхвид В.И.; Боровинская И.П.; Носов Н.В.; Николаев Ю.А.
Патентообладатель(и): Институт структурной макрокинетики РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента с последующим его применением для обработки металлических поверхностей.
Известна шихта для способа получения твердых сплавов путем спекания порошков тугоплавкого неорганического соединения и металла-связки при высоких температурах и давлении.
Недостатками этой шихты являются получение спеченных образцов только небольших размеров, наличие в них пор и свободного углерода, снижающих их прочность, использование сложных установок, малая их производительность и большие затраты электроэнергии.
Известна шихта из способа синтеза тугоплавких неорганических соединений путем воспламенения смеси металла и неметалла в герметичном сосуде. Синтез основан на использовании тепла химической реакции взаимодействия компонентов реакционной смеси и протекает в режиме горения. Воспламенение смеси производится разогретой вольфрамовой спиралью или другим известным способом локально в поверхностном слое.
Горение осуществляется следующим образом.
Поверхностный слой смеси воспламеняется, реагирует с выделением большого количества тепла, часть которого передается прилагаемому холодному слою, который, в свою очередь, прогревается, воспламеняется, реагирует и передает часть тепла соседнему слою. Таким образом, реакция протекает в тонком слое смеси в зоне горения, где температура достигает 2000-4000 К. Зона горения перемещается по смеси со скоростью 1-15 см/с.
Недостатком этой шихты является получение целевого продукта в порошкообразном виде, что требует дополнительных операций для создания литого продукта.
Наиболее близкой к сущности изобретения является шихта из способа получения тугоплавких неорганических материалов путем локального воспламенения смеси исходных компонентов под давлением газообразной среды. В качестве исходной смеси используют смесь окислов металлов IV-VI групп Периодической системы элементов с восстановлением и неметаллом. Для получения твердых сплавов в реакционную смесь наряду с перечисленными компонентами вводят металл-связку, например никель, кобальт. Для улучшения качества литых материалов, например устранения пор и раковин, а также ускорения разделения целевого продукта и шлака синтез проводят в режиме установившегося вращения при перегрузках 100-1500 g. Для устранения испарения летучих компонентов процесс проводят под давлением 1000-5000 атм.
Недостатком этой шихты является то, что получаемый оксидный материал Al2O3 x xCr2O3 обладает недостаточно высокой микротвердостью зерна (1900-2000 кг/мм2).
Цель изобретения - получение оптимального сочетания высокой твердости и прочности зерен оксидного материала (Al2O3 x Cr2O3).
Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения литого оксидного материала в режиме горения, состоящая из оксида металла III группы, алюминия и углерода в качестве оксида металла IV группы содержит смесь порошков оксидов шести- и трехвалентного хрома при следующем соотношении исходных компонентов, мас. % : Оксид хрома VI 32-40 Оксид хрома III 24-36 Алюминий 22-30 Углерод 6-10.
Отличительным признаком изобретения является введение в шихту смеси порошков оксидов шести - и трехвалентного хрома в определенном соотношении, вследствие чего происходит неполное восстановление оксидов хрома до металлического хрома. Часть недовосстановленного оксида хрома (III) образует твердый раствор с оксидом алюминия (Al2O3 x Cr2O3). Растворяясь в решетке корунда, оксид хрома повышает его микротвердость.
Существует оптимальный интервал количества растворенного в корунде оксида хрома, составляющий 3-5 мас. % .
При содержании Cr2O3 в пределах 3-5 мас. % прочность материала находится на уровне чистого Al2O3, а микротвердость повышается до 2100-2300 кг/мм2. При содержании оксида хрома менее 3 мас. % микротвердость материала находится на уровне Al2O3 ( ≈2000 кг/мм2). При содержании оксида хрома более 5 мас. % происходит резкое падение прочности зерна материала. Экспериментально установлено, что оптимальное количество 3-5 мас. % Cr2O3 в Al2O3 получается при использовании в исходной шихте смеси порошков оксидов шести -и трехвалентного хрома в пределах, указанных в формуле.
Если содержание в исходной шихте оксида хрома VI менее 32 (мас. % ) и оксида хрома III менее 24 мас. % , то в процессе горения происходит полное восстановление оксидов до металлического хрома. Микротвердость полученного материала находится на уровне чистого Al2O3, так как содержание C2O3 менее 3 мас. % . Если же содержание в исходной шихте оксида хрома VI более 40 мас. % и оксида хрома III более 36 мас. % , происходит значительное недовосстановление Cr2O3 и содержание Cr2O3 превышает 5 мас. % , вследствие чего резко падает прочность оксидного материала.
П р и м е р . Готовят шихту со следующим соотношением компонентов, мас. % : Oксид хрома (VI) 37 Оксид хрома (III) 28 Алюминий 27 Углерод 8
Шихту засыпают в графитовую форму, помещают в реактор, шихту воспламеняют раскаленной спиралью при давлении газа (азот) 40 ати.
После завершения синтеза и полного остывания графитовую форму извлекают из реактора. Полученный слиток состоит из двух слоев: верхнего - оксидный материал (Al2O3 x Cr2O3), нижнего - карбид хрома (Cr-C). Оксидный материал, не имея сцепления с карбидным, легко удаляется механически.
Микротвердость полученного оксидного материала 2200 кг/мм2, прочность 3,4 кгс/зерно для фракции 630/500.
Результаты примера, а также другие примеры реализации представлены в табл. 1, из которой следует, что изобретение позволяет получать литой оксидный материал с микротвердостью 2200-2300 кг/мм2 и прочностью зерна для фракции 630/500 3,4 кгс/зерно. В табл. 2 представлена характеристика оксидного материала. (56) Авторское свидетельство СССР N 617485, кл. С 22 С 29/00, 1978.
Формула изобретения: ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА в режиме горения на основе оксида алюминия, состоящая из оксида металла VI группы, алюминия и углерода, отличающаяся тем, что в качестве оксида металла VI группы берут смесь порошков оксидов шести- и трехвалентного хрома при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Оксид хрома VI 32 - 40
Оксид хрома III 24 - 36
Алюминий 22 - 30
Углерод 6 - 10