Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ - Патент РФ 2030254
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность способа: заготовку деформируют при температуре 1,2 - 1,65 от температуры хрупкопластичного перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1 - 150 мм/мин. 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: 2030254
Класс(ы) патента: B22F3/24
Номер заявки: 4944269/02
Дата подачи заявки: 11.06.1991
Дата публикации: 10.03.1995
Заявитель(и): Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Автор(ы): Зарипов Н.Г.; Кайбышев О.А.; Петрова Л.В.; Ефимов О.Ю.; Питюлин А.Н.; Боровинская И.П.; Мержанов А.Г.
Патентообладатель(и): Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии.
Известен способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, заключающийся в прессовании заготовки из порошков и в ее спекании при повышенной температуре, преимущественно, в защитной атмосфере [1].
К недостаткам данного способа относятся низкие прочностные свойства получаемых изделий из-за остаточной пористости при неравномерном распределении пор при изготовлении сложнопрофильных изделий.
Известен также способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, включающий нагрев заготовки и ее деформирование до получения конечной формы изделия [2].
Данный способ как наиболее близкий к предлагаемому принят за прототип. К недостаткам способа-прототипа относится низкий выход годного при изготовлении изделий, а также низкая стабильность уровня физико-механических и эксплуатационных свойств.
Целью изобретения является повышение выхода годного при изготовлении изделий при повышении стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, включающем нагрев и деформацию заготовки, в отличие от известного деформацию проводят при температуре в 1,2-1,65 от температуры хрупковязкого перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1-150 мм/мин.
Сущность данного способа состоит в том, что заготовки из твердых сплавов получают малыми партиями, в которых структура и свойства карбидной фазы сильно отличаются от партии к партии.
Экспериментальным путем установлено, что наличие в карбидах 0,1-0,2 мас.% примесей водорода, кислорода или азота при прочих равных условиях могут изменять температуру хрупкопластичного перехода на 200оС и более, т.е. при постоянной температуре деформирования заготовок одна партия может деформироваться хорошо, а другая партия разрушается практически хрупко. Кроме того на температуру хрупковязкого перехода влияет размер зерен карбидной фазы, характер распределения связки в твердом сплаве, а также некоторые внешние факторы, такие как скорость деформирования заготовки, наличие и качество смазки.
Из изложенного следует, что для каждой партии заготовок необходимо каждый раз подбирать оптимальные температурно-скоростные условия деформирования. Установлено, что результирующим фактором, который позволяет относительно него установить оптимальные условия деформирования, является температура хрупковязкого перехода карбидной фазы в твердом сплаве, а не температура плавления карбидной фазы или связки, которые не позволяют учесть структурные факторы, влияющие на выход годного и уровень физико-механических и эксплуатационных свойств.
Снижение температуры деформирования ниже 1,2 от температуры хрупковязкого перехода нежелательно, так как в материале при этом снижается пластичность, что может привести к образованию и развитию трещин, преимущественно в зонах деформируемой заготовки, где преобладают растягивающие напряжения, а также из-за того, что в карбидной фазе появляется значительная металлографическая и кристаллографическая текстура и остаточное внутреннее напряжение.
Повышение температуры деформирования выше 1,66 от температуры хрупкопластичного перехода также нежелательно из-за резкого роста размеров зерен карбидной фазы и соответственно снижения уровня физико-механических и эксплуатационных свойств твердого сплава в целом.
Использовать скорость деформирования ниже 0,1 мм/мин нерационально из-за низкой производительности процесса и соответственно роста эксплуатационных расходов и себестоимости изделий. При повышении скорости деформирования заготовок выше 150 мм/мин возрастает вероятность зарождения и роста трещин в деформируемых заготовках, что приводит к появлению неисправимого брака.
Экспериментальным путем обнаружено, что в процессе деформирования карбидов переходных металлов в указанном интервале температуры происходит интенсивная динамическая рекристаллизация материала, при этом размер зерен карбида уменьшается, например с 12 мкм до 1,5 мкм при деформировании карбида с составом TiC 0,47, в котором содержится около 20% второй фазы на основе титана (связки), согласно диаграмме состояния. Если деформацию карбидов, полученных в разных условиях, проводить при температуре одинаковой относительно температуры хрупкопластичного перехода, то их структура и свойства выравниваются, также как и эксплуатационные свойства. Следует отметить, что эффект выравнивания свойств исчезает, если ориентироваться на температуру плавления материала.
В патентной и научно-технической литературе не обнаружено какой-либо информации о связи температуры хрупкопластичного перехода и скорости деформирования с повышением выхода годного и стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств при изготовлении изделий из твердых сплавов штамповкой. Поэтому можно считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенность отличий".
Изготавливали заготовки из карбида титана с составом (20% об связки на основе титана) двумя различными способами.
Согласно первому, смешивали порошок карбида титана составом TiC1,0 с соответствующим количеством титана, смесь отжигали до получения материала с составом TiC0,47, размалывали спек, прессовали заготовку диаметром 70 мм и высотой 22 мм и спекали ее при 1600оС в течение 1 ч в вакууме глубиной 10-4 мм рт. ст. В результате был получен материал с размером зерен карбида - 12 мкм, с количеством избыточного титана 22% (объемных) пористостью 16%. Характер пор - закрытый.
Согласно второму способу, смешивали порошки титана и углерода, прессовали заготовку, укладывали ее в реакционную пресс-форму, инициировали в ней реакцию горения и компактировали полученный пористый полупродукт. В результате был получен материал с составом TiC0,47 (23% объемных титановой фазы, расположенной по границам зерен карбида). Размер карбидных зерен составлял 10-12 мкм, пористость - 20%. Характер пор - закрытый.
Из полученных заготовок вырезали образцы в виде параллелепипедов с соотношением сторон 5х5х25 мм и определяли на них температуру хрупкопластичного перехода материалов. При скорости деформирования 1 мм/мин было установлено, что температура хрупкопластичного перехода материала, полученного методом порошковой металлургии, составляет 950оС при прочности 477 кг/мм, а температура хрупкопластичного перехода материала, полученного методом СВС-компактирования, равна 700оС при прочности 70 кг/мм2.
Изготавливали двухсторонние дисковые ножи диаметром 40 мм и толщиной в центре 2 мм из твердого сплава составом ТiС0,47.
Для этого из заготовок, полученных методом порошковой металлургии и СВС-компактированием на электроэррозионных станках, вырезали заготовки диаметром 20 мм, укладывали заготовки в штамм и деформировали заготовки до получения размеров и формы изделия. При этом степень деформации исходной заготовки на сжатие составляла около 75%. Заготовки деформировали при различной температуре с различной скоростью деформирования. После изготовления готовых изделий из штампа в них прожигали центральное отверстие и шлифовали под окончательные размеры. Для каждой температуры и скорости деформирования испытывали по 5 заготовок. После деформирования определяли количество годных штамповок. При 980оС при скоростях деформирования 0,1 и 1 мм/мин испытывали по 2 заготовки, полученных методом порошковой металлургии. Все заготовки разрушались в процессе деформации.
Результаты экспериментов сведены в табл. 1 (по температуре деформирования) и в табл. 2 (по скоростям деформирования).
В данной таблице СВС-самораспространяющийся высокотемпературный синтез с последующим компактированием, ПМ - метод порошковой металлургии.
Как следует из табл., несмотря на то, что материалы практически одинаковы по структуре, возможность получения из них изделий зависит прежде всего от температуры хрупкопластичного перехода, а не от температуры плавления и при выполнении существенных признаков предлагаемого способа достигается поставленная цель.
Для определения влияния скорости деформирования на выход годного также были отобраны по 5 заготовок. Деформирование производили при оптимальных температурах деформирования для СВС-980оС и для ПМ - 1290оС.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход годного: кроме того, при реализации предлагаемого способа пористость для обоих материалов уменьшилась до 3-6%, уменьшился размер зерен карбидной фазы, что влечет за собой повышение уровня эксплуатационных свойств.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий нагрев и деформацию заготовки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного при повышении стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств, деформацию проводят при температуре 1,2-1,65 от температуры хрупко-пластичного перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1-150 мм/мин.