Способ получения материала на основе никелида титана

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА ТИТАНА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Лученок Алексей Романович Лученок Андрей Алексеевич Смирнов Геннадий Васильевич Киршина Наталья Васильевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения материала на основе никелида титана, включающий смешивание порошков никеля и титана, прессование и спекание прессовок, отличающийся тем, что прессование порошков осуществляют до плотности не менее 95 от теоретической с помощью энергии взрыва при длительности импульса нагружения не менее 35 мкс, а перед спеканием проводят изотермический отжиг прессовки в вакууме 510-4 мм рт.ст. при температуре 550-600 С в течение 2,5-3,0 ч. Изобретение относится к области порошковой металлургии, а конкретно к способам получения высокоплотных заготовок и изделий с использованием энергии взрыва и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Процессы СВС широко используются для получения композиционных гетерогенных материалов и являются достаточно эффективным технологическим приемом для получения ряда интерметаллических, а также тугоплавких соединений. Смесь порошков титана и никеля в области эквиатомного состава, спрессованная в штапики, воспламеняется в режиме СВС при нагреве до температур выше температуры-фазового перехода в титане. Энергетика процесса позволяет инициировать СВС и от низких температур путем точечного поджига прессовки по раскаленной спирали. Процессы СВС, как правило, протекают с высокой скоростью, значительным тепловыделением и увеличением объема прессовки. Фазовый состав, полнота синтеза и другие свойства продукта реакции СВС зависят от начальных условий процесса - исходного состава, температуры и гомогенности смеси 1. Известен способ получения интерметаллических соединений на основе никелида титана и др., включающий смешивание порошков никеля и титана, прессование и спекание прессовок 2. Основным недостатком данного способа является то, что в результате СВС получается заготовка с большой пористостью, велика возможность потери формы изделия. 12961 1 2010.02.28 Задачей настоящего изобретения является повышение качества изделий из никелида титана, полное исключение возможности развития процесса СВС при спекании заготовок. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, на основе никелида титана, включающем смешивание порошков никеля и титана, прессование и спекание прессовок, прессование порошков осуществляют до плотности не менее 95 от теоретической с помощью энергии взрыва при длительности импульса нагружения не менее 35 мкс,а перед спеканием проводят изотермический отжиг прессовки в вакууме 510-4 мм рт.ст. при температуре 550-600 С в течение 2,5-3 ч. Прессование порошков с помощью энергии взрыва производит сильные изменения в структуре материала на макро- и микроуровнях. Механику процесса синтеза интерметаллидов существенно изменяет ударноволновое воздействие на исходный материал. В процессе импульсного взаимодействия металлических твердых тел реализуются условия, в рамках которых наблюдается формирование промежуточных синтезированных зон интерметаллидов, препятствующих дальнейшему развитию реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Относительная плотность не менее 95 и длительность импульса давления не менее 35 мкс оптимальны с точки зрения формирования промежуточных синтезированных зон интерметаллидов, препятствующих развитию реакции СВС. Условия неравновесия, которые возникают в ударноволновых процессах, невозможно достичь другим путем. Пример. По предлагаемому способу изготавливали цилиндрические изделия диаметром 50 мм и высотой 20 мм. В качестве исходных материалов использовали электролитические порошки титана и никеля с размером частиц менее 50 мкм. Порошки титана и никеля в эквиатомном соотношении компонентов (50/50 ат.) смешивали в смесителе типа пьяная бочка в течение 2 ч с шарами диаметром 20 мм при соотношении шары-порошок 11. После смешивания шары отделяли от порошка, порошок помещали в формообразующую оснастку и подвергали взрывному прессованию до относительной плотности порядка 95 по плоской схеме при длительности импульса нагружения около 40 мкс. Предварительный изотермический отжиг проводили в вакуумной электропечи СНВ 1.3 Л./20 И-1 в вакууме 510-4 мм рт.ст. при температуре 550 С в течение 2,5 ч, а спекание проводили при температуре 1030 С в течение 3,5 ч. В результате смешивания, взрывного прессования, изотермического отжига и спекания были получены заготовки из никелида титана с относительной плотностью 92-93 от теоретической. В таблице приведены примеры осуществления предложенного способа изготовления интерметаллического соединения на основе никелида титана. Примеры осуществления предложенного способа Исходная плот- Температура Конечная Время плотность,Пример ность загото- предварительотжига, ч вок,Примечание Инициирование СВС Инициирование СВС 12961 1 2010.02.28 Как следует из приведенных в таблице данных, предложенный способ изготовления интерметаллических соединений на основе никелида титана обеспечивает в сравнении с известными способами (примеры 9-10) повышение относительной плотности полученных заготовок на 11-14 и снижение длительности процесса на 25-30 , исключение возможности развития процесса СВС при спекании заготовок. Источники информации 1. Мержанов А.Г. Проблемы технологического горения // Процессы горения в химической технологии и металлургии / Под редакцией А.Г.Мержанова. - АН СССР, отделение ОИХФ, Черноголовка, 1975. - . 5-28. 2. Структура и свойства материалов на основе никелида титана, полученных с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / В.И.Итин, В.П.Хачин,А.Д.Братчиков и др. // Известия ВУЗов Физика. - 1977. -12. - . 117-120. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3