Способ получения поликомпонентных гранул из разнородных порошков

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ГРАНУЛ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ ПОРОШКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Ильющенко Александр Федорович Лученок Алексей Романович Лученок Андрей Алексеевич Киршина Наталья Васильевна Смирнов Геннадий Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения поликомпонентных гранул из разнородных порошков путем их смешивания, прессования и последующего размола, отличающийся тем, что прессование осуществляют с помощью энергии бризантных взрывчатых веществ в диапазоне импульсных давлений 1-5 ГПа и длительности импульса давления 10-100 мкс. Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлокерамики и композиционных материалов, неорганических синтезов, нанесению защитных и декоративных покрытий. Гранулирование применяют главным образом для повышения насыпной плотности и предотвращения сегрегации смеси, а также придания порошкам лучшей текучести. В ряде случаев появляется необходимость получения гранул из разнородных по физическим и химическим свойствам порошков, например порошков металлов (никель, хром,молибден, вольфрам) и непластичных мелкодисперсных оксидов, нитридов, силицидов,боридов и др. Получение качественных гранул из таких композиций возможно только с использованием связующих веществ либо механическим легированием 1. Однако получение гранул механическим легированием - это процесс, который сопровождается интенсивным истиранием рабочих тел и корпуса смесителя (аттритора), что может привести к загрязнению полученного материала и ограничивает область применения данного способа. Способ неприменим для гранулирования порошков хрупких материалов, так как в процессе обработки происходит лишь размол частиц. Известен способ получения порошковых гранул из ферритовых порошков, включающий увлажнение порошка во вращающемся диске путем распыления водного раствора связки и последующую накатку увлажненной массы в гранулы, при этом для распыления используют водный раствор связки, дополнительно содержащий ферритовый порошок в количестве 20-60 мас. . Способ позволяет повысить однородность размеров гранул по 13614 1 2010.10.30 сле накатки 2. Важным недостатком данного способа грануляции является недостаточная прочность гранул, необходимость использования связующих веществ, что обеспечивает возможность внесения разного рода примесей и загрязнений в процессе гранулирования. Известен способ 3 термического гранулирования порошков или смесей порошков в свободно насыпанном виде или после прессования подвергают первичному спеканию, а затем измельчают. Гранулы состоят из спекшихся частиц исходного порошка. Важным недостатком данного способа гранулирования является невозможность получения гранулированного порошка из разнородных по физическим (температура плавления) и химическим свойствам материалов ввиду сегрегационных процессов, происходящих при спекании и размоле спека (например, смеси порошков нитрида бора и никеля). Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является метод механического гранулирования 3. При механическом гранулировании порошок или смесь порошков уплотняется механически при давлении от 5 МН/м 2 до 600 МН/м 2. Прессованную заготовку затем измельчают. Важным недостатком данного способа грануляции является малая прочность гранул, быстрое изнашивание дорогостоящего прессинструмента, невозможность получения поликомпонентных гранул из разнородных и труднопрессуемых материалов. Задачей изобретения является обеспечение возможности получения гранулированного поликомпонентного порошка из разнородных материалов. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения поликомпонентных гранул из разнородных порошков путем их смешивания, прессования и последующего размола прессование осуществляют с помощью энергии бризантных взрывчатых веществ в диапазоне импульсных давлений 1-5 ГПа и длительности импульса давления 10-100 мкс. Пример. В качестве гранулируемого материала были использованы дисперсные порошки оксида циркония ТУ 48-0502-01-89 и никеля ГОСТ 849-97 1, а также порошок вольфрама ВЧДК марки А ТУ 48-19-70-84 как типичного представителя тугоплавких металлов. Гранулировались порошки вольфрама, оксида циркония, а также смеси порошков оксида циркония и никеля в соотношении 80 вес.220 вес.50 вес.250 вес.15 вес.285 вес.. Навески порошков в заданном соотношении смешивались в смесителе со смещенной осью со стальными шарами при соотношении шары - порошок 11 в течение 1,5 ч. Качество гранул из смеси разнородных материалов определялось стабильностью(неизменностью) состава гранул в процессе размола прессовки. Контроль отклонения состава гранул проводился методом магнитной сепарации продуктов размола на разных стадиях. Смесь порошков засыпают в оснастку для взрывного прессования (ВП) и прессуют по плоской схеме с помощью энергии взрывчатого веществааммонит 6 ЖВ со скоростью детонации порядка 4000 м/с. Зарядинициируют по схеме с линейным фронтом детонации. Амплитуда импульсного давления составляет 1-5 ГПа, длительность импульса давления - 10-100 мкс. Данная схема и режимы прессования обеспечивают образование прочных связей и совершенство контактов между разнородными частицами прессуемого поликомпонентного порошка. Превышение импульсного давления более 5 ГПа приводит к прочной сварке прессуемого порошка и оснастки для прессования. Для обеспечения длительности импульса давления более 100 мкс необходимо значительное усложнение оснастки для прессования без улучшения свойств гранул. При снижении амплитуды давления менее 1 ГПа и длительности импульса давления менее 10 мкс не обеспечивается образование достаточного уровня 13614 1 2010.10.30 прочности межчастичных контактов. Поэтому в процессе размола происходит расслоение спрессованного материала на исходные составляющие. После прессования прессовки подвергают дроблению в щековой дробилке. Полученные гранулы представляют собой частицы широкого диапазона размеров с однородным распределением элементов. Таким образом, предлагаемый способ позволяет в отличие от известных получать гранулы из смесей разнородных труднопрессуемых, малопластичных порошков. Источники информации 1. Витязь П.А., Ловшенко Ф.Г., Ловшенко Г.Ф. Ловшенко Ф. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди. - Минск Беларуская навука, 1998. - 351 с. 2. Патент РФ 2164840, МПК 22 001/00, 2001. 3. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / Под ред. В. Шатта Пер. с немецкого. - М. Металлургия, 1983. - С. 53-54. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3