Способ получения пористых полых изделий

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Производственное объединение Минский моторный завод(73) Патентообладатель Производственное объединение Минский моторный завод(57) Способ получения пористых полых изделий, преимущественно фильтров, из порошков алюминия и его сплавов, по которому производят укладку порошка в форму свободной насыпкой, жидкофазное его спекание и последующую калибровку изделия, отличающийся тем, что используют порошок фракции -104, его укладку производят с плотностью 40-60, а калибровку изделия ведут в форме при температуре максимальной пластичности материала со скоростью ее вращения 90-700 с-1.(56) 1. Витязь П.А., Капцевич В.М., Шелег В.К Пористые порошковые материалы и изделия из них. - Мн. Вышэйшая школа, 1987. - С.61-62. 2. А. с. СССР 351638, МКИ В 22 3/06, В 22 3/12, 1972. Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно к получению пористых полых изделий из порошков, в частности из порошков алюминия и его сплавов. Известен способ получения пористых материалов жидкофазным спеканием свободно насыпанных алюминиевых порошков при температуре 595635 С в течение 1520 мин. Спекание производят в вакууме или защитной атмосфере 1. Недостатком способа является сложность достижения при жидкофазном спекании заданного размера пор, а также сохранения размеров спекаемых изделий типа цилиндрических или конических втулок. Известен также способ получения пористых полых изделий, включающий свободную засыпку порошка в форму и центробежное прессование с одновременным наложением вибрации с амплитудой перемешивания вдоль оси вращения. Последующее спекание осуществляют в той же вращающейся форме 2. Недостатком этого способа является необходимость использования вибрации при укладке порошка в форму и последующем центробежном прессовании, а также невозможность получения необходимой пористости, особенно в периферийных зонах получаемых изделий, так как жидкая фаза под воздействием центробежных сил постепенно напитывает наружную поверхность изделия, превращая ее в высокоплотную. Задачей изобретения является получение пористых полых изделий с заданной пористостью, преимущественно фильтров из порошков алюминия и его сплавов, при увеличении размерной точности изделий. 1968 1 Поставленная задача решается посредством того, что в способе, по которому производят укладку порошка в форму свободной насыпкой, жидкофазное его спекание и последующую калибровку изделия, используют порошок фракции -104, его укладку производят с плотностью 40-60, а калибровку изделия ведут в форме при температуре максимальной пластичности материала со скоростью ее вращения 90-700 с-1. Реализация данного способа дает возможность получить высокопористое полое изделие. Отсутствие различий в составе и, следовательно, в химических потенциалах на атомарном уровне делает порошковую систему из быстро охлажденного сплава инертной, подавляя диффузионный массоперенос в частицах и между ними. Однако благодаря флуктуации химического потенциала, которая возникает в результате распада твердого раствора, а также избытку зернограничной энергии образуются движущие силы процесса спекания в результате выдавливания расплава на поверхность частиц в процессе роста зерен происходит образование контактных мостиков. Процесс спекания идет с минимальной усадкой. При использовании порошков с размером частиц менее 0,4 мм происходит резкое увеличение контактов порошка вследствие его малого размера. Порошки с размером частиц более 1 мм благоприятствуют нерегулярности пористой структуры из-за малого количества точек контактов. Укладка порошка в форму с плотностью ниже 40 трудно обеспечивается при толщине стенок пористого изделия, соизмеримых с величиной частиц, из-за развитой поверхности частиц, преимущественно веретенообразной формы, которые сцепляясь между собой не гарантируют равномерность пористой структуры изделия. При укладке порошка с плотностью укладки выше 60 не обеспечивается высокая пористость изделия из-за многоточечных контактов между частицами. Жидкофазное спекание происходит без заметного изменения объема частиц, а значит и всей пористой массы. После спекания проводится калибровка изделия для сведения к минимуму погрешностей формы при температурах пористой массы, обеспечивающих максимальную пластичность материала. Так как оболочка частицы представляет собой высокопрочную 2 О 3, приобретение нужной формы при вращении происходит за счет деформации контактных мостиков между частицами. Вращение изделий при калибровке ниже скорости 90 с-1 не позволяет центробежной силе в большинстве случаев исправить погрешность формы и отцентрировать изделие. При скорости выше 700 с-1 может произойти сминание пористой массы с потерей характеристик пористости. Пример. Расплав, содержащий 5 меди (по массе) и алюминий остальное, распыляли центробежным способом при температуре 900 С. Скорость охлаждения частиц составляла 105 град/с. После просеивания полученного порошка на вибрационном сите укладывали порошок в форму свободной насыпкой, используя при этом порошки фракций, указанных ниже в таблице. Рабочая полость формы имела коническую форму высотой 70 мм, толщиной стенок получаемого изделия 3 мм, диаметром верхнего основания 88 мм, нижнего - 52 мм. Порошки укладывали с плотностью, указанной в таблице. После этого производили жидкофазное спекание изделия при температуре 605 С. Затем после охлаждения изделия до температуры 500 С осуществляли его калибровку путем вращения формы с изделием вокруг вертикальной оси, проходящей через ось конической поверхности изделия. Температура 500 С для данного алюминиевомедного сплава входит в диапазон максимальной пластичности материала. Условия и результаты испытаний приведены в таблице. Как следует из приведенных в таблице данных, использование порошка фракции -104, укладка его с плотностью 40-60, калибровка изделия в форме со скоростью ее вращения 90-700 с-1 позволяют получать высокопористое изделие с регулярной структурой. Отсутствие регулярной структуры в процессе калибровки при малых скоростях вращения менее 90 с-1 выражалось в неровностях поверхности пористого изделия, а при высоких скоростях вращения более 700 с-1 в увеличении общей плотности пористого изделия с образованием многочисленных уплотнений структуры. 1968 1 Фракция порошка Плотность укладки,Скорость вращения при калибровке, с-1 200 200 200 80 80 80 800 800 800 700 700 90 90 оставитель В.М. Картузов Редактор В.Н. Позняк Корректор А.М. Бычко Заказ 6996 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3 Регулярность структуры изделия отсутствует регулярная регулярная отсутствует регулярная регулярная отсутствует регулярная регулярная отсутствует регулярная отсутствует регулярная