RU2332279C2 - Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten - Google Patents
Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332279C2 RU2332279C2 RU2006126916/02A RU2006126916A RU2332279C2 RU 2332279 C2 RU2332279 C2 RU 2332279C2 RU 2006126916/02 A RU2006126916/02 A RU 2006126916/02A RU 2006126916 A RU2006126916 A RU 2006126916A RU 2332279 C2 RU2332279 C2 RU 2332279C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- tungsten
- thin
- walled
- work pieces
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления изделий из тяжелых сплавов на основе вольфрама.The claimed invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to methods for manufacturing products from heavy alloys based on tungsten.
Известен способ изготовления металлокерамических изделий из твердых сплавов, включающий спекание под давлением груза, устанавливаемого над изделиями на подставках из материала, позволяющего подставкам утрачивать свою несущую способность к концу спекания (А.С. 442895 (СССР). Способ изготовления металлокерамических изделий. Кармазин П.Н. и Калия М.А. Опубл. в БИ №34, 1974).A known method of manufacturing cermet products from hard alloys, including sintering under pressure of a load mounted above the products on supports of a material that allows the supports to lose their bearing capacity at the end of sintering (AS 442895 (USSR). A method of manufacturing cermet products. Karmazin P. N. and Kalia M.A. Publ. In BI No. 34, 1974).
Недостаток этого способа заключается в трудности устранения коробления сложнофигурного изделия.The disadvantage of this method is the difficulty in eliminating warping of the complex figure.
Наиболее близким аналогом является способ прессования полых изделий из металлических порошков (а.с. 1279748, B22F 3/02, опубл. 30.04.1985), согласно которому предварительно осуществляют уплотнение порошка с плотностью 30-40% эластичным нижним и верхним пуансонами усилием 15-20 кгс. Окончательное уплотнение до 70% плотности осуществляют жестким пуансоном, выполненным фасонно. Уплотнение проводят при перемещении матрицы в направлении, обратном направлению прессования, а окончательное уплотнение осуществляют при вращении пуансона.The closest analogue is the method of pressing hollow articles of metal powders (as.with. 1279748, B22F 3/02, publ. 04/30/1985), according to which the powder is pre-compacted with a density of 30-40% by elastic lower and upper punches with a force of 15- 20 kgf The final compaction up to 70% of the density is carried out by a rigid punch made shaped. The seal is carried out by moving the matrix in the opposite direction to the pressing direction, and the final seal is carried out by rotating the punch.
Недостаток способа заключается в трудности устранения коробления сложнофигурного тонкостенного крупногабаритного изделия из сплава вольфрам-никель-железо.The disadvantage of this method is the difficulty in eliminating warping of a complex figured thin-walled large-sized product made of a tungsten-nickel-iron alloy.
Задачей изобретения является повышение качества заготовки за счет уменьшения деформации и отсутствия разрушения материала заготовки в процессе спекания в области нижней торцевой части сложнофигурных тонкостенных полых крупногабаритных изделий.The objective of the invention is to improve the quality of the workpiece by reducing deformation and the absence of destruction of the material of the workpiece during sintering in the region of the lower end of the complex-shaped thin-walled hollow large-sized products.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, следующий:The technical result achieved by using the invention is as follows:
- отсутствие разрушения материала спеченных тонкостенных крупногабаритных заготовок;- the absence of destruction of the material of sintered thin-walled bulky workpieces;
- значительное снижение коробления спеченных заготовок;- a significant reduction in warpage of sintered billets;
- уменьшение припусков на механическую обработку.- reduction of machining allowances.
Технический результат достигается тем, что в способе получения спеченных заготовок из тяжелых вольфрамовых сплавов, включающем смешивание порошков, содержащих 94-96% по массе вольфрама, остальное - никель и железо, гидростатическое прессование, жидкофазное спекание полученных прессовок в атмосфере водорода, спеканию подвергаются прессовки весом, обеспечивающим начальное давление на подставку, на которую установлена прессовка, не превышающее 0,03 МПа.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing sintered billets from heavy tungsten alloys, comprising mixing powders containing 94-96% by weight of tungsten, the rest is nickel and iron, hydrostatic pressing, liquid-phase sintering of the obtained compacts in a hydrogen atmosphere, sintering is carried out by weighing providing initial pressure on the stand on which the compact is installed, not exceeding 0.03 MPa.
Для сплавов с высоким удельным весом состава вольфрам-никель-железо (вольфрам-никель-медь) содержание связующей фазы (твердый раствор вольфрама в никель-железе (никель-меди), равное 6-8% по массе является граничным (Конюхова Л.А., Эйдук Ю.А., Водопьянова Л.С. Прочность и деформация сплавов W-Ni-Fe и W-Ni-Cu при повышенных температурах. Цветные металлы, 1974, №10, с.57-59). При содержании связующей фазы более 8% по массе зерна вольфрама в основном не контактируют друг с другом и окружены связующей фазой. При уменьшении содержания связующей фазы с 6% по массе и ниже, в частности для сплава ВНЖ-3,5-1,5, площадь контакта вольфрамовых зерен начинает все более увеличиваться, т.е. образуется единый по объему изделия каркас из вольфрамовых зерен. Нижний предел содержания связующей фазы в спекаемых до компактного состояния вольфрамовых сплавах определен экспериментально и составляет 2% по массе.For alloys with a high specific gravity of the composition of tungsten-nickel-iron (tungsten-nickel-copper), the content of the binder phase (solid solution of tungsten in nickel-iron (nickel-copper) equal to 6-8% by mass is the boundary (L. Konyukhova ., Eiduk Yu.A., Vodopyanova LS Strength and deformation of W-Ni-Fe and W-Ni-Cu alloys at elevated temperatures. Non-ferrous metals, 1974, No. 10, pp. 57-59). phases of more than 8% by weight of tungsten grains generally do not contact each other and are surrounded by a binder phase.When the content of the binder phase is reduced from 6% by weight and neither e, in particular, for the VNZh-3.5-1.5 alloy, the contact area of tungsten grains begins to increase more and more, that is, a frame of tungsten grains becomes uniform in volume of the product.The lower limit of the content of the binder phase in tungsten sintered to a compact state alloys is determined experimentally and is 2% by weight.
В процессе спекания изделия, содержащие связующей фазы более 8% по массе, более подвержены крипу (ползучести), но не разрушению, под собственным весом и, как следствие, короблению, чем изделия с содержанием связующей фазы менее 6% по массе. Ползучесть материала на основе вольфрама с содержанием связующей фазы более 8% по массе в основном определяется ползучестью пластичной связующей фазы, т.к. зерна вольфрама вкраплены в связующую фазу и в основном не соединены друг с другом.During sintering, products containing a binder phase of more than 8% by mass are more susceptible to creep (creep), but not destruction, under their own weight and, as a consequence, warpage than products with a binder phase content of less than 6% by mass. The creep of a tungsten-based material with a binder phase content of more than 8% by weight is mainly determined by the creep of the plastic binder phase, because tungsten grains are interspersed in the binder phase and are generally not connected to each other.
Тяжелые сплавы, содержащие менее 6% по массе связующей фазы, характеризуются структурой, в которой зерна вольфрама соприкасаются друг с другом. Для них наблюдается резкое снижение прочностных и деформационных свойств в процессе спекания и увеличение вероятности разрушения материала из-за уменьшения ползучести.Heavy alloys containing less than 6% by weight of the binder phase are characterized by a structure in which tungsten grains are in contact with each other. For them, there is a sharp decrease in strength and deformation properties during sintering and an increase in the probability of material destruction due to a decrease in creep.
Спекание (усадка) предварительно прессованных заготовок состава W-Ni-Fe начинается при температуре 950-1000°С и заканчивается при 1450-1500°С. В процессе спекания пористость заготовок уменьшается с 40-50% до 0%. Одновременно прочность заготовок увеличивается. Процесс свободного спекания сопряжен с опасностью деформации и разрушения материала в районе нижнего торца заготовки под действием силы тяжести и силы трения торца заготовки о подставку во время усадки. Максимальное давление, выше которого наблюдается деформация и разрушение материала в области нижнего торца заготовки, определяется весом заготовки, площадью опоры, химическим составом сплава, температурой и продолжительностью спекания. Для получения заготовок из тяжелых вольфрамовых сплавов с содержанием вольфрама 94-96% по массе, остальное - никель и железо, с высокими физико-механическими свойствами исследован и отработан оптимальный режим спекания (Т, °С и t, час). Поэтому для получения качественных заготовок из сплавов данного химического состава должны быть определенные вес и площадь опоры заготовки.Sintering (shrinkage) of pre-pressed billets of the composition W-Ni-Fe begins at a temperature of 950-1000 ° C and ends at 1450-1500 ° C. During sintering, the porosity of the preforms decreases from 40-50% to 0%. At the same time, the strength of the workpieces increases. The process of free sintering is associated with the danger of deformation and destruction of the material in the region of the lower end of the workpiece under the action of gravity and friction force of the end face of the workpiece on the stand during shrinkage. The maximum pressure above which deformation and destruction of the material is observed in the region of the lower end of the preform is determined by the weight of the preform, the area of the support, the chemical composition of the alloy, the temperature and the duration of sintering. To obtain billets from heavy tungsten alloys with a tungsten content of 94-96% by weight, the rest is nickel and iron, with optimal physicomechanical properties, the optimal sintering regime (T, ° C and t, hour) has been studied and worked out. Therefore, to obtain high-quality billets from alloys of a given chemical composition, there must be a certain weight and bearing area of the billet.
Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что спеканию подвергаются прессовки определенного химического состава с содержанием вольфрама 94-96% по массе, остальное - никель и железо, весом, который обеспечивает начальное давление на подставку, на которую установлена прессовка, не превышающее 0,03 МПа. В результате этого повышается качество сложнофигурных тонкостенных крупногабаритных заготовок за счет снижения деформации и отсутствия разрушения материала заготовки в области нижней торцевой опорной части.The claimed invention differs from the prototype in that sinterings are pressed with a certain chemical composition with a tungsten content of 94-96% by weight, the rest is nickel and iron, with a weight that provides initial pressure on the support on which the pressing is installed, not exceeding 0.03 MPa . As a result of this, the quality of complex-figured thin-walled large-sized blanks is improved due to reduced deformation and the absence of destruction of the workpiece material in the region of the lower end support part.
Прессовки, которые перед спеканием воздействуют на подставку давлением более 0,03 МПа, можно изготавливать составными по высоте. Отдельно каждую составную часть необходимо спекать, а затем, например, сваривать диффузионной сваркой.Pressings, which, before sintering, act on a support with a pressure of more than 0.03 MPa, can be made integral in height. Separately, each component must be sintered and then, for example, welded by diffusion welding.
Исходными материалами для изготовления тонкостенных сложнофигурных заготовок служили стандартные порошки вольфрама, никеля и железа. Шихта содержала 95 W; 3,5 Ni и 1,5 Fe, % по массе, и приготавливалась механическим смешиванием.The starting materials for the manufacture of thin-walled complex-shaped blanks were standard tungsten, nickel, and iron powders. The mixture contained 95 W; 3.5 Ni and 1.5 Fe,% by weight, and prepared by mechanical mixing.
Прессование шихты осуществляли в гидростате давлением 150 МПа в специальных пресс-формах, содержащих стальную сложнофигурную модель и эластичный чехол. Из пресс-формы извлекали сложнофигурную прессовку (см. чертеж).The mixture was pressed in a hydrostat with a pressure of 150 MPa in special molds containing a steel complex-figure model and an elastic cover. A complex-shaped compact was removed from the mold (see drawing).
Спекание сложнофигурных заготовок осуществляли в индукционной печи в среде водорода по режиму:Sintering of complex-shaped blanks was carried out in an induction furnace in a hydrogen medium according to the regime:
нагрев до температуры 950°С за 40 мин;heating to a temperature of 950 ° C in 40 minutes;
выдержка в течение 120 мин;exposure for 120 minutes;
нагрев до температуры 1500°С за 180 мин;heating to a temperature of 1500 ° C in 180 min;
выдержка в течение 120 мин;exposure for 120 minutes;
охлаждение вместе с печью.cooling with the oven.
Предварительные опыты по спеканию контрольных заготовок показали, что данный режим спекания позволяет получить оптимальные физико-механические свойства.Preliminary experiments on the sintering of control blanks showed that this sintering mode allows to obtain optimal physical and mechanical properties.
После спекания выявляли наличие дефектов на сложнофигурных заготовках, замеряли геометрические размеры, методом гидростатического взвешивания определяли среднюю плотность заготовок. Результаты измерений и анализа качества заготовок приведены в таблице.After sintering, the presence of defects on complex-shaped blanks was detected, geometric dimensions were measured, and the average density of the blanks was determined by hydrostatic weighing. The results of measurements and analysis of the quality of the workpieces are shown in the table.
Анализируя качество спеченных заготовок, можно сделать вывод, что качество заготовок №№1-8, 19-20 хорошее. У заготовок №№9-18 наблюдались дефекты в виде трещин, вспучиваний, расслоений в экваториальной части по высоте 50-60 мм от опорного торца, т.е. по сути дела произошло разрушение заготовки. Из-за этих дефектов возникла трудность в измерении линейных размеров спеченных заготовок, что отразилось на низких линейных усадках (1) и высоких степенях коробления (2) заготовок.Analyzing the quality of sintered blanks, we can conclude that the quality of blanks No. 1-8, 19-20 is good. Defects in the form of cracks, swelling, and delamination in the equatorial part at a height of 50-60 mm from the supporting end were observed in blanks No. 9-18 in fact, the workpiece was destroyed. Due to these defects, it became difficult to measure the linear dimensions of the sintered blanks, which was reflected in the low linear shrinkage (1) and high degrees of warpage (2) of the blanks.
где ΔD, ΔH, Δd, Δh - разница диаметральных и высотных размеров прессовки и заготовки после спекания;where ΔD, ΔH, Δd, Δh is the difference between the diametric and height dimensions of the compact and the workpiece after sintering;
D, H, d, h - диаметральных и высотных размеров прессовки.D, H, d, h - diametric and height dimensions of the compact.
- максимальная линейная усадка по высоте, %; - maximum linear shrinkage in height,%;
- минимальная линейная усадка по диаметру, %. - minimum linear shrinkage in diameter,%.
По экспериментальным данным таблицы видно, что предельное давление полусферической прессовки из тяжелого вольфрамового сплава ВНЖ 95 на подставку равно 0,03 МПа, выше которого в процессе спекания происходит разрушение заготовки.According to the experimental data of the table, it is clear that the limiting pressure of a hemispherical pressing of heavy tungsten alloy VNZh 95 on a support is 0.03 MPa, above which during sintering, the workpiece is destroyed.
Использование настоящего изобретения позволило получить после спекания заготовки правильной формы, без признаков разрушения (трещин, раковин, пор), уменьшить припуски на механическую обработку.The use of the present invention made it possible to obtain, after sintering, a preform of the correct shape, without signs of fracture (cracks, sinks, pores), to reduce machining allowances.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126916/02A RU2332279C2 (en) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006126916/02A RU2332279C2 (en) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006126916A RU2006126916A (en) | 2008-01-27 |
RU2332279C2 true RU2332279C2 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=39109779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006126916/02A RU2332279C2 (en) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332279C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442834C2 (en) * | 2009-12-22 | 2012-02-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" | Method for improving mechanical properties of heavy alloy powder products based on tungsten and powder product with said improved properties |
RU2582166C1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of making sintered bars from heavy alloys based on tungsten |
-
2006
- 2006-07-24 RU RU2006126916/02A patent/RU2332279C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442834C2 (en) * | 2009-12-22 | 2012-02-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" | Method for improving mechanical properties of heavy alloy powder products based on tungsten and powder product with said improved properties |
RU2582166C1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-04-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of making sintered bars from heavy alloys based on tungsten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006126916A (en) | 2008-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8916091B2 (en) | Method for producing semi-finished products from NiTi shape memory alloys | |
CN111822711B (en) | High-density titanium or titanium alloy part and powder metallurgy mold filling manufacturing method thereof | |
JP2011041983A (en) | Device and method for hot isostatic pressing container | |
US4743512A (en) | Method of manufacturing flat forms from metal powder and product formed therefrom | |
RU2332279C2 (en) | Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten | |
Eksi et al. | Effect of sintering and pressing parameters on the densification of cold isostatically pressed Al and Fe powders | |
JPH02185904A (en) | Hot pressing of powder and granule | |
RU2680489C1 (en) | Method of producing multilayer wear-resistant plate | |
US3611546A (en) | Method of highly-densifying powdered metal | |
US2973570A (en) | High temperature structural material and method of producing same | |
RU2336973C2 (en) | Method of sintered bars production from heavy alloys on basis of tungsten | |
RU2822495C1 (en) | Method of producing dense material from titanium powder | |
RU2582166C1 (en) | Method of making sintered bars from heavy alloys based on tungsten | |
RU115261U1 (en) | MULTI-LOCAL PRESS FORM FOR PRESSING POWDERS | |
CZ19962U1 (en) | Fluid-tight sintered metal component | |
RU2206430C1 (en) | Method for making sheet blanks of aluminium powder | |
Sharma et al. | Design, fabrication and analysis of compaction die for powder processing | |
Wartenberg et al. | Double Press Double Sinter Alternatives for High Density Applications | |
Lardner | Metallurgical Applications of Isostatic Hot-Pressing | |
CN216028073U (en) | High pressure resistant powder compacting die | |
JP2005320581A (en) | Method for manufacturing porous metal body | |
Samal | Introduction to full density powder metallurgy | |
RU2508961C2 (en) | Method of making 3d complex-shape nanostructured structural and functional materials | |
Chang et al. | Effects of particle shape and temperature on compaction of copper powder at micro scale | |
RU2775243C2 (en) | Method for producing article by hot isostatic pressing of carbide steels from chip waste of metal-cutting manufacture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090213 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -QB4A- IN JOURNAL: 8-2009 |