Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

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 PDF

Info

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
Application number
RU2006126916/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006126916A (en
Inventor
Владимир Юрьевич Белов (RU)
Владимир Юрьевич Белов
Николай Иванович Качалин (RU)
Николай Иванович Качалин
Владимир Иванович Малинов (RU)
Владимир Иванович Малинов
Сергей Георгиевич Безруков (RU)
Сергей Георгиевич Безруков
Григорий Андреевич Тихий (RU)
Григорий Андреевич Тихий
Владимир Иванович Негореев (RU)
Владимир Иванович Негореев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии,
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии,, Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии,
Priority to RU2006126916/02A priority Critical patent/RU2332279C2/en
Publication of RU2006126916A publication Critical patent/RU2006126916A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2332279C2 publication Critical patent/RU2332279C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention pertains to powder metallurgy, particularly to making objects from heavy alloys based on tungsten. To make complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten a mixture is prepared, containing 94-96 mass.% of tungsten, and nickel and iron constituting the remaining percentage. Hydrostatic pressing is done, with obtaining of pressing with initial pressure on the support before sintering of not more than 0.03 MPa and liquid phase sintering. The method allows for reducing warping when sintering thin-walled work pieces, reducing machining allowance and prevents breakage of thin-walled work pieces when sintering.
EFFECT: reduced warping when sintering thin-walled work pieces, reduced machining allowance and prevention of breakage of thin-walled work pieces when sintering.
1 dwg, 1 tbl

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.

Figure 00000002
Figure 00000002

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.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
- максимальная линейная усадка по высоте, %;
Figure 00000004
- maximum linear shrinkage in height,%;

Figure 00000005
- минимальная линейная усадка по диаметру, %.
Figure 00000005
- 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.

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (1)

Способ изготовления сложнофигурных тонкостенных спеченных заготовок из тяжелых сплавов на основе вольфрама, включающий приготовление смеси, содержащей 94-96 мас.% вольфрама, остальное - никель и железо, гидростатическое прессование и жидкофазное спекание прессовок на подставке в атмосфере водорода, причем прессование осуществляют с получением прессовки, имеющей начальное давление на подставку перед спеканием не более 0,03 МПа.A method of manufacturing complex-shaped thin-walled sintered blanks from tungsten-based heavy alloys, comprising preparing a mixture containing 94-96 wt.% Tungsten, the rest is nickel and iron, hydrostatic pressing and liquid-phase sintering of the presses on a support in a hydrogen atmosphere, and the pressing is carried out to obtain a press having an initial pressure on the stand before sintering not more than 0.03 MPa.
RU2006126916/02A 2006-07-24 2006-07-24 Method of making complex figure thin-walled sintered bars from heavy alloys based on tungsten RU2332279C2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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