[go: up one dir, main page]

RU2775048C1 - Method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides (versions) - Google Patents

Method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2775048C1
RU2775048C1 RU2021134351A RU2021134351A RU2775048C1 RU 2775048 C1 RU2775048 C1 RU 2775048C1 RU 2021134351 A RU2021134351 A RU 2021134351A RU 2021134351 A RU2021134351 A RU 2021134351A RU 2775048 C1 RU2775048 C1 RU 2775048C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tic
titanium carbide
powder
ratio
tungsten
Prior art date
Application number
RU2021134351A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Петровна Буякова
Владимир Игоревич Румянцев
Татьяна Юрьевна Саблина
Ирина Николаевна Севостьянова
Екатерина Владимировна Абдульменова
Елена Сергеевна Дедова
Юрий Александрович Мировой
Александр Геннадьевич Бурлаченко
Алесь Сергеевич Буяков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Вириал"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Вириал"
Application granted granted Critical
Publication of RU2775048C1 publication Critical patent/RU2775048C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, in particular to a method for producing products from sintered composite materials based on tungsten and titanium carbides. Can be used for making carbide inserts. Powder mixture containing 10-30 wt.% steel Hadfield 110G13 or 3-10 wt.% iron and/or cobalt, and/or nickel as alloying elements and a mixture of tungsten carbide and titanium carbide composition TiC0.65 - TiC0.48 or TiC0.68 - TiC0.53 in a ratio of 7:3 - the rest is molded at 200-300 MPa. The resulting product is sintered in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 1350-1400°C for 30-60 minutes. Or a powder mixture containing 3-10 wt.% iron and/or cobalt and/or nickel as alloying elements and a mixture of tungsten carbide and titanium carbide composition TiC0.65 - TiC0.48 or TiC0.68 - TiC0.53 in the ratio 7:3 - the rest, molded at 200-300 MPa to obtain the frame of the product. The resulting frame is sintered at 1600±10°C in an inert gas atmosphere, impregnated with a melt of titanium nickelide and titanium carbide, taken in a mass ratio of 8:2, at a temperature of 1350-1400°C in vacuum, and diffusion annealing is carried out at a temperature of 700-900°C in vacuum for 4-6 hours.
EFFECT: high operational characteristics on hardness and durability are provided.
3 cl, 6 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам получения изделий из спеченных композиционных материалов на основе карбидов вольфрама и титана. Изобретение может быть использовано при изготовлении твердосплавных пластин.The invention relates to the field of powder metallurgy, and in particular to methods for producing products from sintered composite materials based on tungsten and titanium carbides. The invention can be used in the manufacture of hard-alloy plates.

Известна низкоэнергетическая механическая обработка порошка нестехиометрического карбида титана из статьи: Саблина Т.Ю., Севостьянова И.Н. Низкоэнергетическая механическая обработка порошка нестехиометрического карбида титана // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2021. - Т. 23, № 3. - С. 112-123. - DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-112-123 [1].Known low-energy mechanical processing of non-stoichiometric titanium carbide powder from the article: Sablina T.Yu., Sevostyanova I.N. Low-energy mechanical processing of non-stoichiometric titanium carbide powder // Processing of metals (technology, equipment, tools). - 2021. - V. 23, No. 3. - S. 112-123. - DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-112-123 [1].

В работе установлено, что увеличение продолжительности механической обработки в шаровой мельнице нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7 приводит к увеличению площади удельной поверхности порошка с 0,6 до 3,4 м2/г, а рассчитанный из нее средний размер частиц уменьшается с 2 мкм до 360 нм. Показано, что в процессе обработки порошка нестехиометрического карбида титана TiC0,7 происходит изменение его структурно-фазового состояния. Частицы порошка состоят из двух структурных составляющих с различным атомным отношением углерода к титану: TiC0,65 и TiC0,48. Механическая обработка порошка карбида титана приводит к уменьшению микронапряжений кристаллической решетки TiCx и размеров ОКР с 55 до 30 нм для фазы TiC0,48. Для фазы TiC0,65 с увеличением продолжительности механической обработки, так же как и для TiC0,48, размер ОКР понижается, а уровень микроискажений кристаллической решетки растет. Это свидетельствует о том, что в процессе механической обработки происходит не только измельчение частиц порошка, но и увеличение их дефектности, что благоприятно влияет на последующие процессы спекания изделий на основе нестехиометрического порошка карбида титана.It was established in the work that an increase in the duration of mechanical treatment in a ball mill of a non-stoichiometric powder of titanium carbide TiC 0.7 leads to an increase in the specific surface area of the powder from 0.6 to 3.4 m 2 /g, and the average particle size calculated from it decreases from 2 µm up to 360 nm. It is shown that in the process of processing the powder of non-stoichiometric titanium carbide TiC 0.7 , its structural-phase state changes. The powder particles consist of two structural components with different atomic ratios of carbon to titanium: TiC 0.65 and TiC 0.48 . Mechanical treatment of titanium carbide powder leads to a decrease in microstresses of the TiC x crystal lattice and CSR sizes from 55 to 30 nm for the TiC 0.48 phase. For the TiC 0.65 phase, with an increase in the duration of mechanical treatment, as well as for TiC 0.48 , the CSR size decreases, and the level of crystal lattice microdistortions increases. This indicates that during mechanical processing, not only the grinding of powder particles occurs, but also an increase in their defectiveness, which favorably affects the subsequent processes of sintering products based on non-stoichiometric titanium carbide powder.

Известен твердый сплав из патента RU 2021385, опубл. 15.10.1994 [2].Known hard alloy from patent RU 2021385, publ. October 15, 1994 [2].

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к твердым сплавам. Сущность изобретения: предложен твердый сплав следующего состава, мас.%: карбид титана состава TiC0,47-TiC0,80 45-97, металлическая связка из группы железа или титана 3-55. В качестве металлической связки сплав может содержать сплав на основе металла группы железа. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to hard alloys. The essence of the invention: proposed hard alloy of the following composition, wt.%: titanium carbide composition TiC 0.47 -TiC 0.80 45-97, a metal binder from the group of iron or titanium 3-55. As a metal binder, the alloy may contain an alloy based on an iron group metal.

К недостаткам вышеперечисленных известных твердых сплавов относится низкий уровень прочностных свойств и трудности при изготовлении из данного твердого сплава сложнопрофильных изделий.The disadvantages of the above-mentioned known hard alloys include a low level of strength properties and difficulties in manufacturing complex-shaped products from this hard alloy.

Известна шихта твердого сплава на основе карбида вольфрама из патента RU 2062812, опубл. 27.06.1996 [3].Known mixture of hard alloy based on tungsten carbide from patent RU 2062812, publ. June 27, 1996 [3].

Шихта твердого сплава на основе карбида вольфрама. Целью изобретения является улучшение режущих свойств инструмента из твердого сплава. Шихта на основе карбида вольфрама содержит кобальт, никель, а также ультрадисперсный нитрид титана с размером частиц 0,01-0,1 мкм в количестве 2-12 мас.%.Hard alloy charge based on tungsten carbide. The aim of the invention is to improve the cutting properties of a carbide tool. The mixture based on tungsten carbide contains cobalt, nickel, and ultrafine titanium nitride with a particle size of 0.01-0.1 μm in the amount of 2-12 wt.%.

Недостатками подобного спеченного твердого сплава являются сравнительно низкая механическая прочность. The disadvantages of such a sintered hard alloy are the relatively low mechanical strength.

Известен способ получения композита на основе боридов, карбидов металлов IV-VI и VIII групп из патента RU 2228238, опубл. 10.05.2004 [4].A known method for producing a composite based on borides, carbides of metals IV-VI and VIII of the patent RU 2228238, publ. May 10, 2004 [4].

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам, и может быть использовано для изготовления резцов и абразивного инструмента. Предложен способ получения композита на основе боридов и карбидов металлов IV-VI и VIII групп. В качестве исходного используют СВС-композиционный порошок, который подвергают механической активации в среде бензина при отношении массы шаров к массе порошка, равном 20:1. Проводят прессование и последующее спекание в вакууме при начальной пористости прессовки 25-30% и температуре 1270-1300°С в течение 30-60 минут. Техническим результатом является повышение прочности и абразивной способности. The invention relates to powder metallurgy, in particular to hard alloys, and can be used for the manufacture of cutters and abrasive tools. A method for producing a composite based on borides and carbides of metals of IV-VI and VIII groups is proposed. SHS-composite powder is used as a starting material, which is subjected to mechanical activation in a gasoline medium at a ratio of the mass of balls to the mass of powder equal to 20:1. Pressing and subsequent sintering in vacuum are carried out at an initial pressing porosity of 25-30% and a temperature of 1270-1300°C for 30-60 minutes. The technical result is to increase the strength and abrasive ability.

Основным недостатком известного способа является необходимость очистки продуктов измельчения от намола после получения композитных порошков высокоэнергетической механоактивацией.The main disadvantage of the known method is the need to clean the grinding products from grinding after obtaining composite powders by high-energy mechanical activation.

Известен способ получения изделия из спеченного композиционного материала на основе карбида вольфрама со связкой из стали из патента RU 2410202, опубл. 27.01.2011 [5]. A known method for producing products from a sintered composite material based on tungsten carbide with a bond of steel from patent RU 2410202, publ. January 27, 2011 [5].

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения изделий из спеченных композиционных материалов, и может быть использовано при изготовлении пар трения скольжения тяжело нагруженных подшипников. В заявленном способе в качестве основы материала используют карбид вольфрама, а в качестве связки - сталь Гадфильда 110Г13. Способ включает формование порошковой смеси и последующее спекание изделия. При этом после спекания на поверхности изделия формируют упрочненный квазиаморфный трибослой посредством высокоскоростной обработки трением со скоростью скольжения 20-30 м/сек, давлением 3-5 МПа и в течение 1,5-2 минут. Технический результат - повышение срока службы изделий за счет снижения коэффициента трения.The invention relates to the field of mechanical engineering, and in particular to methods for producing products from sintered composite materials, and can be used in the manufacture of sliding friction pairs of heavily loaded bearings. In the claimed method, tungsten carbide is used as the basis of the material, and Hadfield steel 110G13 is used as a binder. The method includes molding the powder mixture and subsequent sintering of the product. At the same time, after sintering, a hardened quasi-amorphous tribolayer is formed on the product surface by high-speed friction processing at a sliding speed of 20-30 m/sec, a pressure of 3-5 MPa and for 1.5-2 minutes. The technical result is an increase in the service life of products by reducing the coefficient of friction.

В известном способе используют, как и в одном из предлагаемых вариантов способа, в качестве связки - сталь Гадфильда 110Г13, а в качестве основы - дорогостоящий карбид вольфрама.In the known method, as in one of the proposed variants of the method, Hadfield 110G13 steel is used as a binder, and expensive tungsten carbide as a base.

Известен твердый сплав и способ его получения из патента RU 2165473, опубл. 20.04.2001 [6].Known hard alloy and a method for its production from patent RU 2165473, publ. April 20, 2001 [6].

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления различного металлообрабатывающего инструмента. Твердый сплав, содержащий никелид титана, содержит в качестве упрочняющей фазы карбид титана и, дополнительно, в качестве элементов, понижающих температуру мартенситного превращения Fe и/или Со, и/или Ni, в качестве элементов, повышающих температуру мартенситного превращения Pd и/или Pt, и/или Au, в качестве элементов, увеличивающих демпфирующую способность при мартенситном превращении Cu и/или Мо при следующем соотношении компонентов, мас.%: никелид титана 5,0 - 50,0; Fe и/или Со, и/или Ni 0,1 - 4,0; Pd и/или Pt, и/или Au 2,0 - 20,0; Cu и/или Мо 1,0 - 8,0; карбид титана остальное. Способ получения твердого сплава включает приготовление шихты, формование заготовки, спекание и последующую термообработку, при этом перед формованием заготовки в шихту вводят легирующие элементы, после спекания заготовку пропитывают расплавом никелида титана при 1280 - 1350°С в вакууме, а термообработку осуществляют путем диффузионного отжига при 700 - 900°С в вакууме в течение 1 - 6 ч. Изобретение обеспечивает получение твердого сплава, обладающего высокой прочностью, пластичностью, ударной вязкостью.The invention relates to powder metallurgy and can be used for the manufacture of various metalworking tools. The titanium nickelide-containing hard alloy contains titanium carbide as a hardening phase and, additionally, as elements that lower the martensitic transformation temperature of Fe and/or Co and/or Ni, as elements that increase the martensitic transformation temperature of Pd and/or Pt , and/or Au, as elements that increase the damping capacity during martensitic transformation of Cu and/or Mo in the following ratio, wt.%: titanium nickelide 5.0 - 50.0; Fe and/or Co and/or Ni 0.1 - 4.0; Pd and/or Pt and/or Au 2.0 - 20.0; Cu and/or Mo 1.0 - 8.0; titanium carbide rest. The method for obtaining a hard alloy includes the preparation of a charge, the formation of a workpiece, sintering and subsequent heat treatment, while alloying elements are introduced into the charge before forming the workpiece, after sintering the workpiece is impregnated with a melt of titanium nickelide at 1280 - 1350 ° C in vacuum, and heat treatment is carried out by diffusion annealing at 700 - 900°C in vacuum for 1 - 6 hours. The invention provides for the production of a hard alloy with high strength, ductility, impact strength.

К недостаткам известного изобретения можно отнести слишком сложный состав шихты для получения твердого сплава для изготовления различного металлообрабатывающего инструмента, а также использование дорогостоящих легирующих элементов, таких как Pd, Pt, Au.The disadvantages of the known invention include too complex composition of the charge to obtain a hard alloy for the manufacture of various metalworking tools, as well as the use of expensive alloying elements such as Pd, Pt, Au.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана нестехиометрического состава (варианты).The technical objective of the invention is to develop a method for producing products from a composite material based on tungsten and titanium carbides of non-stoichiometric composition (options).

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала известных способов получения изделий из композиционных материалов на основе карбидов вольфрама и титана с достаточно высокими эксплуатационными характеристиками изделий по твердости и прочности, а также снижение себестоимости изделия за счет экономии дорогого карбида вольфрама.The technical result of the invention is the expansion of the arsenal of known methods for producing products from composite materials based on tungsten and titanium carbides with sufficiently high performance characteristics of products in terms of hardness and strength, as well as reducing the cost of the product by saving expensive tungsten carbide.

Указанный технический результат достигается тем, что первый вариант способа получения изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана включает приготовление и формование порошковой смеси и последующую термообработку, при этом порошковая смесь содержит нестехиометрический карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, в качестве связки сталь Гадфильда 110Г13, при следующем соотношении компонентов, мас.%:This technical result is achieved by the fact that the first version of the method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides includes the preparation and formation of a powder mixture and subsequent heat treatment, while the powder mixture contains non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 s the ratio of structural components, respectively, 9:1, as a binder, Hadfield steel 110G13, with the following ratio of components, wt.%:

сталь Гадфильда 110Г13110G13 Hadfield steel 10-30,10-30, карбид вольфрама и карбид титанаtungsten carbide and titanium carbide состава TiC0,65 - TiC0,48, взятых в соотношении 7:3composition TiC 0.65 - TiC 0.48 , taken in a ratio of 7:3 остальноеrest

По первому варианту способа изделие формуют из порошковой смеси заявленного состава при давлении 200-300 МПа, а спекают в вакууме либо в инертной атмосфере при температуре 1350-1400°С в течение 30-60 минут.According to the first version of the method, the product is molded from a powder mixture of the claimed composition at a pressure of 200-300 MPa, and sintered in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 1350-1400°C for 30-60 minutes.

Указанный технический результат также достигается тем, что по второму варианту способа получения изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана включает приготовление и формование порошковой смеси и последующую термообработку, при этом порошковая смесь содержит нестехиометрический карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, в качестве легирующих элементов железо и/или кобальт, и/или никель, при следующем соотношении компонентов, мас.%:This technical result is also is achieved by the fact that, according to the second variant of the method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides, it includes the preparation and formation of a powder mixture and subsequent heat treatment, while the powder mixture contains non-stoichiometric titanium carbide of composition TiC0.65 - TiC0.48 with a ratio of structural components, respectively, 9:1, as alloying elements iron and/or cobalt, and/or nickel, in the following ratio of components, wt.%:

железо и/или кобальт, и/или никельiron and/or cobalt and/or nickel 3-103-10 карбид вольфрама и карбид титанаtungsten carbide and titanium carbide состава TiC0,65 - TiC0,48, взятых в соотношении 7:3composition TiC 0.65 - TiC 0.48 , taken in a ratio of 7:3 остальноеrest

По второму варианту способа формуют сначала каркас изделия из заявленной порошковой смеси при давлении 200-300 МПа, затем спекают его при температуре 1600±10°C в инертной газовой среде, спеченный каркас изделия пропитывают расплавом никелида титана и карбида титана, взятых в массовом соотношении 8:2, при температуре 1350-1400°C в вакууме. Далее осуществляют диффузионный отжиг при температуре 700 - 900°С в вакууме в течение 4 - 6 ч.According to the second variant of the method, first, the frame of the product is formed from the claimed powder mixture at a pressure of 200-300 MPa, then it is sintered at a temperature of 1600±10°C in an inert gas environment, the sintered frame of the product is impregnated with a melt of titanium nickelide and titanium carbide, taken in a mass ratio of 8 :2, at a temperature of 1350-1400°C in vacuum. Next, diffusion annealing is carried out at a temperature of 700 - 900 ° C in vacuum for 4 - 6 hours.

Новизна изобретения заключается в том, что в обоих вариантах способа используют нестехиометрический карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, который получают низкоэнергетической обработкой нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7 в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами при скорости вращения барабана 40 об/мин, в течение 50-100 часов. Соотношение порошка карбида титана и мелющих тел равно 1:7.The novelty of the invention lies in the fact that in both versions of the method, non-stoichiometric titanium carbide of the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 is used with a ratio of structural components, respectively, 9: 1, which is obtained by low-energy processing of non-stoichiometric powder of titanium carbide TiC 0.7 in a ball mill of a drum type with corundum grinding media at a drum rotation speed of 40 rpm, for 50-100 hours. The ratio of titanium carbide powder and grinding media is 1:7.

При этом в обоих вариантах способа в качестве нестехиометрического карбида титана может быть использован нестехиометрический карбид титана состава TiC0,68 - TiC0,53 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, полученный низкоэнергетической обработкой нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7 в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами при скорости вращения барабана 70 об/мин, в течение 50-100 часов, при этом соотношение порошка карбида титана и мелющих тел равно 1:7.At the same time, in both versions of the method, non-stoichiometric titanium carbide of composition TiC 0.68 - TiC 0.53 with a ratio of structural components, respectively, 9:1, obtained by low-energy processing of non-stoichiometric powder of titanium carbide TiC 0.7 in a ball mill, can be used as non-stoichiometric titanium carbide drum type with corundum grinding media at a drum rotation speed of 70 rpm, for 50-100 hours, while the ratio of titanium carbide powder and grinding media is 1:7.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.

В связи с расширяющимся практическим значением нестехиометрических карбидов титана TiCx в технике и промышленности, а также в медицине, важное значение имеют разработки способов получения изделий из композиционного материала на их основе. Одним из эффективных способов воздействия на физико-механические свойства порошковых систем, таких как нестехиометрические карбиды титана, является их механическая обработка и, в частности, обработка в шаровой мельнице. In connection with the expanding practical importance of non-stoichiometric titanium carbides TiC x in engineering and industry, as well as in medicine, it is important to develop methods for obtaining products from a composite material based on them. One of the effective ways to influence the physical and mechanical properties of powder systems, such as non-stoichiometric titanium carbides, is their mechanical processing and, in particular, processing in a ball mill.

Обработка в высокоэнергетических установках аттриторах или планетарных мельницах [4] позволяет осуществлять диспергирование порошковых систем за весьма короткий промежуток времени, однако при этом в порошках твёрдых высокомодульных соединений возникает необходимость очистки продуктов измельчения от намола. Механическая активация порошковых систем в менее энергонапряжённых аппаратах, например, в шаровой мельнице зачастую является альтернативной, позволяющей сохранить в процессе обработки постоянство химического состава дисперсной системы. Processing in high-energy attritors or planetary mills [4] allows the dispersion of powder systems in a very short period of time, however, in the case of powders of solid high-modulus compounds, it becomes necessary to clean the grinding products from milling. Mechanical activation of powder systems in less energy-intensive apparatuses, for example, in a ball mill, is often an alternative, which makes it possible to maintain the constancy of the chemical composition of the disperse system during processing.

Энергия, получаемая порошком в процессе механической обработки, а соответственно и эффекты активации зависят от вида воздействия (удар, истирание, раздавливание, комбинация этих воздействий). При ударно - сдвиговом воздействии, реализующемся при обработке в шаровой мельнице, порошковой системе передаётся механическая энергия, в результате чего происходит её измельчение, формирование центров с повышенной активностью на вновь образованных поверхностях, возможна реализация фазовых превращений, деформация кристаллической решётки, аморфизация, образование дефектов и т.п.The energy received by the powder during mechanical processing, and, accordingly, the activation effects depend on the type of impact (impact, abrasion, crushing, a combination of these impacts). Under the shock-shear action, which is realized during processing in a ball mill, mechanical energy is transferred to the powder system, as a result of which it is crushed, the formation of centers with increased activity on newly formed surfaces, phase transformations, deformation of the crystal lattice, amorphization, the formation of defects and etc.

Для разработки способа был выбран порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана. Порошок TiC подвергался механической обработке в сухом режиме в корундовой шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 40 об/мин и 70 об/мин. Эффективное время механической обработки составляло от 50 до 100 часов. To develop the method was chosen powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide. The TiC powder was mechanically processed in a dry mode in a drum-type corundum ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 40 rpm and 70 rpm. The effective machining time ranged from 50 to 100 hours.

Установлено, что увеличение продолжительности механической обработки в шаровой мельнице нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7, при скорости вращения барабана составляла 40 об/мин, приводит к увеличению площади удельной поверхности порошка с 0,6 до 3,4 м2/г, а рассчитанный из нее средний размер частиц уменьшается с 2 мкм до 360 нм. В процессе обработки порошка нестехиометрического карбида титана TiC0,7 происходит изменение его структурно фазового состояния. Частицы порошка карбида титана после низкоэнергетической обработки состоят из двух структурных составляющих с различным атомным отношением углерода к титану: TiC0,65 и TiC0,48. It has been established that an increase in the duration of mechanical treatment in a ball mill of a non-stoichiometric powder of titanium carbide TiC 0.7 , at a drum rotation speed of 40 rpm, leads to an increase in the specific surface area of the powder from 0.6 to 3.4 m 2 /g, and the average particle size calculated from it decreases from 2 µm to 360 nm. In the process of processing the powder of non-stoichiometric titanium carbide TiC 0.7 , its structural phase state changes. The particles of titanium carbide powder after low-energy processing consist of two structural components with different atomic ratios of carbon to titanium: TiC 0.65 and TiC 0.48 .

В процессе механической обработки происходит не только измельчение частиц порошка, но и увеличение их дефектности, что благоприятно сказывается на последующем процессе спекания порошковой прессовки на основе нестехиометрического порошка карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48. In the process of mechanical processing, not only the grinding of powder particles occurs, but also an increase in their defectiveness, which favorably affects the subsequent sintering process of a powder compact based on non-stoichiometric titanium carbide powder with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 .

Аналогичными технологическими свойствами обладает нестехиометрический порошок карбида титана состава TiC0,68 - TiC0,53, полученный при аналогичных параметрах механической обработки, но при скорости вращения барабана 70 об/мин.Similar technological properties have non-stoichiometric titanium carbide powder composition TiC 0.68 - TiC 0.53 obtained with similar machining parameters, but at a drum rotation speed of 70 rpm.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is carried out as follows.

Для получения изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана по первому варианту способа авторы сначала получают нестехиометрический порошок карбида титана состава TiC0,65-TiC0,48 или состава TiC0,68 - TiC0,53. Готовят порошковую смесь из исходных компонентов, при этом осуществляют совместный вибропомол исходных компонентов в течение 60 ч в среде этанола мелющими телами из твердого сплава ВК6, причем карбид титана, не требующий измельчения, загружается в вибромельницу перед окончанием помола для перемешивания с остальными компонентами. Затем формуют изделие, например, в стальной пресс-форме при давлении 200-300 МПа, затем спрессованное изделие спекают в вакууме либо в инертной атмосфере при температуре 1350-1400ºС в течение 30-60 минут. To obtain a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides according to the first version of the method, the authors first obtain a non-stoichiometric powder of titanium carbide with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 or the composition TiC 0.68 - TiC 0.53 . A powder mixture is prepared from the initial components, while the joint vibration grinding of the initial components is carried out for 60 hours in an ethanol medium with grinding bodies from the VK6 hard alloy, and titanium carbide, which does not require grinding, is loaded into the vibrating mill before grinding is completed for mixing with the remaining components. Then the product is molded, for example, in a steel mold at a pressure of 200-300 MPa, then the pressed product is sintered in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 1350-1400ºС for 30-60 minutes.

Для получения изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана по второму варианту способа, авторы также сначала получают нестехиометрический порошок карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 или состава TiC0,68 - TiC0,53, затем пластифицируют порошки карбидов вольфрама и титана 4-х % раствором синтетического каучука в бензине. Высушенные порошки гранулируют путем перетирания через сито 400 мкм. Готовят порошковую смесь с легирующими элементами. Формование каркаса изделия из порошковой смеси проводят, например, в стальной пресс-форме под давлением 200-300 МПа. Сформованный каркас изделия спекают при температуре 1600±10° в инертной газовой среде, например, аргона. Спеченный каркас изделия пропитывают расплавом пропитывающего материала в вакууме не ниже 10-4 мм рт.ст. при температуре 1350-1400°C. Для приготовления расплава пропитывающего материала готовят шихту, содержащую никелид титана (80 мас.%); карбид титана (20 мас.%). Расплав пропитывающего материала готовят в индукционной печи при температуре 1350-1400°С в атмосфере аргона в керамических тиглях. Затем изделие отжигают в вакууме не ниже 10-4 мм рт. ст. при температуре 700-900°С в течение 4-6 часов.To obtain a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides according to the second version of the method, the authors also first obtain a non-stoichiometric powder of titanium carbide with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 or the composition TiC 0.68 - TiC 0.53 , then the powders are plasticized tungsten and titanium carbides with a 4% solution of synthetic rubber in gasoline. The dried powders are granulated by grinding through a 400 µm sieve. Prepare a powder mixture with alloying elements. The molding of the product frame from the powder mixture is carried out, for example, in a steel mold under a pressure of 200-300 MPa. The molded frame of the product is sintered at a temperature of 1600±10° in an inert gaseous environment, for example, argon. The sintered frame of the product is impregnated with a melt of the impregnating material in a vacuum of at least 10 -4 mm Hg. at a temperature of 1350-1400°C. To prepare the melt of the impregnating material, a mixture is prepared containing titanium nickelide (80 wt.%); titanium carbide (20 wt.%). The impregnating material melt is prepared in an induction furnace at a temperature of 1350-1400°C in an argon atmosphere in ceramic crucibles. Then the product is annealed in a vacuum not lower than 10 -4 mm Hg. Art. at a temperature of 700-900°C for 4-6 hours.

В приведенных ниже примерах, авторы варьировали заявленными количественными соотношениями исходных компонентов порошковой смеси и технологическими режимами процесса получения изделий, которые подобраны экспериментальным путем.In the examples below, the authors varied the declared quantitative ratios of the initial components of the powder mixture and the technological modes of the process for obtaining products, which were selected experimentally.

В предлагаемом изобретении для осуществления изобретения используют порошок карбида вольфрама с дисперсностью 0,6-0,8 мкм, карбид титана составов TiC0,65 - TiC0,48 или TiC0,68 - TiC0,53 дисперсностью 0,25-0,50 мкм. Остальные исходные компоненты порошковых смесей имеют с дисперсность не более 1 мкм.In the present invention, for the implementation of the invention, tungsten carbide powder with a dispersion of 0.6-0.8 μm, titanium carbide compositions TiC 0.65 - TiC 0.48 or TiC 0.68 - TiC 0.53 with a dispersion of 0.25-0, 50 µm. The remaining initial components of the powder mixtures have a fineness of not more than 1 μm.

Приборы и методы, с помощью которых проводят измерения свойств. Instruments and methods by which measurements of properties are carried out.

Исследование структуры порошков нестехиометрического карбида титана до и после механической обработки проводили с помощью растрового электронного микроскопа Philips SEM 515. Площадь удельной поверхности (SSA) определяли на приборе SORBI 4.1 (фирма МЕТА, г. Новосибирск) 4-х точечным методом БЭТ с использованием низкотемпературной адсорбции азота. Фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры порошковых материалов исследовали методом рентгенофазового и рентгеноструктурного анализов на рентгеновском дифрактометре типа ДРОН (Россия) с фильтрованным CuKα - излучением в режиме сканирования 2 θ от 30 до 145 град. The structure of nonstoichiometric titanium carbide powders before and after mechanical treatment was studied using a Philips SEM 515 scanning electron microscope. nitrogen. The phase composition and parameters of the fine crystalline structure of powder materials were studied by X-ray phase and X-ray diffraction analysis on an X-ray diffractometer of the DRON type (Russia) with filtered CuKα radiation in the scanning mode 2 θ from 30 to 145 deg.

Полученные в соответствии с изобретением заготовки изделий были подвергнуты механическим испытаниям, при которых определялась их твердость и прочность. Твердость по Виккерсу измеряли на твердомере «Дурамин-500», прочность на сжатие на машине для механических испытаний «Девотранс».The workpiece blanks obtained in accordance with the invention were subjected to mechanical tests in which their hardness and strength were determined. Vickers hardness was measured on a Duramin-500 hardness tester, and compressive strength on a Devotrans mechanical testing machine.

Изобретение иллюстрируется фигурами 1-2.The invention is illustrated by figures 1-2.

На фиг. 1 (а, б) представлено РЭМ изображение (а) и распределение частиц по размерам (б) исходного порошка TiC0,7. In FIG. 1 (a, b) shows the SEM image (a) and particle size distribution (b) of the initial TiC 0.7 powder.

На фиг. 1(а) представлено РЭМ изображение исходного порошка карбида титана. Видно, что исходный порошок карбида титана слабо агломерирован и состоит в основном из частиц неправильной формы. Наряду с частицами осколочной и губчатой формы, характерных для порошков, полученных методом восстановления, присутствуют и частицы порошка с формой, близкой к сферической. Порошки имеют широкое унимодальное распределение частиц по размерам, наряду с мелкими (до 2 мкм) частицами, порошок содержит крупные, агломерированные частицы размером до 25 мкм, фиг. 1(б). In FIG. 1(a) is a SEM image of the initial titanium carbide powder. It can be seen that the initial titanium carbide powder is weakly agglomerated and consists mainly of irregularly shaped particles. Along with fragmented and spongy particles, which are characteristic of powders obtained by the reduction method, there are powder particles with a shape close to spherical. The powders have a wide unimodal particle size distribution, along with small (up to 2 µm) particles, the powder contains large, agglomerated particles up to 25 µm in size, Fig. 1(b).

Средний размер частиц порошка, включая агломераты, составляет 6 мкм, а средний размер кристаллитов, определённый по уширению рентгеновских рефлексов - 55 нм. Удельная поверхность исходного порошка составила 0,6 м2/г, а насыпная плотность 0,55 ρтеор.The average size of powder particles, including agglomerates, is 6 µm, and the average size of crystallites, determined from the broadening of X-ray reflections, is 55 nm. The specific surface area of the initial powder was 0.6 m 2 /g, and the bulk density was 0.55 ρ theor .

На фиг. 2 представлено изменение удельной поверхности и рассчитанного из этих значений размера частиц порошка карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 в зависимости от продолжительности механической обработки при скорости вращения барабана 40 об/мин. Видно, что порошок карбида титана в исходном состоянии имел невысокую удельную поверхность, а низкоэнергетическая обработка приводила к заметным изменениям площади удельной поверхности. С увеличением продолжительности такого воздействия происходил значительный рост площади удельной поверхности. Наиболее интенсивное увеличение площади удельной поверхности, более чем в 5 раз, происходило до 50 часов механической обработки и с дальнейшим увеличением времени МО зависимость выходила в насыщение и удельная поверхность к 100 часам механической обработки составила 3,4 м2/г. In FIG. 2 shows the change in the specific surface area and the particle size calculated from these values of titanium carbide powder composition TiC 0.65 - TiC 0.48 depending on the duration of mechanical treatment at a drum rotation speed of 40 rpm. It can be seen that the titanium carbide powder in the initial state had a low specific surface area, and low-energy treatment led to noticeable changes in the specific surface area. With an increase in the duration of such exposure, a significant increase in the specific surface area occurred. The most intensive increase in the specific surface area, more than 5 times, occurred up to 50 hours of mechanical treatment, and with a further increase in the MT time, the dependence saturated and the specific surface by 100 hours of mechanical treatment was 3.4 m 2 /g.

Пример 1 (первый вариант способа)Example 1 (first version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 40 об/мин. Время механической обработки составило 50 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 40 rpm. The machining time was 50 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц нестехиометрического порошка карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 составил 0,48 мкм, удельная поверхность порошка составила 2,8 м2/г.After low-energy treatment, the average particle size of the non-stoichiometric titanium carbide powder with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 was 0.48 μm, the specific surface area of the powder was 2.8 m 2 /g.

Для изготовления изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48, взятых в массовом соотношении 7:3 70 мас.%, сталь Гадфильда 110Г13 30 мас.%. Готовят порошковую смесь из исходных компонентов, при этом осуществляют совместный вибропомол исходных компонентов в течение 60 ч в среде этанола мелющими телами из твердого сплава ВК6, причем карбид титана, не требующий измельчения, загружается в вибромельницу перед окончанием помола для перемешивания с остальными компонентами. Из порошковой смеси формуют изделие при давлении 200 МПа. Изделие спекают в вакууме при температуре 1350°С в течение 30 минут.For the manufacture of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide of the composition TiC0.65- TiC0.48taken in a mass ratio of 7:3 70 wt.%, steel Hadfield 110G13 30 wt.%. A powder mixture is prepared from the initial components, while the joint vibration grinding of the initial components is carried out for 60 hours in an ethanol medium with grinding bodies from the VK6 hard alloy, and titanium carbide, which does not require grinding, is loaded into the vibrating mill before grinding is completed for mixing with the remaining components. The product is molded from the powder mixture at a pressure of 200 MPa. The product is sintered in vacuum at a temperature of 1350°C for 30 minutes.

Пример 2 (первый вариант способа)Example 2 (first version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 40 об/мин. Время механической обработки 75 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 40 rpm. Machining time 75 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц порошка нестехиометрического карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 составил 0,41 мкм, удельная поверхность порошка составила 3,27 м2/г. After low energy treatment, the average particle size of the non-stoichiometric titanium carbide powder with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 was 0.41 μm, the specific surface area of the powder was 3.27 m 2 /g.

Для изготовления изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48, взятых в массовом соотношении 7:3 90 мас.%, сталь Гадфильда 110Г13 10 мас. %. Готовят порошковую смесь из исходных компонентов аналогично примеру 1. Из порошковой смеси формуют изделие при давлении 300 МПа. Изделие спекают в вакууме при температуре 1400°С в течение 60 минут. For the manufacture of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 , taken in a mass ratio of 7:3 90 wt.%, Hadfield steel 110G13 10 wt. %. A powder mixture is prepared from the initial components analogously to example 1. An article is molded from the powder mixture at a pressure of 300 MPa. The product is sintered in vacuum at a temperature of 1400°C for 60 minutes.

Пример 3 (первый вариант способа)Example 3 (first version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 70 об/мин. Время механической обработки составляло 75 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 70 rpm. The machining time was 75 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц порошка нестехиометрического карбида титана состава TiC0,68 - TiC0,53 составил 0,35 мкм, удельная поверхность порошка составила 3,3 м2/г.After low-energy treatment, the average particle size of the non-stoichiometric titanium carbide powder with the composition TiC 0.68 - TiC 0.53 was 0.35 μm, the specific surface area of the powder was 3.3 m 2 /g.

Для изготовления изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,68 - TiC0,53, взятых в массовом соотношении 7:3 80 мас.%, сталь Гадфильда 110Г13 20 мас.%. Готовят порошковую смесь из исходных компонентов аналогично примеру 1. Из порошковой смеси формуют изделие при давлении 250 МПа. Изделие спекают в инертной среде аргона при температуре 1400°С в течение 40 минут. For the manufacture of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide composition TiC 0.68 - TiC 0.53 , taken in a mass ratio of 7:3 80 wt.%, Hadfield steel 110G13 20 wt.%. A powder mixture is prepared from the initial components analogously to example 1. An article is molded from the powder mixture at a pressure of 250 MPa. The product is sintered in an inert argon atmosphere at a temperature of 1400°C for 40 minutes.

Пример 4 (второй вариант способа)Example 4 (second version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 70 об/мин. Время механической обработки составляло 100 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 70 rpm. The machining time was 100 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц порошка нестехиометрического карбида титана состава TiC0,68 - TiC0,53 составил 0,25 мкм, After low-energy processing, the average particle size of the powder of non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.68 - TiC 0.53 was 0.25 μm,

Для получения каркаса изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,68 - TiC0,53, взятые в массовом соотношении 7:3 97 мас.% и легирующий элемент Fe 3 мас.%. При этом сначала выбранную порошковую смесь пластифицируют 4-х % раствором синтетического каучука в бензине, высушенную порошковую смесь гранулируют путем перетирания через сито 400 мкм. Затем формируют из порошковой смеси каркас изделия в стальной пресс-форме под давлением 200 МПа. Сформированный каркас изделия спекают при температуре 1600°C в инертной газовой среде аргона. Для приготовления расплава пропитывающего материала готовят шихту, содержащую никелид титана (80 мас.%) и карбид титана (20 мас.%). Расплав пропитывающего материала готовят в индукционной печи при температуре 1400°С в атмосфере аргона в керамических тиглях. Спеченный каркас изделия пропитывают расплавом пропитывающего материала в вакууме не ниже 10-4 мм рт.ст. при температуре 1350°C. Затем изделие отжигают в вакууме не ниже 10-4 мм рт.ст. при температуре 800°C в течение 5 часов.To obtain the frame of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide of the composition TiC 0.68 - TiC 0.53 , taken in a mass ratio of 7:3 97 wt.% and alloying element Fe 3 wt.%. At the same time, the selected powder mixture is first plasticized with a 4% solution of synthetic rubber in gasoline, the dried powder mixture is granulated by grinding through a 400 μm sieve. Then the frame of the product is formed from the powder mixture in a steel mold under a pressure of 200 MPa. The formed frame of the product is sintered at a temperature of 1600°C in an inert argon gas medium. To prepare the melt of the impregnating material, a mixture is prepared containing titanium nickelide (80 wt.%) and titanium carbide (20 wt.%). The melt of the impregnating material is prepared in an induction furnace at a temperature of 1400°C in an argon atmosphere in ceramic crucibles. The sintered frame of the product is impregnated with a melt of the impregnating material in a vacuum of at least 10 -4 mm Hg. at a temperature of 1350°C. Then the product is annealed in a vacuum of at least 10 -4 mm Hg. at 800°C for 5 hours.

Пример 5 (второй вариант способа)Example 5 (second version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 70 об/мин. Время механической обработки составляло 50 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 70 rpm. The machining time was 50 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц порошка нестехиометрического карбида титана TiC0,68 - TiC0,53 составил 0,30 мкм, удельная поверхность порошка составила 2,7 м2/г.After low energy treatment, the average particle size of the powder of non-stoichiometric titanium carbide TiC 0.68 - TiC 0.53 was 0.30 μm, the specific surface area of the powder was 2.7 m 2 /g.

Для получения каркаса изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,68 - TiC0,53, взятые в массовом соотношении 7:3 92 мас.%, легирующие элементы: Fe 3 мас.%, Co 5 мас.%. Далее пример 5 осуществляют аналогично примеру 4. Отличиями являются параметры технологических режимов: формуют каркас изделия под давлением 300 МПа, готовят расплав пропитывающего материала в индукционной печи при температуре 14000С, пропитывают каркас изделия расплавом в вакууме при температуре 1350°C, затем изделие отжигают в вакууме при температуре 900°C в течение 4 часов.To obtain the frame of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide composition TiC 0.68 - TiC 0.53 , taken in a mass ratio of 7:3 92 wt.%, alloying elements: Fe 3 wt.%, Co 5 wt. %. Further, example 5 is carried out analogously to example 4. The differences are the parameters of technological modes: the frame of the product is molded under a pressure of 300 MPa, the melt of the impregnating material is prepared in an induction furnace at a temperature of 14000C, the frame of the product is impregnated with the melt in vacuum at a temperature of 1350°C, then the product is annealed in vacuum at 900°C for 4 hours.

Пример 6 (второй вариант способа)Example 6 (second version of the method)

Порошок TiC0,7 состава: Ti - 15 об.% C, полученный карбидно-кальциевым восстановлением оксида титана, подвергали низкоэнергетической обработке в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами, взятых в массовом соотношении 1:7. Скорость вращения барабана составляла 40 об/мин. Время механической обработки составляло 100 часов. Powder TiC 0.7 composition: Ti - 15 vol.% C, obtained by calcium carbide reduction of titanium oxide, was subjected to low-energy processing in a drum-type ball mill with corundum grinding media, taken in a mass ratio of 1:7. The drum rotation speed was 40 rpm. The machining time was 100 hours.

После низкоэнергетической обработки средний размер частиц порошка нестехиометрического карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 составил 0,38 мкм, удельная поверхность порошка составила 3,35 м2/г.After low energy treatment, the average particle size of the non-stoichiometric titanium carbide powder with the composition TiC 0.65 - TiC 0.48 was 0.38 μm, the specific surface area of the powder was 3.35 m 2 /g.

Для изготовления изделия выбран состав порошковой смеси: карбид вольфрама и карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48, взятых в массовом соотношени 7:3 90 мас.%, легирующие элементы: Fe 3 мас.%, Co 5 мас.%, Ni 2 мас.%. Далее пример 6 осуществляют аналогично примеру 4. Отличиями являются параметры технологических режимов: формуют каркас изделия под давлением 250 МПа, готовят расплав пропитывающего материала в индукционной печи при температуре 1400°С, пропитывают каркас изделия расплавом в вакууме при температуре 1380°C, затем изделие отжигают в вакууме при температуре 700°C в течение 6 часов.For the manufacture of the product, the composition of the powder mixture was chosen: tungsten carbide and titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 , taken in a mass ratio of 7:3 90 wt.%, alloying elements: Fe 3 wt.%, Co 5 wt.% , Ni 2 wt.%. Further, example 6 is carried out analogously to example 4. The differences are the parameters of technological modes: the frame of the product is molded under a pressure of 250 MPa, the melt of the impregnating material is prepared in an induction furnace at a temperature of 1400°C, the frame of the product is impregnated with the melt in a vacuum at a temperature of 1380°C, then the product is annealed in vacuum at 700°C for 6 hours.

Полученные по примерам 1-6 заготовки изделий имеют следующие характеристики: твердость HRA 75-89; прочность при сжатии 3400-3600 МПа.Obtained in examples 1-6 blank products have the following characteristics: hardness HRA 75-89; compressive strength 3400-3600 MPa.

Claims (7)

1. Способ изготовления изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана, включающий приготовление порошковой смеси, ее формование и последующее спекание, отличающийся тем, что предварительно проводят низкоэнергетическую обработку нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7 в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами в течение 50-100 часов при скорости вращения барабана 40 об/мин с получением нестехиометрического карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1 или при скорости вращения барабана 70 об/мин с получением нестехиометрического карбида титана состава TiC0,68 - TiC0,53 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, готовят порошковую смесь, содержащую нестехиометрический карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48 или TiC0,68 - TiC0,53 и карбид вольфрама, взятые в соотношении 7:3, и сталь Гадфильда 110Г13 в качестве связки, при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. A method of manufacturing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides, including the preparation of a powder mixture, its molding and subsequent sintering, characterized in that low-energy processing of non-stoichiometric titanium carbide powder TiC 0.7 is preliminarily carried out in a drum-type ball mill with corundum grinding bodies for 50-100 hours at a drum rotation speed of 40 rpm to obtain non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 with a ratio of structural components, respectively, 9: 1 or at a drum rotation speed of 70 rpm to obtain non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.68 - TiC 0.53 with a ratio of structural components, respectively, 9:1, a powder mixture is prepared containing non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 or TiC 0.68 - TiC 0.53 and tungsten carbide, taken in a ratio of 7:3, and Hadfield steel 110G13 as a binder, with the following component ratio netov, wt.%: сталь Гадфильда 110Г13110G13 Hadfield steel 10-30,10-30, карбид вольфрама и нестехиометрическийtungsten carbide and non-stoichiometric карбид титанаtitanium carbide остальное,rest,
полученную порошковую смесь формуют при давлении 200-300 МПа, а затем спекают в вакууме либо в инертной атмосфере при температуре 1350-1400°С в течение 30-60 минут.the resulting powder mixture is molded at a pressure of 200-300 MPa, and then sintered in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 1350-1400°C for 30-60 minutes. 2. Способ изготовления изделия из композиционного материала на основе карбидов вольфрама и титана, включающий приготовление порошковой смеси, ее формование и последующее спекание, отличающийся тем, что предварительно проводят низкоэнергетическую обработку нестехиометрического порошка карбида титана TiC0,7 в шаровой мельнице барабанного типа с корундовыми мелющими телами в течение 50-100 часов при скорости вращения барабана 40 об/мин с получением нестехиометрического карбида титана состава TiC0,65 - TiC0,48 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1 или при скорости вращения барабана 70 об/мин с получением нестехиометрического карбида титана состава TiC0,68 - TiC0,53 с соотношением структурных составляющих соответственно 9:1, готовят порошковую смесь, содержащую нестехиометрический карбид титана состава TiC0,65 - TiC0,48 или TiC0,68 - TiC0,53 и карбид вольфрама, взятые в соотношении 7:3, и железо и/или кобальт, и/или никель в качестве легирующих элементов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:2. A method for manufacturing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides, including the preparation of a powder mixture, its molding and subsequent sintering, characterized in that low-energy processing of non-stoichiometric titanium carbide powder TiC 0.7 is preliminarily carried out in a drum-type ball mill with corundum grinding bodies for 50-100 hours at a drum rotation speed of 40 rpm to obtain non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 with a ratio of structural components, respectively, 9: 1 or at a drum rotation speed of 70 rpm to obtain non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.68 - TiC 0.53 with a ratio of structural components, respectively, 9:1, a powder mixture is prepared containing non-stoichiometric titanium carbide composition TiC 0.65 - TiC 0.48 or TiC 0.68 - TiC 0.53 and tungsten carbide, taken in a ratio of 7:3, and iron and/or cobalt, and/or nickel as alloying elements, with the following ratio of components, wt.%: железо и/или кобальт, и/или никельiron and/or cobalt and/or nickel 3-10,3-10, карбид вольфрама и нестехиометрическийtungsten carbide and non-stoichiometric карбид титанаtitanium carbide остальное,rest,
из полученной порошковой смеси формуют каркас при давлении 200-300 МПа и спекают его при температуре 1600±10°С в инертной газовой среде, после чего спеченный каркас пропитывают расплавом никелида титана и карбида титана, взятых в массовом соотношении 8:2, при температуре 1350-1400°С в вакууме, и проводят диффузионный отжиг.a frame is formed from the resulting powder mixture at a pressure of 200-300 MPa and sintered at a temperature of 1600 ± 10 ° C in an inert gas medium, after which the sintered frame is impregnated with a melt of titanium nickelide and titanium carbide, taken in a mass ratio of 8: 2, at a temperature of 1350 -1400° C. under vacuum, and diffusion annealing is carried out. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что диффузионный отжиг проводят при температуре 700-900°С в вакууме в течение 4-6 ч.3. The method according to claim 2, characterized in that diffusion annealing is carried out at a temperature of 700-900°C in vacuum for 4-6 hours.
RU2021134351A 2021-11-25 Method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides (versions) RU2775048C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775048C1 true RU2775048C1 (en) 2022-06-27

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115229197A (en) * 2022-07-29 2022-10-25 西北工业大学 Method for uniformly dispersing discontinuous reinforcement in high-strength aluminum alloy

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046497A1 (en) * 1996-06-04 1997-12-11 Omg Americas Metallic carbide-group viii metal powder and its preparation
RU2105825C1 (en) * 1995-06-06 1998-02-27 Санкт-Петербургский государственный технологический институт Composition of hard-alloy material
US5993506A (en) * 1995-06-06 1999-11-30 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy
RU2165473C2 (en) * 1999-03-11 2001-04-20 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Hard alloy and method of its production
US6797369B2 (en) * 2001-09-26 2004-09-28 Kyocera Corporation Cemented carbide and cutting tool
RU2270736C1 (en) * 2004-07-26 2006-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method for producing hard alloys on base of tungsten carbide and complex titanium-tungsten carbonitride
RU2413592C1 (en) * 2009-08-20 2011-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Composite tool material
RU2749734C1 (en) * 2020-12-02 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") Multilayer carbide plate and method for its production

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105825C1 (en) * 1995-06-06 1998-02-27 Санкт-Петербургский государственный технологический институт Composition of hard-alloy material
US5993506A (en) * 1995-06-06 1999-11-30 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy
WO1997046497A1 (en) * 1996-06-04 1997-12-11 Omg Americas Metallic carbide-group viii metal powder and its preparation
RU2165473C2 (en) * 1999-03-11 2001-04-20 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Hard alloy and method of its production
US6797369B2 (en) * 2001-09-26 2004-09-28 Kyocera Corporation Cemented carbide and cutting tool
RU2270736C1 (en) * 2004-07-26 2006-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method for producing hard alloys on base of tungsten carbide and complex titanium-tungsten carbonitride
RU2413592C1 (en) * 2009-08-20 2011-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Composite tool material
RU2749734C1 (en) * 2020-12-02 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" (ООО "Вириал") Multilayer carbide plate and method for its production

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115229197A (en) * 2022-07-29 2022-10-25 西北工业大学 Method for uniformly dispersing discontinuous reinforcement in high-strength aluminum alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Purohit et al. Fabrication of Al-SiCp composites through powder metallurgy process and testing of properties
KR102217787B1 (en) Carbide with toughness-increasing structure
EP3250538B1 (en) Friable ceramic-bonded diamond composite particles and methods to produce the same
US4090874A (en) Method for improving the sinterability of cryogenically-produced iron powder
JP2025011174A (en) 3D PRINTING HIGH CARBON CONTENT STEEL AND METHOD FOR MAKING SAME
RU2775048C1 (en) Method for producing a product from a composite material based on tungsten and titanium carbides (versions)
IL163761A (en) Cutting tool
RU2643752C1 (en) Cermet tool
JP6922110B1 (en) Crushing / stirring / mixing / kneading machine parts
GB2498630A (en) Binder for cubic boron nitride or diamond composite
Pang et al. Microstructure and properties of ultrafine WC-10Co composites with chemically doped VC
JP4281857B2 (en) Sintered tool steel and manufacturing method thereof
US20230035663A1 (en) Sintered polycrystalline cubic boron nitride material
JP5087776B2 (en) Method for producing a composite diamond body
JPH10324943A (en) Ultra-fine cemented carbide, and its manufacture
CN112708795B (en) Preparation method of nanocrystalline reinforced hard alloy
Batenkova et al. Effect of Al addition on phase composition, microstructure, and microhardness of nanocrystalline WC ceramics
JPH025811B2 (en)
KR20230073334A (en) Cubic boron nitride sintered body
Mehdinia et al. Tensile Properties of Nano AL 2 O 3 Particulate-Reinforced Aluminum Matrix Composites by Mechanical Alloying and Hot Extrusion
CN116479328A (en) Alloy material composition and application method
KR20210064461A (en) Iron-based composite powder and method for manufacturing the same
Stanciu et al. Nanostructured Mix of Tungsten Carbide with Cobalt for Wear Parts
JPH0741806A (en) Surface treatment method of sintered titanium alloy
KR101754163B1 (en) Method for fabricating hard metal using powder process technique