×
29.11.2019
219.017.e7ff

СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОШОК ПСЕВДОСПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к сферическому порошку псевдосплава на основе вольфрама. Ведут гранулирование порошка наноразмерного композита, состоящего из металлических частиц с размерами менее 100 нм и полученного водородным восстановлением в термической плазме смеси порошков оксидов вольфрама с порошком металла, выбранного из группы, включающей Ni, Fe, Со, Сu и Ag, или порошками оксидов металлов, выбранных из указанной группы, а затем проводят сфероидизацию полученных гранул порошка расплавлением в потоке термической плазмы. Полученный порошок содержит 3-50 мас. % связки из металла, выбранного из группы, включающей Ni, Fe, Со, Сu и Ag, или сплава металлов, выбранных из указанной группы, при этом порошок состоит из сферических частиц размером 20-70 мкм, имеющих субмикронную структуру с равномерно распределенными в ней зернами вольфрама размером, не превышающим 1 мкм. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, получению сферических микропорошков псевдосплавов на основе вольфрама, частицы которых состоят из зерен вольфрама субмикронного диапазона размеров и связки (матрицы) из металлов группы (Ni, Fe, Со, Сu, Ag) или их сплавов. Сферические порошки металлов с размерами частиц порядка десятков микрон используются для изготовления изделий современными методами аддитивных технологий.

Порошки псевдосплавов на основе вольфрама традиционно получают механическим смешением порошков индивидуальных металлов - компонентов псевлосплава [Lassner Е., Schubert W.D. Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds. USA, Springer, 1999, 416 p.]. Такие порошки могут быть также получены водородным восстановлением смеси оксидов металлов в электропечах [Zeinab Abdel Hamidl, Sayed Farag Moustafa, Walid Mohamed Daoush, etal. Fabrication and Characterization of Tungsten Heavy Alloys Using Chemical Reduction and Mechanical Alloying Methods. Open Journal of Applied Sciences. 2013, 3, 15-27. Алымов М.И., Трегубова И.В., Поварова К.Б. Разработка физико-химических основ синтеза нанопорошков на основе вольфрама с регулируемыми свойствами. Металлы, 2006, №3, с. 37-40.]. Для получения компактов с ультрадисперсной структурой, обладающих повышенными механическими характеристиками, смесь исходных порошков металлов подвергается высокоинтенсивной механообработке в планетарных мельницах [Чувильдеев В.Н., Москвичева А.В., Баранов Г.В., Нохрин А.В. и др. Сверхпрочные нанодисперсные вольфрамовые псевдосплавы, полученные метолом механоактивации и электроимпульсного плазменного спекания - Письма в ЖТФ. 2009, т. 35, вып. 22, с. 23-32.], в результате которой происходит формирование ультрадисперсных или наноразмерных частиц металлов. Все упомянутые методы не позволяют получать микропорошки со сферической формой частиц в диапазоне размеров 20-70 мкм и не могут быть использованы для изготовления изделий методами аддитивных технологий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является метод получения сферических порошков тяжелых псевдосплавов на основе вольфрама [Stawovy М.Т., Ohm. S.D.. Fill F.C. Fabrication of metallic parts by additive manufacturing and tungsten heavy metal alloy powders there for, заявка на патент WO 2018106978 Al, 2018]. Способ предусматривает грануляцию микронных порошков исходных металлов с использованием распылительной сушки. Полученные микрогранулы подвергаются сфероидизации расплавлением в потоке термической плазмы. В результате получают сферические частицы псевлосплава с характерными размерами: d10=1 - 10 мкм, d50=10 - 40 мкм. d90=40 - 80 мкм. Зерна вольфрама в структуре сферической частицы псевдосплава имеют размер порядка единиц микрон.

Экспериментальными исследованиями показано, что уменьшение размера зерен вольфрама в структуре псевдосплава позволяет значительно повысить его физико-механические характеристики [Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Баранов Г.В. и др. Исследование структуры и механических свойств нано- и ультрадисперсных механоактивированных тяжелых вольфрамовых сплавов. Российские нанотехнологии, 2013, том 8, №1-2, с. 94-104.], однако рассматриваемый прототип способа не обеспечивает получения сферических частиц, в которых дисперсная фаза вольфрама имеет субмикронный диапазон размеров.

Техническим результатом изобретения является получение порошков псевдосплавов на основе вольфрама со сферической формой частиц с размером 20-70 мкм, частицы которых состоят из зерен вольфрама и связки (матрицы) из металлов группы (Ni, Fe, Со, Сu, Ag) или их сплавов со структурой, и которой размер зерна вольфрама находится в субмикронном диапазоне размеров и не превышает 1 мкм. Использование таких порошков в производстве изделий методами аддитивных технологий позволит повысить эксплуатационные характеристики производимой продукции.

Для достижения технического результата получение микропорошков псевдосплавов на основе вольфрама со сферической формой частиц и субмикронной структурой предлагается проводить способом, в котором получение порошковой смеси металлов - компонентов псевдосплава осуществляется восстановлением смеси дисперсных оксидов металлов водородом в потоке термической плазмы, генерируемой в электроразрядном плазмотроне. Водород может присутствовать в составе плазмообразующего газа, а также может использоваться как транспортирующий газ для подачи дисперсного сырья. Наряду с оксидами металлов в качестве сырья могут использоваться и другие соединения, так кроме оксида вольфрама могут использоваться вольфраматы аммония и вольфрамовые кислоты, являющиеся продуктами извлечения вольфрама из природных руд. Металлы группы (Ni, Fe, Со, Сu, Ag) могут использоваться как в виде порошкообразных оксидов, так и виде тонкодисперсных металлических порошков.

Полученный в результате плазменного восстановления продукт является наноразмерным композитным порошком с равномерно перемешанными частицами всех металлов с размером преимущественно менее 100 нм. Далее в результате грануляции наноразмерного порошка изготавливаются микрогранулы с размерами 30-100 мкм. Микрогранулы подвергаются сфероидизации расплавлением в потоке термической плазмы электроразрядного плазмотрона. В процессе расплавления микрогранул наноразмерные частицы вольфрама могут частично растворяться в металле-связке, а затем при охлаждении расплава кристаллизоваться на нерасплавившихся вольфрамовых частицах с образованием субмикронных частиц. Для получения микропорошков со сферической формой частиц заданного диапазона размеров может проводиться как классификация микрогранул, так и сфероидизированного порошка.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является получение порошка смеси всех металлов, составляющих псевдосплав, при восстановлении смеси дисперсных оксидов металлов водородом в потоке термической плазмы, генерируемой в плазмотроне. Полученный в результате плазменного восстановления продукт является наноразмерным композитным порошком с равномерно перемешанными частицами металлов с размером преимущественно менее 100 нм. Грануляция наноразмерного порошка, полученного восстановлением в плазме, его классификация и сфероидизация микрогранул обеспечивают получение микропорошка псевдосплава на основе вольфрама со связкой из индивидуального металла или сплава группы металлов (Ni, Fe, Со, Сu). Порошок состоит из сферических частиц с размером 20 - 70 мкм с массовой долей связки 3-50%, отличающийся тем, что размер зерен вольфрама, равномерно распределенных в структуре частиц, не превышает 1 мкм.

Преимущество предложенного способа определяется возможностью получения конечного микропорошка псевдосплава, состоящего из сферических частиц в диапазоне размеров 5-100 мкм, в которых зерна вольфрама субмикронного диапазона размеров равномерно распределены в металлической матрице связки. Такой порошок может эффективно использоваться в аддитивных технологиях для производства изделий из псевдосплавов с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Предлагаемый процесс реализуется следующим образом. Порошки исходных сырьевых компонентов с размером частиц не более 50 мкм, наиболее предпочтительным является использование порошков с размером частиц менее 25 мкм, подвергаются механическому смешению в порошковом смесителе. Полученная смесь порошков порошковым питателем с использованием транспортирующего газа подается в виде газодисперсного потока в плазменную струю, истекающую из электроразрядного генератора термической плазмы. Плазмообразующим газом могут быть индивидуальные газы (водород, азот, инертные газы), при этом наиболее предпочтительным является использование водорода или водородсодержащих газовых смесей. Транспортирующими газами могут быть указанные газы или их смеси, причем если водород отсутствует в составе плазмообразующего газа, то он должен присутствовать в составе транспортирующего газа или дополнительно вводиться в плазменную струю. Высокотемпературный поток реагентов истекает в реактор, где в результате совокупности физико-химических превращений происходит формирование наноразмерных частиц металлов. Выделение этих частиц из газодисперсного потока организуется в различных узлах (в реакторе на водоохлаждаемых поверхностях, на поверхности используемых теплообменников, на фильтрах) в зависимости от аппаратурного оформления процесса.

Полученный наноразмерный металлический порошок поступает па последующие переделы, где подвергается грануляции, возможной термообработке для удаления связующего компонента, использованного при грануляции, классификации с выделением заданной фракции микрогранул, сфероидизации оплавлением частиц в потоке термической плазмы электроразрядного плазмотрона и возможной заключительной классификации для удаления наночастиц, образовавшихся в процессе плазменной сфероидизации, а также удаления частиц, размер которых выходит за пределы заданного диапазона. Полученный продукт является порошоком псевдосплава па основе вольфрама со связкой из индивидуального металла или сплава группы металлов (Ni, Fe, Со, Сu), состоящим из сферических частиц с размером 20-70 мкм с массовой долей связки 3-50%, в которых размер зерен вольфрама, равномерно распределенных в структуре частиц, не превышает 1 мкм.

Реализация способа представлена следующим примером.

Пример.

Порошки исходного оксида вольфрама WO3, оксида железа Fe2O3 и оксида никеля NiO, состоящие из частиц с размерами менее 40 мкм подвергаются смешению в механическом смесителе. Полученная порошковая смесь содержит: WO3 - 89,58 масс. %; Fe2O3 - 3,39 масс. % и NiO - 7,03 масс. %, что соответствует по содержанию металлов псевдосплаву ВНЖ-90. Смесь порошков подается транспортирующим газом в плазменную струю порошковым питателем.

Плазменная струя генерируется в электродуговом плазмотроне постоянного тока, плазмообразующим газом является смесь N2 - Н2. Формирование целевого продукта - наноразмерного порошка системы W-Ni-Fe происходит в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением. Получаемый нанопорошок осаждается на водоохлаждаемой поверхности реактора, а также выделяется из газодисперсного потока на фильтре. Полученный нанопорошок по результатам peнтгенофазового анализа (Рис. 1) состоит из металлических частиц на основе W, размер которых менее 100 нм (Рис. 2), химический состав соответствует псевдосплаву ВНЖ- 90, удельная поверхность нанопорошка - 4,6 м2/г. Нанопорошок подвергнут грануляции в результате термохимической обработки в водороде при 900-1000С в течение 1 ч с последующей классификации на ситах и выделением фракции - 50 мкм, + 25 мкм.

В результате грануляциии классификации получены микрогранулы в указанном диапазоне размеров частиц. Сфероидизация гранул проводится в потоке плазмы Ar - Н2 (20 объем. %), в результате которой образуются плотные сферические частицы псевдосплава ВНЖ-90 с размерами 10-80 мкм (Рис. 3), в которых размер зерен вольфрама находятся в диапазоне от 0,1 до 0.3 мкм (Рис. 4).


СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОШОК ПСЕВДОСПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОШОК ПСЕВДОСПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОШОК ПСЕВДОСПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 108 items.
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.04.2014
№216.012.b16d

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности. Для повышения остаточной индукции сплав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511136
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9ef

Способ переработки лопаритового концентрата

Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный. Восстановительный этап включает углетермическое восстановление концентрата при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513327
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c4fc

Высокоазотистая мартенситная никелевая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной мартенситной стали, используемой для изготовления высоконагруженных изделий криогенной техники. Сталь содержит следующие компоненты, в мас.%: углерод 0,02-0,06, хром 1,5-2,0, никель 8,5-10,5, азот 0,08-0,22, марганец 0,3-0,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516187
Дата охранного документа: 20.05.2014
Showing 1-10 of 18 items.
10.04.2013
№216.012.338b

Способ получения магнитоактивных покрытий на титане и его сплавах

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478738
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.11.2014
№216.013.0923

Способ реактивного ионного травления слоя нитрида титана селективно к двуокиси кремния, поликремнию и вольфраму

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления. Сущность изобретения: слой TiN удаляется селективно к SiO, вольфраму и поликремнию при реактивном ионном травлении его в плазме O...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533740
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0bfd

Способ получения нанопорошков

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанопорошка. Порошкообразное сырье в виде микрогранул с размером 20-60 мкм, состоящих из частиц сырья с размером 0,1-3 мкм и связующего компонента, имеющего температуру испарения не более 300°C, в количестве 5-25 мас.%,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534477
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.06.2016
№216.015.45d4

Способ переработки лейкоксенового концентрата и устройство для его осуществления

Изобретение относится к переработке лейкоксеновых концентратов с высоким содержанием кремния. Способ и устройство для переработки упомянутых концентратов основаны на плазменно-дуговой восстановительной плавке концентрата при температуре 2500-3000 К и атмосферном давлении. При этом диоксид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586190
Дата охранного документа: 10.06.2016
25.08.2017
№217.015.9950

Способ изготовления катализатора из нанопроволоки

Изобретение относится к нанотехнологии, может быть использовано в химической промышленности для создания эффективных катализаторов. Заключается в том, что на подложку наносят вспомогательный слой, в котором формируют ряды канавок нанометровой глубины с вертикальными стенками, наносят слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609788
Дата охранного документа: 03.02.2017
25.08.2017
№217.015.b688

Способ получения наноразмерных порошков элементов и их неорганических соединений и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано для получения наноразмерных порошков элементов и их неорганических соединений методом «испарения - конденсации» в потоке газа. Перерабатываемый материал подают в виде грубодисперсного порошка с размером частиц не менее 1 мм. Для его испарения используют поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614714
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bc5d

Способ получения карбидов элементов и композиций элемент-углерод

Изобретение относится к порошковой металлургии. Описан способ получения нанопорошков систем металл-углерод, состоящих из карбидов металлов и композиций металл-углерод, из хлоридных и оксидных соединений металлов и углеводородов в термической плазме электрических разрядов, в котором процесс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616058
Дата охранного документа: 12.04.2017
26.08.2017
№217.015.d96c

Способ переработки лейкоксенового концентрата

Изобретение относится к переработке титановых концентратов с высоким содержанием кремния, например лейкоксеновых концентратов. Cпособ переработки лейкоксеновых концентратов включает плавление концентрата совместно с содой. При этом содержащийся в концентрате диоксид кремния взаимодействует с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623564
Дата охранного документа: 27.06.2017
29.12.2017
№217.015.fd6a

Способ получения порошка карбонитрида титана

Изобретение относится к получению порошка карбонитрида титана. Способ включает генерирование потока термической плазмы в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением, подачу в поток термической плазмы паров тетрахлорида титана, газообразного углеводорода и азота с обеспечением их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638471
Дата охранного документа: 13.12.2017
20.01.2018
№218.016.1b8b

Реактор со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей

Изобретение относится к области высокотемпературных аппаратов, используемых в химических и металлургических производствах, в частности к реактору со стабилизированной высокотемпературной приосевой струей периферийным вихревым потоком. Реактор включает корпус с рубашкой охлаждения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636704
Дата охранного документа: 27.11.2017
+ добавить свой РИД