Рафинирование тугоплавких карбидов и производство плотных (беспористых) спеченных материалов

12.09.2019

Карбиды обычно получают в виде порошков с более или менее высоким содержанием примесей. Для приготовления чистых карбидов, имеющих составы возможно более близкие к стехиометрическим, требуется рафинирование первичных карбидов и, если это возможно, получение одновременно плотных компактных образцов (заготовок, изделий). Вследствие крайне высокой температуры плавления и склонности карбидов к разрушению метод плавления можно применять только в отдельных случаях. Как правило, для указанной цели применяют методы порошковой металлургии.

Порошки карбидов прессуют в брикеты под давлением около т/см2. Эти брикеты нагревают затем в графитовых лодочках в печах с графитовой трубой — нагревателем в атмосфере водорода в течение 15 мин. при 2500—3000°. Для предохранения их от обезуглероживания, окисления и загрязнения азотом бриты засыпают порошком карбида. Во время предварительного спекания брикеты уплотняются, но все еще сохраняют высокую пористость. После предварительного спекания брикеты измельчают и, добавляя порошок карбида, повторно прессуют и спекают. В случае необходимости этот цикл повторяют несколько раз.

Окончательное спекание брикетов производят при температуре, близкой к температуре плавления, пропуская через них электрический ток (схема агрегата показана на рис. 20). Так как некоторые карбиды в вакууме частично разрушаются, в качестве защитной атмосферы используют технический аргон (с 12—15% N). Карбиды титана, циркония и гафния, весьма чувствительные к азоту, можно спекать только в атмосфере аргона высокой чистоты (99%). Исключительно высокая температура окончательного спекания приводит к рафинированию карбидов вследствие испарения окислов металлов и других примесей, у которых упругость пара выше, чем у карбидов.

Присадки небольших количеств определенных металлов и их окислов (в данном случае наиболее подходящими являются металлы железной группы) ускоряют процесс спекания, что позволяет получать беспористые карбиды по упрощенной технологии. Добавки кобальта, никеля, окислов кобальта, окислов никеля, карбида молибдена, окиси хрома и других веществ в количестве 0,2—1,5% оказывают положительное влияние, в особенности при производстве беспористых материалов из сложных карбидных систем. Рафинированию карбидов содействуют добавки веществ, образующих жидкую фазу; в этом случае ускоряются процессы диффузии карбидов металлов, особенно сильно металлов IV и VI групп периодической таблицы.

Горячее прессование карбидов также дает возможность получать практически беспористые материалы. В последнее время был получен практически беспористый карбид титана: горячее прессование порошкообразного карбида (без связующего металла) проводили при 3000°. Горячим прессованием получают также практически беспористые изделия из карбида вольфрама.

Небольшие добавки вспомогательного металла могут быть полностью удалены испарением в высокочастотной вакуумной печи (0,1 мм рт. ст.) при 2000—2500°. Таким способом, используя добавки кобальта, никеля или их окислов в количестве 0,25—9,5%, Фостер приготовил практически беспористые материалы из чистых карбидов вольфрама, тантала и ниобия.

Чиотти использовал в качестве связки при прессовании и спекании порошков карбидов тантала значительно большие количества железа, никеля и кобальта. Их удаляли затем испарением в вакууме при 2750°.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна