Способ получения порошка карбида высокоэнтропийного сплава со сферической формой частиц
сферической порошок аддитивные технологии ультравысокотемпературная керамика
Изобретение относится к области порошковых технологий и технологий обработки цветных металлов, в частности, к способам получения порошков высокоэнтропийных карбидов сферической формы для применения в общих технологиях получения керамических изделий и для аддитивных технологий.

Исходные 4-6 элементных порошков из ряда Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo чистотой не менее 99,5 % смешивают в эквиатомном соотношении в планетарной мельнице или шаровой мельнице аттриторного типа в инертной атмосфере с добавлением размольного агента, в качестве которого может использоваться этанол, изопропанол или полиметилметакрилат, до формирования однородного по химическому составу высокоэнтропийного сплава. Смешивание проводят с добавлением размольных шаров диаметром 5-15 мм, при отношении массы материала к массе размольных шаров в диапазоне 1:10-1:40 в течение 1-50 часов со скоростью вращения главного диска – 100-400 об/мин и стаканов – 100 - 1200 об/мин при размоле в планетарной мельнице либо со скоростью вращения ворошителя – 100 - 600 об/мин в случае размола в шаровой мельнице аттриторного типа. Полученный порошок просушивают в вакууме при температуре 90-130 °С, охлаждают до температуры окружающей среды, отсеивают его от размольных шаров на сите с диаметром ячейки 3 мм и проводят рассев полученного порошка на фракции с выделением фракций 15-63 и 63-150 мкм. Полученный порошок, подвергают низкотемпературной плазменной карбидизации и сфероидизации, в качестве плазмообразующего газа используют аргон-ацетиленовую смесь. Значения технологических параметров выбираются, исходя из следующих диапазонов: мощность высокочастотного индукционного плазмотрона от 10 до 15 кВт, расход защитного газа от 35 до 40 стандартных литра в минуту, расход плазмообразующего газа от 10 до 15 стандартных литра в минуту, расход ацетилена от 3 до 4 стандартных литров в минуту, давление в камере от 0,68 до 1,1 атмосферы, расход несущего газа от 2 до 4 стандартных литров в минуту, расход порошка от 0,5 до 3 кг. Полученный сферический порошок промывают в ультразвуковой ванне, содержащей, например, изопропиловый спирт, для удаления мелких частиц-сателлитов.

В результате применения предлагаемого способа обеспечивается получение беспористого порошка высокоэнтропийного карбида (Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, W, Mo)С

сферической формы с регулируемым выходом частиц необходимого для аддитивных технологий размером, в частности, в диапазоне 20 – 120 мкм. Порошок обладает однофазной структурой, однородностью заданного химического состава, высокой степенью сферичности, высокой текучестью, нулевой пористостью, отвечающего требованиям, предъявляемым аддитивными технологиями к исходным материалам для создания качественных конечных изделий сложной формы.
В последнее время из-за постоянно возрастающих требований к конструкциям, эксплуатирующимся во всё более жёстких условиях, при разработке ядерных реакторов, ракетных сопел, передних кромок крыла гиперзвуковых аппаратов нового поколения и т.д. возрос интерес к созданию новых ультравысокотемпературных материалов. Наиболее высокими температурами плавления обладают керамические материалы, называемые ультравысокотемпературной керамикой (УВТК), в которые входят, в частности, карбид тантала и карбид гафния, обладающие наиболее высокими температурами плавления из известных на данный момент УВТК: 4041 К и 4232 К, соответственно.

Поскольку требования к материалам увеличиваются, имеющиеся УВТК уже не могут соответствовать всем предъявляемым требованиям и необходимо искать новые составы и композиции. В этом направлении технология получения новых керамик пошла по пути металлургии в области создания высокоэнтропийных систем.
Анатолий
Попович
Анатольевич
Директор ИММиТ
Доктор технических наук
Профессор
-
56670993100
45653
РОССИЯ
Виталий
Сергеев
Владимирович
Первый проректор
РОССИЯ
53.39.31
Порошковая металлургия цветных металлов и их сплавов
02.05.PM
MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY
02.05.QF
MATERIALS SCIENCE, CHARACTERIZATION & TESTING
Алина
Мазеева
Константиновна
Корректировка режимов механолегирования порошка высокоэнтропийного сплава с эффектом памяти формы и его последующей сушки
РОССИЯ
Алексей
Силин
Олегович
Разработка режимов низкотемпературной плазменной сфероидизации и карбидизации порошка высокоэнтропийного сплава
РОССИЯ
Николай
Озерской
Евгеньевич
Корректировка режимов низкотемпературной плазменной сфероидизации и карбидизации порошка высокоэнтропийного сплава
РОССИЯ
Артем
Ким
Разработка принципов анализа состава и структуры порошков карбида высокоэнтропийного сплава со сферической формой частиц в процессе механолегирования и плазменной сфероидизации и карбидизации
КАЗАХСТАН
Николай
Разумов
Геннадьевич
Разработка физико-химических принципов получения порошка карбида высокоэнтропийного сплава со сферической формой частиц
РОССИЯ
Анатолий
Попович
Анатольевич
Разработка принципов выбора состава порошка высокоэнтропийного сплава для последующего получения ультравысокотемпературной керамики на основе его карбида
РОССИЯ
Тагир
Махмутов
Юлаевич
Разработка и отработка экспериментальных режимов механолегирования порошка высокоэнтропийного сплава
РОССИЯ
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1187746579690
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
ФГАОУ ВО "СПбПУ"
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
1027802505279
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные автономные учреждения