166996. lajstromszámú szabadalom • Eljárás többkomponensű pórusos porkohászati anyagok ötvözőinek bevitelére
3 166996 4 ötvözetek például a wolfram és molibdén ötvözetek gyakran a hőálló mátrixban egyenetlenül eloszlott ötvözőanyagból álló szerkezettel rendelkeznek. Ugyancsak problémát okoz az így előállított ötvözetek kiindulási anyagaiban előforduló részecskenagyság eltérés is. A megengedettnél nagyobb szemcsék különösen a hőálló fémek képlékeny alakítását nehezítik vagy akadályozzák meg. Az ilyen anyagok mechanikai megmunkálása során rendkívül gyakran keletkeznek rep'edések vagy hasonló anyaghibák, amelyek oka általában a diszpergált adalékanyag nagyobb krisztallitjainak szemcsehatárain fellépő ridegedés. "További probléma a hőálló anyagok képlékeny alakítása során fellépő rekrisztallizáció, amelyet az adalékanyag egyenetlen eloszlása jelentősen megnehezít. A szilárd ötvöző megzavarhatja az egyes alapanyag kristályok növekedését, aminek következtében a hőálló anyag kristályai különböző nagyságúak lesznek, és a nagyobb kristályok azokon a helyeken alakulnak ki, ahol nincs ötvöző. Bizonyos esetekben a mechanikai megmunkálások alatt a különböző méretű szemcsék között repedés léphet fel. Célunk a jelen találmánnyal olyan félkésztermék előállítása, amelynek porózus alapanyagában valamelyik alkotó egyenletes koncentráció grandienssel van eloszolva, az alapanyag teljes keresztmetszetében vagy annak külső részén. A kitűzött feladatot a találmánnyal úgy oldjuk meg, hogy a többkomponensű porózus alapanyagot semleges folyadékkal itatjuk át, és oldott ötvözőt tartalmazó folyadékba merítjük, amíg az ötvöző folyadékdiffúzió útján az alapanyag pórusaiban levő folyadéknak legalább égy részébe eljut, majd az alapanyagot kivesszük az oldatból és a semleges folyadékot eltávolítjuk a pórusokból, végül az anyagot hőkezeljük. A találmány szerinti eljárással olyan félkésztermékek állíthatók elő, amelyekben egy vagy több komponens az alapanyagban egyenletes koncentráció gradienssel oszlik el. Ha a folyadékdiffúziót megszakítjuk, mielőtt az ötvöző az alapanyag teljes keresztmetszetében eloszlik, olyan terméket nyerünk, amelynek magjában az alapanyag, illetve alapötvözet van, ettől kifelé pedig további ötvöző vagy ötvözök folyamatosan növekvő mennyiségben vannak elosztva. A maximális ötvözőtartalom tehát a félkésztermék felületén lesz, és ez folyamatosan csökken a mag határáig vagy a teljes keresztmetszetben. Az ötvözök bevitele után különböző hőkezelések alkalmazásával különböző tulajdonságokkal rendelkező diszperziós ötvözetek állíthatók elő. így például a találmány szerinti eljárás segítségével például olyan wolfram-tórium ötvözet állítható elő, amelyben a tórium eloszlása teljesen egyenletes. A porózus wolframot először vízbe merítjük, amíg az összes pórusai meg nem telnek. A vízzel átitatott darabot ezután tóriumnitrát alkoholos oldatába helyezzük és addig hagyjuk benne, amíg a megfelelő tórium gradiens vagy az egyenletes tórium eloszlás ki nem alakul. A folyadékok szárítással történő eltávolítása után a darabot az ismert szinterelési eljárással wolfram-tórium ötvözet elméleti sűrűségének legalább 70%-át elérő sűrűségű terméket nyerhetünk. Az így nyert termék rendkívül finom eloszlású tóriumot tartalmazó wolfram krisztallit, amelyben a tóriummal ötvözött rész és az ötvözetlen mag között igen finom átmenet van. Az egyes tórium szemcsék, amelyek a wolfram nátrixban rendkívül finom eloszlásban találhatók, jóval kisebbek, mint az eddig ismert eljárással előállított ötvözetekben. A kis átmérőjű huzal wolfram krisztallitjainak újrakristályosodása után egytengelyű kristályok keletkeznek szemben a nagyobb és szabálytalan kristályokkal, amelyek a fém porból történő előállításkor kialakulnak. A találmány szerinti eljárás kombinálható a hagyományos eljárással, vagyis például egy hagyományos módon előállított wolfram-tórium ötvözetbe további tóriumot lehet bevinni, aminek eredményeképpen a rekrisztallizáció után sokkal jobb tulajdonságokat biztosító struktúra érhető el a félkész- illetőleg késztermékben. A hagyományos úton a wolfram-tórium ötvözet úgy készül, hogy a wolfram porból és tórium porból álló keveréket 1—10t/cm2 nyomással összesajtolják. Az így összesajtolt darabot hidrogénben előszinterelik, körülbelül 1200C0 hőmérsékleten. Az így előszinterelt wolfram-tórium ötvözet azonban nem rendelkezik megfelelő mechanikai és fizikai tulajdonságokkal. Ezek elérése érdekében az ötvözetet körülbelül 15Ö0 C°-on színterelik ugyancsak hidrogénben. A szinterelés általában úgy történik, hogy az előszinterelt darabot függőlegesen elektródák közé fogják be és olyan erősségű áramot bocsátanak keresztül rajta, hogy közel az olvadáspontjáig melegedjék. Az ehhez szükséges áramerősség körülbelül 92—95%-a annak az áramerősségnek, amely az előszinterelt anyag megolvasztásához lenne szükséges. "Az anyag a szinterelés alatt körülbelül 15-20%-ot zsugorodik, végső sűrűsége pedig hozzávetőlegesen 17-18 gramm/cm3 . A szinterelésnél alkalmazott áramot fokozatosan vezetik a darabra, hogy a benne levő szennyezők és gázok fokozatosan gőzölögjenek el, azaz a belső gáznyomás ugrásszerű növekedését elkerüljék. A szintereit anyag meglehetősen nagy mechanikai szilárdsággal rendelkezik, de rendkívül rideg, így szobahőmérsékleten nem alakítható. Magasabb hőmérsékleten a szintereit anyag képlékenysége jelentékeny mértékben javul, körülbelül 1300 C°-on már jól hengerelhető vagy kovácsolható. A képlékeny alakítás után a színterelt anyag sűrűsége közel egyenlő a wolfram elméleti sűrűségével. Az alakítás során az eredetileg porózus anyagban fokozatosan kialakul a finom kristályszerkezet, és lehetővé válik a további megmunkálás lemezzé, huzallá vagy hasonló termékekké. A kovácsolás általában kovácsoló, illetve körkovácsoló gépeken történik, ahol az anyagot az újrakristályosodási hőmérséklet alatti hőmérsékleten alakítják. Az alakítási fokozatok között az anyagot körülbelül 1450 C°-ra hevítik fel, ahol az átkristályosodik ami a további alakítást segíti. 2
