Развитие высокоэнергетического шарового помола

В течение длительного времени на покрытие карбида вольфрама кобальтом было применено шаровое фрезерование. Таким образом, было известно, что измельчение шарика может быть использовано для покрытия твердых фаз, таких как карбид вольфрама, мягкой фазой, такой как кобальт или никель. Также было известно, что частицы металлического порошка могут быть разрушены при воздействии сильной пластической деформации. Однако, если используются частицы порошкообразного металлического порошка, холодная сварка между ними будет предотвращать фрагментацию частиц. Следовательно, на какой-то стадии холодная сварка может быть такой же быстрой, как разрыв. Этой холодной сварке можно было бы избежать или свести к минимуму с помощью специальных химических веществ, которые действуют как поверхностно-активные вещества, такие как стеариновая кислота. Следовательно, холодная сварка может быть сведена к минимуму, позволяя более легко и эффективно производить гидроразрыв для получения более мелких частиц. Еще одна проблема с очень мелкодисперсными частицами, особенно с такими реакционными элементами, как хром или алюминий, заключалась в том, что они в лучшем случае пирофорны или в лучшем случае поглощают большое количество кислорода. Также необходимо было учитывать реактивность элемента; Алюминий в разбавленном никель-алюминиевом сплаве на порядок меньше реагирует, чем чистый алюминий. Учитывая все эти факторы, Бенджамин решил изготовить составные частицы порошка путем:

Использование высокоэнергетической шаровой мельницы для обеспечения пластической деформации, необходимой для холодной сварки, и сокращения времени процесса. Используя смесь порошков элементарного и искусственного сплава (последнее для снижения активности элемента, так как известно, что активность в сплаве Или соединение может быть намного меньше, чем в чистом металле). Исключить использование поверхностно-активных агентов, которые могли бы образовывать мелкий пирофорный порошок, а также загрязнять порошок. Опираясь на постоянное взаимодействие между сваркой и разрывом, чтобы получить порошок но с общим размером частиц, который был относительно грубым и поэтому стабильным. Уточнение микроструктуры является общей чертой порошков, полученных МА.

Этот способ получения композитных порошков воспроизводил свойства тория-диспергированного никеля, синтезированного совершенно другим процессом. Воодушевленный этим успехом, Бенджамин и его коллеги провели эксперименты, чтобы получить никель-хромо-алюминиево-титановый сплав, содержащий торию в качестве дисперсоида. Это было также успешно произведено сначала на небольшом высокоскоростном шейкере, а затем в шаровой мельнице с перемешиванием в 1 галлон. Это ознаменовало рождение МА в качестве метода получения сплавов с дисперсной оксидной упрочняющей способностью (ОРВ) в промышленных масштабах. На рисунке 2.1 представлена ​​хронология развития технологии механического легирования. Попутно можно упомянуть, что этот процесс, разработанный Беньямином и его коллегами, упоминался как «фрезерование / смешивание», но Ewan C. MacQueen, патентный поверенный INCO, придумал термин механическое легирование для описания Процесса в первой патентной заявке, и этот термин остался в литературе.

Для успешного производства жаропрочных сплавов, отвержденных OV, синтез порошкового сплава с мелкодисперсной дисперсией оксида является только первой стадией. Коммерческое использование сплава требует, чтобы этот порошок был консолидирован до полной плотности, была разработана надлежащая микроструктура и получены требуемые свойства. Это не тривиальные проблемы для этих многокомпонентных сплавов с тонкодисперсными микроструктурными особенностями. Таким образом, дополнительные проблемы, которые необходимо решить, включают следующее:

Выбор метода для упрочнения порошков - холодного прессования и спекания, или горячего изостатического прессования, или вакуумного горячего прессования, или горячей экструзии, независимо от того, требуется ли предварительное сгущение порошков.

Правильный выбор материала банки во время экструзии для соответствия пластическим деформационным характеристикам сплава.

Требуется ли вакуумирование порошка перед уплотнением, и если да, то следует ли дегазировать порошок перед консервированием, вакуумировать внутри банки или нагревать во время вакуумирования.

Правильный выбор условий горячей экструзии - температуры, давления, соотношения экструзии и т. д.

Необходима ли какая-либо постэкструзионная обработка для создания оптимальных высокотемпературных свойств.