Спосіб отримання наноструктурних металів та сплавів і пристрій для його здійснення

1. Спосіб отримання наноструктурних металів та сплавів, який включає деформування заготовки при низьких температурах екструзією з викорис C2 2 75155 1 3 75155 4 Проте рівень сил усебічного стиску обмежений ня відносно встановленої на опорному елементі видом обробки - екструзією заготовки за допомододаткової камери. гою пластичного проміжного середовища. Це Проведення екструзії в умовах приклаобмежує дисперсність структури та підвищення дання до заготовки протитиску, який створюють його механічних характеристик (для сталі X18Н10Т пластичним додатковим проміжним середовищем, границя плинності не більше 1600 МПа). веде до того, що до сил усебічного стиску, яке виВідомий пристрій [Авт. свід. СРСР №846304, значається опором матеріалу заготовки пресуванВ30В 11/27; В21С 23/21, 1981] [3], за допомогою ню її крізь матрицю робочої камери, додаються якого здійснюють деформування металів при сили протидії, які виникають в процесі продавлюнизьких температурах із метою отримання високої вання додаткового проміжного середовища, здатдисперсності їх структури. Пристрій містить ного до зміцнення у процесі екструзії, крізь додатрозміщену у судині з низькотемпературним холокову матрицю. доагентом робочу камеру з пуансоном та матриЗміцнення у процесі екструзії частини плацею. Заготовка при проходженні крізь матрицю стичного додаткового проміжного середовища зазнає переважно осьовий стиск. Це не дозволяє обумовлює додаткове підвищення рівня протитиотримати у матеріалі достатнього рівня ску. Це підвищення рівню протитиску дисперсності структури, який забезпечує високі забезпечується наявністю у пристрою встаномеханічні характеристики. вленої на опорному елементі додаткової камери з Відомий пристрій для отримання нанострукфільєрою, сполученою з камерою протитиску, яка турних металів та сплавів Асанов В.У., Мац А.В., має разом з робочою камерою можливість Хаймович П.А. Физика и техника низких темпераспільного співвісного переміщення відносно цієї тур, 1983, № 14, с.64-65] [4]. Пристрій містить додаткової камери. розміщену у судині з низькотемпературним холоУ процесі цього переміщення частина пладоагентом робочу камеру з пуансоном та матристичного додаткового проміжного середовища цею. Вільний простір у цій камері заповнений плапродавлюється, зміцнюючись, крізь додаткову стичним проміжним середовищем. Пристрій матрицю з камери протитиску до додаткової камемістить також опірний елемент. Завдяки тому, що ри упритул до заповнення останньої. Наступне в цьому пристрою видавлювання заготовки продавлювання вже зміцненого середовища з відбувається в умовах дії сил усебічного стиску, додаткової камери крізь фільєру потребує приклавідбувається підвищення дисперсності структури, дання додаткових зусиль до пуансона, що веде до яка формується у заготовці, без підвищення зростання тиску у камері протидії та, відповідно, у концентрації мікротріщин. робочій камері. Усе це обумовлює створення Проте підвищення сил усебічного стиску у більш високих сил усебічного стиску, що веде до пропонованому пристрою (для підвищення створення більш високодисперсної структури. дисперсності структури заготовки) обмежено На кресленні зображений пропонований міцністю матриці. пристрій для здійснення пропонованого способу В основу винаходу поставлене завдання ствоотримання наноструктурних металів та сплавів. рити такі спосіб та пристрій для отримання наноПристрій містить робочу камеру 1 із пуансоном 2 структурних металів і сплавів, які у порівнянні з та матрицею 3, заповненою пластичним відомими способом та пристроєм дозволяли б проміжним середовищем 4. Пристрій містить також отримувати метали і а сплави з більш високими заповнену додатковим пластичним проміжним механічними характеристиками. середовищем 5, здатним до зміцнення у процесі Поставлене завдання вирішується у способі екструзії, камеру протитиску 6, сполучену з робоотримання наноструктурних металів та сплавів, чою камерою крізь матрицю 3, та додаткову каякий включає деформування заготовки при низьмеру 7 із фільєрою 8. Ця додаткова камера 7 споких температурах екструзією з використанням лучена з камерою протитиску 6 крізь установлену пластичного проміжного середовища. Згідно з вив останній додаткову матрицю 9. Робоча камера 1 находом екструзію проводять в умовах прикларазом із камерою протитиску 6 має можливість дання до заготовки протитиску, який створюють спільного співвісного переміщення відносно пластичним додатковим проміжним середовищем, додаткової камери 7.Додаткова камера 7 встачастину якого зміцнюють у процесі екструзії. новлена на опорний елемент 10. Усі описані Поставлене завдання вирішується також у деталі розміщені у судині 12 з холодоагентом 13. пристрої для отримання наноструктурних металів Підготовку пристрою до роботи здійснюють та сплавів, який містить розміщену у судині з низьтак. У робочу камеру 1 поміщають матрицю 2, у котемпературним холодоагентом робочу камеру з яку вводять конусну частину заготовки 11, після пуансоном та матрицею, заповнену твердим плачого заповнюють вільний простір камери 1 пластичним проміжним середовищем, а також опорстичним проміжним середовищем 4. Потім заповний елемент. Згідно з винаходом пристрій має нюють пластичним додатковим проміжним серерозташовані між робочою камерою та опорним довищем 5, здатним до зміцнення у процесі елементом камеру протитиску та додаткову камеекструзії, камеру протитиску 6, уводять в неї дору з фільєрою. При цьому камера протитиску сподаткову матрицю 9. Додаткову камеру 7 із лучена з робочою камерою крізь згадану матрицу, фільєрою 8 ставлять на опорний елемент 10, увозаповнена пластичним додатковим проміжним дять її у камеру протитиску 6 і усі елементи у зборі середовищем, яке здатне до зміцнення у процесі розміщують у судині 12. Після заповнення згаданої екструзії. Ця камера має разом з робочою камесудини низькотемпературним холодоагентом рою можливість спільного співвісного перемещенпристрій ставлять у прес (на кресленні не показа 5 75155 6 ний) [4]. Як пластичне проміжне середовище у зростання тиску у робочій камері 1 до такої велиробочій камері 1 і в камері протитиску 6 викоричини, поки різність тисків у цієї камері й камері стовують індій. протитиску 6 не буде мати величину, достатню Робота пристою відбувається так. При русі пудля продавлювання крізь матрицю 3 заготовки 11. ансона 2 униз він діє на пластичне проміжне сереНа протязі усього процесу екструзії екструдат довище 4, яке крізь заготовку 11 та матрицю 3 (матеріал заготовки 11, який пройшов крізь матрипередає зусилля на пластичне додаткове середоцю 3), який потрапляє до камери 6, витискує з кавище 5 у камері протитиску 6. Це середовище при мери протитиску 6 пластичне додаткове проміжне досяганні певного тиску починає продавлюватись середовище 5 крізь додаткову матрицю 9 у камеру крізь додаткову матрицю 9 камери протитиску 6 у 7. З камери 7 вже зміцнений індій витискується додаткову камеру 7. Тиск у середовищі 5 при цьокрізь фільєру 8. Зусилля, необхідні для продавлюму відносно невеликий (1...2 Кбар) та вання середовища крізь згадані матрицю 9 та визначається діаметром вічка матриці 9. Разом із фільєру 8, визначають величину протитиску. Маюпуансоном 2 пересувається робоча камера 1 та чи комплект змінних матриць і фільєр, можна закамера протитиску 6 у напрямку до опорного еледавати необхідні величини протитиску. Якщо замента 10. При цьому додаткова камера 7, пересустосовувати як пластичне середовище індій, ваючись разом із додатковою матрицею 9 величина протитиску досягає 25...30 Кбар, що назустріч пуансону 2, заповнюється продавленим забезпечує отримання високодисперсної структури крізь матрицю 9 та зміцненим середовищем 5. (наноструктури) обробленого металу. Коли камера 7 заповниться повністю, тиск у ній Приклад. Для здійснення пропонованого спопочне підвищуватись. Зріст тиску буде продовжусобу за допомогою пропонованого пристрою як ватись до тих пір, доки не стане достатнім для матеріал заготовки використовували сталь продавлювання зміцненого середовища 5 крізь X18Н10Т. Як пластичне проміжне середовище і фільєру 8. При цьому рівень тиску у камері 7 стає додаткове пластичне проміжне середовище викозначно більшим, ніж рівень тиску, за яким середористовували індій. Деформування заготовки вище 5 продавлюється крізь матрицю 9 при екструзією проводили при 77К. В результаті були заповненні додаткової камери 7, тому що середоотримані зразки, розмір структурних елементів вище, яке потрапляє у цю камеру, зміцнюється при яких складав 80... 100 нанометрів, границя проходженні крізь матрицю 9 і тому має більш виплинності - 2200 МПа. соку границю плинності. В результаті ще до приТаким чином, пропоновані спосіб та пристрій кладання до заготовки 11 зусиль для її екструзії, дозволяють отримувати, у порівнянні з відомим тиск у робочій камері 1 і камері 6 збільшується до способом та пристроєм, наноструктурні метали і 30 Кбар. У міру подальшого руху пуансона 2 камесплави, які мають більш високі механічні характера 6, яка переміщується одночасно з ним, досягає ристики. опорного елемента 10. Відбувається подальше Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601