CC BY
46
УДК 621.762
ПРОБЛЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ГУБЧАТЫХ ПОРОШКОВ ТИТАНА
А.Ф. Ильющенко, докт. техн. наук, Л.П. Пилиневич, докт. техн. наук, В.В. Савич, канд. техн. наук (ГНУ «Институт порошковой металлургии»
НАН Беларуси, e-mail:savich@pminstitute.by)
Показано, что из губчатых порошков титана можно получать пористые материалы в широком диапазоне значений пористости и размеров пор. Приложение давления при формовании через эластичную среду позволяет избежать пластической деформации поверхностного слоя и практически не изменяет интегральную пористость образцов, но несколько увеличивает проницаемость, средние размеры пор и уменьшает разницу между средними и максимальными порами, что повышает регулярность структуры материала.
Ключевые слова: губчатый титан, пористые порошковые материалы, бипорис-тая структура, формование, спекание порошка, вакуум, атмосфера аргона, механическая прочность, применение.
Problems of Production of Porous Materials in Spongy Titanium Powders. A.Ph. Ilushchenko, L.P. Pilinevich, V.V. Savich.
The paper shows the possibility of production of porous materials in spongy titanium powders, with the materials having a wide range of porosity values and pore sizes. Application of pressure through the elastic media during forming allows avoidance of plastic deformation of the surface layer and does not practically change integral porosity of samples, but increases slightly permeability, mean pore sizes and reduces a difference between mean and maximal pores, that improves regularity of a material structure.
Key words: spongy titanium, porous powder materials, biporous structure, forming, powder sintering, vacuum, argon atmosphere, mechanical strength, application.
Технически чистый титан и титановые сплавы - один из самых совершенных и перспективных материалов современной техники, в которых удачно сочетаются высокая коррозионная стойкость в большинстве жидкостей и газов (в том числе и при повышенных температурах) и биосовместимость с тканями организма человека при одновременном слабом бактерицидном эффекте, малый удельный вес (почти в 2 раза легче сталей), высокие механическая прочность и пластичность, легко регулируемые в широком диапазоне легированием, обработкой давлением, гидрированием. Металлургия титана, порошковая или гранульная металлургия титана связаны с созданием С.Г. [Глазуновым и освоением в ОАО ВИЛС (Москва), затем в НПО «Композит» (г. Королев) технологии получения сферических порошков распылением в вакууме или в защитной атмосфере методом плавящегося вращающегося электрода [1]. Как правило,
пористые материалы получают спеканием свободно насыпанного сферического порошка (гранул) в графитовой или иной стойкой форме в вакууме [2]. Губчатые порошки титана по сравнению со сферическими являются более технологичными - могут легко формоваться в пористые или компактные изделия и заготовки традиционными методами прессования в металлической пресс-форме, холодным изостатическим прессованием в эластичной оболочке [3, 4]. Как правило, такие порошки получают механическим измельчением губки - полуфабриката титанового производства [5].
Титановые сплавы в пористом либо компактном виде, а часто и их комбинации широко используются в современной технике для производства: фильтров очистки жидких пищевых продуктов и фармацевтических средств, питьевой воды и напитков, химических продуктов; элементов и конструкций ор-
топедических и дентальных имплантатов, а также других изделий медицинской техники. Широкое использование эти материалы нашли в аэрокосмической технике и судостроении, перспективным является их применение в производстве новых поколений автомобилей XXI века, в том числе гибридных, электро-и даже традиционных конструкций, вследствие снижения массы, а, значит, расхода топлива и выброса вредных веществ. Таким образом, известно достаточно много технологических приемов получения композиционных материалов из сферических, электролитических и губчатых порошков титана, отдельным аспектам которых посвящено множество работ отечественных и зарубежных авторов. Однако эти и иные исследования имеют локальный характер, посвящены довольно узким частным проблемам и не позволяют оценить в полной мере достоинства и недостатки тех или иных методов получения изделий с конкретными эксплуатационными свойствами, оптимальными для конкретного назначения. Кроме того, по мнению авторов, объем исследований губчатых порошков титана ограничен и касается, в основном, технологических свойств и грансостава.
Цель данной работы - исследование морфологии и микроструктуры поверхности губчатых частиц порошка титана, влияния этой морфологии на свойства пористых спеченных материалов из них, определение возможных направлений расширения диапазона доступных значений пористости и размеров пор, а в конечном итоге - повышения комплекса эксплуатационных характеристик пористых материалов и изделий.
Объектом исследования служили порошки титана марки ТПП производства ОАО «ВСМПО-Ависма» и спеченные пористые порошковые материалы (ППМ) из них.
Проведенный в работе [6] анализ свойств пористых материалов позволил разработать их классификацию, выявившую определяющее влияние свойств исходных порошков, в том числе и формы частиц, на свойства поровой структуры материала - размеры пор, пористость, а их, в свою очередь, на фильтрующие, капиллярные и другие эксплуатационные характеристики материала и из-
делия. В наших исследованиях [7, 8] предложено для оценки формы частиц порошков традиционного диапазона размеров (401000 мкм) использовать фактор формы Салтыкова (РР), определяемый как отношение периметра круга, равновеликого площади рассматриваемого изображения частицы, периметру этого изображения. С помощью фактора обобщены данные работ [9-12] и получены безразмерные параметры А, В и С, связывающие параметры поровой структуры ППМ с размерами частиц исходных порошков и их фактором формы [7, 8]. Показно, что коэффициент проницаемости и средний размер пор уменьшаются, а максимальная высота капиллярного подъема жидкости - увеличивается с уменьшением значений РР.
Анализ и сопоставление свойств порошков титана разной формы показал, что фактор формы РР у губчатых частиц порошка титана находится в пределах 0,31-0,40, а у сферических составляет 1,0. Пикнометричес-кая плотность губчатых порошков 44854510 кг/м3 несколько ниже, чем сферических - 4240-4400 кг/м3, а насыпная плотность более чем в 2 раза меньше (11601200 кг/м3) по сравнению с насыпной плотностью сферического порошка (25802700 кг/м3). Результаты исследований морфологии поверхности губчатых частиц титана марки ТПП представлены на рис. 1-3.
Из рис. 1 (а, б) видно, что поверхность частиц губчатого порошка титана марки ТПП покрыта хаотической сетью микротрещин шириной 2-5 мкм, при этом трещины в свою очередь покрыты микровыступами в виде относительно крупных чешуек с размерами менее 1 мкм (рис. 1, б). Такая развитая структура поверхности частиц обеспечивает их высокие технологические свойства - прес-суемость, формуемость без использования связующего, позволяет получать в готовом изделии без применения порообразователя повышенную пористость. Кроме того, развитая поверхность частиц, сохраняющаяся и в спеченном пористом материале, обеспечивает высокие сорбционные характеристики.
На поверхности губчатых частиц титана вследствие особенностей технологии их получения магнийтермическим методом наблюда-
Рис. 1. Морфология поверхности частиц порошка губчатого титана марки ТПП-6 при различных увеличениях:
а - х200; б - х5000
Рис. 2. СЭМ-фотография скола поверхности губчатой частицы титана марки ТПП-6, х100000
ется плотный и относительно толстый (до 100 нм) слой оксида титана (см. рис. 2), который в десятки раз превышает толщину слоя оксида (0,3-3 нм), образующегося на поверхности сферических частиц, распыляемых в вакууме или в защитной атмосфере. При этом на оксидном слое наблюдается густая сеть неглубоких нанотрещин, каналов (см. рис. 3), создающая специфическую текстуру поверхности частицы и соответственно поверхности
Рис. 3. СЭМ-фотография поверхности губчатой частицы титана марки ТПП-6, х100000
поры полученного из таких частиц материала. Как показали последующие исследования, эти две обнаруженные особенности текстуры поверхности ППМ из губчатых частиц титана решающим образом определяют взаимодействие с ним газа и жидкости, биологических сред. Полученные из разных порошков титана ППМ имеют также и разные свойства. ППМ из сферических порошков титана вследствие их меньшей удельной поверхности
обладают более высокой коррозионной стойкостью, жаростойкостью по сравнению с ППМ из губчатых порошков. Гладкая поверхность сферических частиц титана (и, следовательно, пор ППМ) облегчает регенерацию фильт-роэлементов. На рынке представлены сферические порошки разных сплавов титана, что позволяет получать из них ППМ повышенной прочности. В тоже время существует проблема изготовления из сферических порошков крупногабаритных изделий из ППМ, изделий сложной формы, связанная с ограничениями в размерах оснастки для спекания, трудностями извлечения из нее спеченной заготовки, браком из-за усадки. ППМ из губчатых порошков титана более технологичны и дешевы, легко формуются в различные изделия известными методами прессования при относительно низких давлениях. Губчатые порошки позволяют вводить в шихту гранулы нейтрального удаляемого порообразователя и получать ППМ удовлетворительной прочности с пористостью до 0,6-0,8, что недостижимо для ППМ из сферических порошков. ППМ из губчатых порошков титана толщиной до 1-2 мм достаточно пластичны, что позволяет из заготовок относительно простой формы получать сложные изделия, соединять с компактными закладными элементами, фланцами и т.п. завальцовкой в них ППМ.
Традиционная технология изготовления ППМ из губчатого порошка титана включает операции прессования в металлической пресс-форме и спекания в вакууме или в аргоне. При этом недостатком такой технологии является значительная неравномерность распределения пористости и проницаемости по площади изделия (особенно при соотношении диаметра к высоте больше 20-25), связанная с неравномерностью засыпки относительно тонкого слоя порошка на поверхность пуансона большой площади, с межчастичным трением и трением частиц по поверхности пуансонов, непараллельностью верхней и нижней плит пресс-блока. Другой недостаток технологии - меньшие размеры пор и пористость на поверхности ППМ по сравнению с его внутренним объемом, что связано с пластической деформацией частиц порошка на поверхности прессовки вследствие высоких
давлений при контакте с твердой поверхностью пуансонов (рис. 4, а).
б
Рис. 4. Микроструктура ('100) поверхности ППМ из губчатого порошка титана с размером частиц 0,4-0,63 мм, полученного прессованием металлическими пуансонами (а) и через эластичные прокладки (б)
Известны методы сухого изостатического прессования [4] и метод гидродинамического прессованя [13, 14]. В данных методах формование осуществляется под давлением, передаваемым на порошок через эластичную оболочку - резиновую, полиуретановую и т.п. В работе [15] показано, что эластичная среда обеспечивает равномерное распределение давления на внешней поверхности прессовки, не деформируя частицы поверхностного слоя и оставляя тем самым открытые поры (рис. 4, б).
Данный эффект распределения нагрузки при прессовании по поверхности частиц порошка эластичной средой позволил нам усовершенствовать традиционную технологию прессования в жесткой матрице изделий типа диск или пластина. Для этого между
пуансонами и порошком размещают эластичные прокладки, например из полиуретана, толщина которых соизмерима с толщиной прессуемого диска, а сечение соответствует сечению пуансонов. Наличие эластичных прокладок между пуансонами и прессуемой шихтой позволяет равномерно распределить давление по поверхности губчатых частиц порошка, избежать их раздавливания во внешнем слое и тем самым уменьшения размеров пор и пористости в нем по сравнению с внутренним объемом изделия. Для сравнения на рис. 5 приведены фрагменты поверхности ППМ, полученных традиционным прессованием порошка титана марки ТПП в жесткой матрице стальными пуансонами (а) и в этой же матрице при использовании эластичных прокладок (б).
Представленные на рис. 5 фотографии были получены с помощью цифровой камеры Hewlett-Packard hp 715 с одного расстояния
■ •v-vä.-'-I-T':
перпендикулярно поверхности дисков. Затем с помощью программы Adobe Photoshop был искусственно повышен контраст и резкость сфокусирована в плоскости поверхности частиц. Из рис. 5 хорошо видно, что металлический пуансон сильно деформирует вершины отдельных частиц порошка в поверхностном слое засыпки (а), а эластичная прокладка распределяет давление таким образом, что вершины частиц порошка на поверхности прессовки практически не деформируются (б). Таким образом, в первом случае получается небольшое число контактных площадок относительно большой площади (до 2/3-1 среднего размера частиц порошка), а во втором -множество точечных контактов, число которых соответствует количеству частиц порошка в поверхностном слое ППМ.
В таблице приведены свойства ППМ, полученных при одинаковом давлении прессова-
Рис. 5. Фрагменты поверхности ППМ из губчатого порошка титана с размером частиц -0,63+0,4 мм после прессования металлическим пуансоном (а) и через эластичную оболочку (б), х10. Повышенный контраст
Свойства ППМ, полученных прессованием губчатых порошков титана
Размеры частиц D, мм ч' Пористость П, отн. ед. Размеры пор, мкм Коэффициент Предел прочности при сжатии, МПа
D max D ср проницаемости Кх1013, м2
В металлической пресс-форме
-0,1+0,063 0,35-0,38 22-30 13-20 9-26
-0,16+0,1 0,36-0,39 36-45 22-27 14-33
-0,2+0,16 0,36-0,39 49-60 32-41 57-80
-0,315+0,2 0,37-0,40 63-80 47-60 85-150 70-90
-0,4+0,315 0,38-0,41 86-105 64-75 160-205
-0,63+0,4 0,38-0,41 115-135 78-90 215-360
Через прокладки из полиуретана
-0,1+0,063 0,36-0,38 24-32 18-26 18-28
-0,16+0,1 0,36-0,38 35-44 29 -37 20-37
-0,2+0,16 -0,315+0,2 0,37-0,39 0,37-0,40 52-63 65-78 39-48 53-66 65-94 96-170 70-90
-0,4+0,315 0,38-0,41 89-109 72-88 190-234
-0,63+0,4 0,39-0,41 119-139 89-103 250-397
нием металлическим пуансоном и через эластичную среду губчатых порошков титана.
Как видно из сравнения данных таблицы, применение эластичного материала, предохраняющего от деформации частицы порошка на поверхности прессовок, практически не изменяет интегральную пористость образцов, но несколько увеличивает проницаемость, средние размеры пор и уменьшает разницу между средними и максимальными порами, что повышает регулярность структуры ППМ.
Традиционной технологией порошковой металлургии получить поры с размерами >1,0-1,2 мм затруднительно [16]. Однако для ряда применений (медицинские имплантаты, механические осушители технических газов и пневмосистем, конструктивные элементы летательных аппаратов) необходимо получать ППМ с такими и даже большими размерами пор. Вследствие низкого удельного веса, хорошей биосовместимости, оптимального сочетания физико-химических и теплофизичес-ких свойств такие ППМ следует получать из порошка технически чистого титана.
Известен ряд способов увеличения пористости ППМ из порошка титана: введение в качестве наполнителей стеарата цинка и сернистого молибдена [5]; технического стеарина [17, 18]. Другая технология повышения пористости титановых ППМ использует эффект Киркендала - рост объема прессовок при спекании за счет неравенства коэффициентов гетеродиффузии и образования интерметаллических соединений при введении до 6 % А1 и Бп [19]. Однако все эти известные процессы позволяют повышать пористость ППМ максимум до 50-60 %, почти не увеличивая размеры пор выше 0,7-0,8 среднего размера частиц исходного порошка титана. В работе [20] для получения размеров пор титановых ППМ существенно больше размера частиц предложено предварительно формовать из мелкого порошка и спекать пористую заготовку, затем подвергать ее размолу. После рассева из крупных гранул формуют ППМ с порами 100-150 мкм, в то время как размеры частиц исходного порошка составляют всего лишь 5-10 мкм. Следует при этом отметить, что в работе [20] приведены и
отрицательные результаты попыток использования для повышения пористости и размеров пор улетучивающегося порообразовате-ля - двууглекислого аммония, так как авторам не удалось предотвратить в процессе спекания коробления и растрескивания деталей.
В работе [21] описана технология получения высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ) прессованием мелкого (40-45 мкм) порошка титана с гранулами улетучивающегося наполнителя - карбамида сферической и граненой формы. Исследовано влияние нагрева (170 °С) и вида компактирования с наполнителем и без него на содержание водорода, кислорода и азота в ППМ, имеющем пористость 75-80 % и размеры пор больше 1 мм.
Исходя из нашего опыта, а также в соответствии с рекомендациями авторов работ [17, 18, 21-23] в качестве улетучивающегося при спекании наполнителя использовали карбамид технический. С применением карбамида нами была воспроизведена технология, описанная в работе [21]. При этом она имела несколько особенностей. Мелкий порошок титана (40-63 мкм) смешивали с гранулами карбамида ручным смесителем с добавкой этанола или ацетона для плакирования гранул частицами металлического порошка. Прессовали еще влажную шихту. Прессовки не менее 24 ч выдерживали при комнатной температуре для удаления остатков жидкости. Процесс спекания проводили в 2 этапа. Предварительное спекание осуществляли в аргоне при температуре 950-1000 °С в течение 1 ч. При температуре 200 °С прессовки выдерживали для удаления карбамида. Окончательное спекание проводили в вакууме при температуре 1050-1100 °С также в течение 1 ч. Свойства полученных ППМ из порошка титана соответствовали описанным в работе [21]. Однако пористая структура была менее однородной, а технология смешивания мелкого порошка титана с крупными гранулами карбамида оказалась несовершенной и не избавляла от сегрегации.
Для решения задач по интенсификации тепло- и массопереноса, в том числе и в медицинской технике, перспективными явля-
ются ППМ из порошка титана с бипористой структурой, содержащие распределенные по объему структуры изолированные поры размерами 1-1,5 мм, которые сообщаются друг с другом через поры размерами на два порядка меньше (10-30 мкм и менее). В ППМ подобного типа крупные поры являются емкостями-накопителями для жидкого или геле-образного теплоносителя, лекарственного препарата, сорбента и т.п., а мелкие поры пролонгируют выделение данного вещества в окружающую среду, повышая тем самым эффективность работы устройства с бипори-стой структурой ППМ.
Для решения указанной задачи нами был разработан процесс получения описанного выше типа ППМ [24-26]. Процесс включает в себя все описанные выше технологические операции, однако объемное содержание гранул карбамида не превышало 40 %. На рис. 6 представлена фотография шлифа ППМ с би-пористой структурой с изолированными крупными порами, а на рис. 7 - зависимость
Рис. 6. Шлиф ППМ с бипористой структурой, полученного из порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм при давлении прессования 28 МПа и объемном содержании 40 % гранул карбамида размерами 2,0-3,0 мм, х20
интегральной пористости от давления прессования и объемного содержания гранул карбамида размерами 2,0-3,0 мм.
Вызывает практический интерес получение из мелкого порошка титана ППМ с повышенными пористостью и проницаемостью при относительно небольшом увеличении сред-
с[
0)
1 I-
о
л" но о
о.
0 с
о; со
1
л с;
аз
о. |_
си ь-
I
0,75
0,65
0,55
0,45
0,35
-0 1- 20 % <-40% к- 60 %
0
40
80
120
Давление прессования, МПа
Рис. 7. Зависимость интегральной пористости ППМ с бипористой структурой из порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм от давления прессования и объемного содержания гранул карбамида размерами 2,0-3,0 мм
них размеров пор, что должно быть весьма перспективно для использования подобных материалов в качестве фильтров. На рис. 810 представлены зависимости пористости, средних размеров пор и коэффициента проницаемости ППМ из губчатого порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм от давления прессования и объемного содержания наполнителя - карбамида с размерами
Рис. 8. Зависимость пористости ППМ от давления прессования порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм и объемного содержания карбамида с размерами частиц 200-315 мкм
300
2
^
250
о.
о
с 200
а.
си
со 150
03
о.
100
I
си
о. 50
О
-О-0 -0-20%
-Л-40% -О- 60 %
--О
О 40 80 120
Давление прессования, МПа
Рис. 9. Зависимость среднего размера пор ППМ от давления прессования порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм и объемного содержания карбамида с размерами частиц 200-315 мкм
Рис. 10. Зависимость коэффициента проницаемости ППМ от давления прессования порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм и объемного содержания карбамида с размерами частиц 200-315 мкм
частиц 200-315 мкм. На рис. 11 приведена фотография шлифа ППМ из порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм при давлении прессования 28 МПа и объемном содержании 40 % карбамида с размерами частиц 200-315 мкм.
Нами был разработан свой вариант процесса получения ячеистого ППМ из крупного губчатого порошка титана. В качестве исходного использовали порошок с размерами
Рис. 11. Шлиф ППМ из порошка титана с размерами частиц 63-100 мкм при давлении прессования 28 МПа и объемном содержании 40 % карбамида с размерами частиц 200315 мкм, ' 50
частиц 630-1000 мкм, который легко перемешивался с гранулами карбамида размерами 2,0-3,0 мм. После сухого или мокрого (в присутствии этанола или ацетона) прессования достаточно в аргоне провести при температуре 250-350 °С удаление карбамида. Спекание в вакууме лучше проводить при температуре 1100-1150 °С в течение 1,52 ч. Структура ППМ при этом получается также ячеистой со средними размерами пор больше 1 мм (рис. 12).
4*.
Рис. 12. Микроструктура ППМ из порошка титана с размерами частиц 630-1000 мкм. Давление прессования 56 МПа. Содержание карбамида 60 %, х10
На рис. 13, а приведены зависимости пористости ППМ из порошка титана с размером частиц 630-1000 мкм от давления прессования и содержания гранул карбамида, а на рис. 13, б - зависимости среднего размера пор этих ППМ от тех же технологических параметров. Размеры пор вследствие их больших значений измеряли металлографическим методом.
с£
Ф
I I-О
л" н
о о
о. о с о; аз т .а с; го о.
I—
ш
II
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
[ -о-о -о- 20 % -Л-40% -о-60%
40
80
120
Давление прессования, МПа а
гранулы являются промежуточным продуктом, из которого последующим размолом получают промышленный порошок марки ТПП. На рис. 14 показана структура такого ППМ, а на рис. 15 - зависимости размеров пор ППМ от давления прессования.
Рис. 14. Микроструктура ППМ из гранул титановой губки ТГ с размерами частиц 2000-3000 мкм. Давление прессования 56 МПа, х10
700
о. о с
15 О.
си ^
со ГО О.
600
500
400
300
200
-о-о, р
V
ч
Рис. 13. Зависимости интегральной пористости (а) и среднего размера пор (б) ячеистых ППМ из порошка титана с размером частиц 630-1000 мкм от давления прессования и объемного содержания гранул карбамида
Разработан вариант получения ППМ прессованием и спеканием гранул титановой губки марки ТГ размерами 2000-3000 мкм. Эти
0 40 80 120
Давление прессования, МПа
Рис. 15. Зависимости размеров пор ППМ от давления прессования гронул титановой губки ТГ с размерами частиц 2000-3000 мкм без добавок порообразователя
На рис. 16 приведены зависимости интегральной пористости ППМ, полученных прессованием гранул титановой губки ТГ с размерами частиц 2000-3000 мкм и губчатого порошка титана ТПП с размерами частиц 6301000 мкм без добавок порообразователя.
Рис. 16. Зависимость интегральной пористости ППМ, полученных прессованием гранул титановой губки ТГ с размерами частиц 2000-3000 мкм и губчатого порошка титана ТПП с размерами частиц 630-1000 мкм без добавок порообразователя
Из рис. 15 и 16 видно, что диапазон пористости и размеров пор ППМ, полученных из гранул титановой губки ТГ, делает их вполне конкурентоспособными ППМ, полученным из губчатого порошка титана ТПП, поскольку стоимость губки ниже стоимости порошка. При этом практически линейная зависимость пористости ППМ из губки ТГ от давления прессования объясняется преимущественным разрушением собственно частиц губки при приложении давления, а не их уплотнением.
Исследовано влияние атмосферы спекания на механическую прочность пористого титана при растяжении. Усредненные значения ав для образцов, спеченных в вакууме, составили 16,5 МПа, а для образцов, спеченных в аргоне - 8,9 МПа. Таким образом, образцы, спеченные в вакууме, имеют механическую прочность в 1,85 раза выше, чем образцы, спеченные в атмосфере аргона. Это объясняется тем, что при спекании в вакууме с большей полнотой и скоростью протекают процессы высокотемпературного крипа и дегазации прессовок от адсорбированных поверхностью частиц
порошка газов, особенно от водорода, чего нельзя достичь при спекании в аргоне.
Выводы
1. Исследована морфология губчатых частиц порошка титана марки ТПП методами СЭМ. Показано, что частицы губчатого порошка титана имеют развитую поверхность в виде мелких чешуек с размерами менее 1 мкм, что обеспечивает высокие сорбционные характеристики материала. Кроме того, на поверхности чешуек содержатся оксиды титана, которые обеспечивают слабый, но выраженный бактерицидный эффект, что может быть использовано при получении изделий для аэрации, фильтрации, а также изделий медицинского назначения.
2. Разработана технология получения ППМ с бипористой структурой методами: формования и спекания гранул титана (размер частиц 2-3 мм); формования и спекания порошка титана (размер частиц 630-1000 мкм; 4063 мкм; 63-100 мкм) с гранулами (размер частиц 2-3 мм) и порошком (размер частиц 200-315 мкм) порообразователя - карбамида.
3. Показано, что можно получать из гранул титановой губки ППМ, обладающие меньшей стоимостью, чем ППМ из губчатого порошка титана марки ТПП, при этом имеющие сопоставимые с последними диапазоны пористости и размеров пор.
4. Исследовано влияние атмосферы спекания на механическую прочность ППМ из губчатого порошка титана при растяжении. Показано, что образцы, спеченные в вакууме, имеют механическую прочность в 1,85 раза выше, чем образцы, спеченные в атмосфере аргона.
5. Разработанные материалы используются в качестве фильтроэлементов очистки расплавов полимеров; фильтров-влагомаслоот-делителей пневмосистем; фильтроэлементов систем гидропривода; фильтров производства медпрепаратов, пищевых продуктов, очистки дизельного топлива, сепарации водяного пара и масляных аэрозолей из газового потока; хирургических имплантатов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Глазунов С.Г., Белоцерковская К.М. Порошковая металлургия титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1989. - 136 с.
2. Свойства пористых порошковых материалов/ Шелег В.К., Капцевич В.М., Савич В.В. и др.// Порошковая металлургия. 1988. № 7. С. 74-80.
3. Формирование структуры и свойств пористых порошковых материалов/Витязь П.А., Кацпе-вич В.М., Косторнов А.Г. и др. - М.: Металлургия. 1993. - 240 с.
4. Сухое изостатическое прессование уплотняемых материалов/Реут О.П., Богинский Л.С., Пе-тюшик Е.Е. - Минск: Дэбор, 1998. - 258 с.
5. Порошковая металлургия титана. Устинов В.С., Олесов Ю.Г., Антипин Л .Н., Дрозденко В.А. - М.: Металлургия, 1973. - 248 с.
6. Классификация свойств пористых материалов/Витязь П.А., Шелег В.К., Капцевич В.М., Са-вич В.В.//Порошковая металлургия. 1986. № 12. C. 72-76.
7. Капцевич В.М., Шелег В.К., Сорокина А.Н., Савич В.В., Мазюк В.В. Влияние морфологии частиц исходных порошков на свойства пористых материалов//Порошковая металлургия. 1990. № 4. С. 62-68.
8. Влияние свойств исходных порошков на структурные характеристики пористых материалов/ Шелег В.К., Капцевич В.М., Сорокина А.Н., Савич В.В.//Порошковая металлургия. 1992. № 2. C. 47-52.
9. Шелег В.К., Капцевич В.М., Сорокина А.Н. и др. Исследование распределения пор по размерам в пористых порошковых материалах различными методами//Порошковая металлургия. 1987. № 3. С. 57-59.
10. Капцевч В.М., Шелег В.К., Сорокина А.Н. и др. Сравнение результатов измерения пористости различными методами//Порошковая металлургия. 1989. № 2. C. 74-80.
11. Шелег В.К., Капцевич В.М., Сорокина А.Н. и др. Свойства пористых порошковых материа-лов///Порошковая металлургия. 1988. № 7. C. 74-80.
12. Капцевич В.М., Шелег В.К., Сорокина А.Н. и
др. Определение распределения пор по размерам и пористости по шлифам порошковых ма-териалов///Заводская лаборатория. 1990. Т. 56. № 2. C. 64-67.
13. Роман О.В., Мальцев А.А., Шмурадко В.Т. Прессование осесимметричных изделий гидровзрывным методом//Порошковая металлургия. 1978. Вып. 2. C. 3-7.
14. Роман О.В. Теория, технология и оборудование по использованию импульсных нагрузок для получения новых материалов///Порошко-вая металлургия. 1995. Вып. 17. C. 17-26.
15. Savich V.V., Pilinevich L.P., Tumilovich M.V. Comparison of porous material properties made from sponge titanium powders produced by different methods///Proceedings of the 2004 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition.
- Vien, Austria, 17-21 October, 2004. V. 4. P. 152-157.
16. Витязь П.А., Капцевич В.М., Шелег В.К. Пористые порошковые материалы и изделия из них. - Мн.: Вышэйшая школа, 1987. - 155 c.
17. Гидравлические характеристики пористых порошковых материалов на основе титана/Кос-торнов А.Г., Галстян Л.Г., Мнацаканян С.А., Ага-ян С.М.//Порошковая металлургия. 1986. № 8. C. 53-56.
18. Физико-механические свойства пористых порошковых материалов на основе титана/Кос-торнов А.Г., Галстян Л.Г., Мнацаканян С.А., Ага-ян С.М.//Порошковая металлургия. 1986. № 11. C. 53-56.
19. Хромов В.Г. Влияние алюминия и олова на процесс спекания пористого титана//Порошковая металлургия. 1979. № 1. C. 19-22.
20.Технология получения и свойства пористых материалов из сплавов титан-молибден/ Аренсбургер Д.С., Пугин В.С., Федорченко И.М. //Порошковая металлургия. 1970. № 12. C. 39-42.
21. Buchkremer H.-P. Manufacturing and Characterisation of low Density Titanium Parts// Proceedings of the 1998 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition - Granada, Spain, October 18-22, 1998. V. 5. P. 189-194.
22. Солонин С.М., Слепцова Н.П., Чернышев Л.И. Определение размеров пор фильтровых материалов из несферических порошков/порошковая металлургия. 1971. № 1. C. 38-44.
23. Лунин Л.Е., Шеремет В.Е., Косторнов А.Г., Слепцова Н.В. Влияние совместного размола и смешивания порообразователя с металлическим порошком на структуру пористого материала/порошковая металлургия. 1983. № 4. C. 15-18.
24. Porous Materials with gradient and biporous Structure, Methods of their Production/ Illyuschenko A.F., Savich V.V., Pilinevich L.P., Rak A.L.//Proceedings of 15th International Plansee Seminar: Powder Metallurgical High Performance Materials. V. 3. P. 248-261.
25. Савич В.В. Пористые материалы из губчатого порошка титана - технология, свойства, при-менение//Труды международной научно-технической конференции «Научные идеи С.Т. Киш-кина и современное материаловедение», 2526 апреля 2006 г. - М.: ВИАМ, 2006. C. 323329.
26. Савич В.В. Пористые и композиционные материалы на основе порошков титана: технологии получения и основные свойства/порошковая металлургия. 2008. Вып. 31. C. 214-238.
