CZ302016B6

Tough-coated hard powders and sintered articles thereof

Abstract

A sintered material and the tough-coated hard powder (TCHP) to make such a material is comprised of core particles that consist essentially of a first metal compound having the formula MiaXib. (M) is a metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, aluminum, boron and silicon while (X) represents one or more elements selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and oxygen. The letters (a) and (b) represent numbers greater than zero up to and including four. The core particles are surrounded by an intermediate layer consisting essentially of a second metal compound, different in composition from the first metal compound thereby forming coated particles. The material of the intermediate layer has a higher relative fracture toughness than the material comprising the core particles and is capable of bonding with the metal compound(s) forming the core particles and also being capable of bonding with iron, cobalt or nickel. The coated particles are surrounded by an outer layer of iron, cobalt, nickel, their alloys, their mixtures and their intermetallic compounds. The intimate liaison of multiproperty alloys within the TCHP grains allows the combination of normally conflicting sintered article performance characteristics (e.g., strength and hardness) at levels heretofore unseen in the powder metallurgical art.

CZ302016B6, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

Term

Term ended

Expired 13 May 2018, 8.4 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

5 claims: 1 independent, 4 dependent

  1. 1
    PATENTOVÉ NÁROKY 5 1. Slinutý materiál, který zahrnuje množství povlečených jádrových částic, vyznačující se t í m , že vlastní jádrové částice zahrnují první kovovou sloučeninu, která má vzorec M a X b , io kde (M) je kov vybraný ze skupiny sestávající z titanu, zirkonia, hafnia, vanadu, niobu, tantalu, chrómu, molybdenu, wolframu, hliníku a křemíku, (X) představuje jeden nebo více prvků vybraných ze skupiny sestávající z dusíku, uhlíku, bóru a kyslíku a (a) a (b) jsou čísla větší než nula až do čtyř včetně, na každé z těchto jádrových částic je mezilehlá vrstva, která sestává v podstatě z druhé kovové sloučeniny, která je svým složením odlišná od první kovové sloučeniny a má 15 větší relativní lomovou houževnatost, přičemž druhá kovová sloučenina je schopná pojení jednak s první kovovou sloučeninou a jednak s kovem vybraným ze skupiny sestávající z železa, kobaltu a niklu, čímž se vytvářejí povlečené částice, a tuto mezilehlou vrstvu překrývá na povlečených částicích vnější vrstva pojivá, které zahrnuje železo, kobalt, nikl, jejich směsi, jejich slitiny nebo jejich intermetalické sloučeniny.
  2. 2
    Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že povlečené částice mají průměrnou velikost částice menší než 2 pm.
  3. 3
    Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že povlečené částice mají 25 průměrnou velikost částice menší než 1 pm.
  4. 4
    Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má tloušťku po slinování v rozsahu od 5 do 25 % průměru jádrových částic. 30 5. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má tloušťku takovou, že napěťová pole sdružená s dislokacemi v jedné povlečené částici se převádějí touto mezilehlou vrstvou na jádrovou částici bezprostředně sousedící. 6. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má 35 tloušťku po slinovaní v rozsahu od 3 do 200 % průměru jádrových částic. 7. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo má tloušťku po slinování v rozsahu od 3 do 12 % průměru uvedených povlečených částic. 40 8. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivo má tloušťku takovou, že napěťová pole sdružená s dislokacemi v jedné povlečené částici jsou převáděna přes toto pojivo na bezprostředně sousedící mezilehlou vrstvu. 9. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že první kovovou sloučeni45 nu tvoří v podstatě stechiometrická sloučenina. 10. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že první kovová sloučenina sestává v podstatě z kovové sloučeniny vybrané ze skupiny sestávající z TiN, TiCN, TiB 2 , TiC, ZrC, ZrN, VC, VN, A1 2 O 3 , Si 3 N 4 a A1N. 11. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá kovová sloučenina sestává v podstatě z kovové sloučeniny vybrané ze skupiny sestávající z WC a W 2 C. 12. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že části mezilehlé vrstvy 55 a uvedeného pojivá jsou odstraněné pro obnažení vnitřku jádrových částic. - 17CZ 302016 B6 13. Slinutý materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že má lomovou houževnatost větší než kubický nitrid bóru.
  5. 5
    5 14. Slinutý materiál podle nároku 10, vyznačující se tím, že druhá kovová sloučenina mezilehlé vrstvy sestává v podstatě z WC a pojivo překrývající tuto mezilehlou vrstvu na povlečených částicích zahrnuje kobalt nebo nikl. 15. Slinutý materiál zahrnující množství povlečených jádrových částic, vyznačující se ío tím, že jádrové částice sestávají v podstatě z jedné nebo více podmnožin částic kovových sloučenin, kde každá z uvedených podmnožin kovových sloučenin má odlišný vzorec ΜΛ, 15 kde (M) je kov vybraný ze skupiny sestávající z titanu, zirkonu, hafnia, vanadu, niobu, tantalu, chrómu, molybdenu, wolframu, hliníku a křemíku, (X) představuje jeden nebo více prvků vybraných ze skupiny sestávající z dusíku, uhlíku, bóru a kyslíku a (a) a (b) jsou čísla větší než nula až do čtyř včetně, na každé z jádrových částic je mezilehlá vrstva, která sestává v podstatě z odlišné kovové sloučeniny lišící se složením od uvedené řady kovových sloučenin tvořících jádrové 20 částice a má větší relativní lomovou houževnatost, přičemž tato odlišná kovová sloučenina je schopná pojení s kovovými sloučeninami tvořícími jádrové částice a je také schopná pojení s kovem vybraným ze skupiny sestávající z železa, kobaltu a niklu, čímž se tvoří povlečené částice, a mezilehlou vrstvu na uvedených povlečených částicích překrývá pojivo, které zahrnuje železo, kobalt, nikl, jejich směsi, jejich slitiny nebo jejich intermetalické sloučeniny. 16. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že povlečené částice mají průměrnou velikost částice menší než 2 pm. 17. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že povlečené částice mají 30 průměrnou velikost částice menší než 1 pm. 18. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má tloušťku po slinování v rozsahu od 5 do 25 % průměru jádrových částic. 35 19. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má tloušťku takovou, že napěťová pole sdružená s dislokacemi v jedné povlečené částici jsou převáděna přes uvedenou mezilehlou vrstvu na bezprostředně sousedící jádrovou částici. 20. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že mezilehlá vrstva má 40 tloušťku po slinování v rozsahu od 3 do 200 % průměru jádrových částic. 21. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že pojivo má tloušťku takovou, že napěťová pole sdružená s dislokacemi v jedné povlečené částici jsou převáděna přes tuto vnější vrstvu na bezprostředně sousedící mezilehlou vrstvu. 22. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že kovové sloučeniny tvořící jádrové částice sestávají v podstatě ze stechiometrických sloučenin. 23. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že kovové sloučeniny 50 tvořící jádrové částice sestávají v podstatě z kovových sloučenin vybraných ze skupiny sestávající z TiN, TiCN, TiB 2 , TiC, ZrC, ZrN, VC, VN, A1 2 O 3 , Si 3 N 4 a AIN. 24. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že odlišná kovová sloučenina sestává v podstatě z WC. - 18CZ 302016 B6 25. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že části mezilehlé vrstvy a pojivá jsou odstraněné pro obnažení vnitřku jádrových částic. 26. Slinutý materiál podle nároku 15, vyznačující se tím, že má lomovou houževnatost větší než kubický nitrid bóru. 27. Slinutý materiál skládající se z množství povlečených jádrových částic, vyznačující se tím, že jádrové částice sestávají v podstatě z kubického nitridu bóru, na každé z těchto jádrových částic je mezilehlá vrstva, která sestává v podstatě z WC a která má tloušťku po slinování v rozsahu od 5 do 25 % průměru jádrových částic, a tato mezilehlá vrstva je překrytá pojivém zahrnujícím železo, kobalt, nikl, jejich směsi, jejich slitiny nebo intermetalické sloučeniny, které má tloušťku po slinování v rozsahu od 3 do 12 % průměru jádrových částic, kde kombinace uvedených jádrových částic, mezilehlé vrstvy a pojivá tvoří povlečenou částici. 28. Slinutý materiál podle nároku 27, vyznačující se tím, že povlečené částice mají průměrnou velikost částice menší než kolem 1 pm. 29. Prášek sestávající v podstatě z množství povlečených částic, vyznačující se tím, že většina z uvedených povlečených částic má jádrové částice sestávající v podstatě z první kovové sloučeniny, která má vzorec M a X b , kde (M) je kov vybraný ze skupiny sestávající z titanu, zirkonu, hafnia, vanadu, niobu, tantalu, chrómu, molybdenu, wolframu, hliníku a křemíku, (X) představuje jeden nebo více prvků vybraných ze skupiny sestávající z dusíku, uhlíku, bóru a kyslíku a (a) a (b) jsou čísla větší než nula do čtyř včetně, a na každé z jádrových částic je vrstva, která sestává v podstatě z druhé kovové sloučeniny odlišné složením od uvedené první kovové sloučeniny a má vyšší relativní lomovou houževnatost, přičemž tato druhá kovová sloučenina je schopná pojení s uvedenou první kovovou sloučeninou a je schopná pojení i s kovem vybraným ze skupiny sestávající z železa, kobaltu a niklu. 30. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že povlečené částice mají průměrnou velikost částice menší než 2 pm. 31. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že povlečené částice mají průměrnou velikost částice menší než 1 pm. 32. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že uvedená vrstva má tloušťku v rozsahu od 5 do 25 % průměru jádrových částic. 33. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že zmíněná mezilehlá vrstva má tloušťku po slinování v rozsahu od 3 do 200 % průměru jádrových částic. 34. Prášek podle nároku29, vyznačující se tím, že první kovová sloučenina je tvořená v podstatě stechiometrickou sloučeninou. 35. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že první kovová sloučenina sestává v podstatě z kovové sloučeniny vybrané ze skupiny sestávající z TiN, TiCN, TiB 2 , TiC, ZrC, ZrN, VC, VN, AI 2 O 3 , Sí 3 N 4 a AIN. 36. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že druhá kovová sloučenina sestává v podstatě z WC nebo W 2 C. - 19CZ, 302016 B6 37. Prášek podle nároku 29, vyznačující se tím, že zahrnuje vnější vrstvu pojivá sestávající v podstatě z kovu vybraného ze skupiny sestávající z železa, kobaltu, niklu, jejich směsí, jejich slitin nebo jejich intermetalických sloučenin, kde vrstva pojívaje uložená na vnějším povrchu vrstvy druhé kovové sloučeniny ve formě souvislé vrstvy. 38. Prášek podle nároku 37, vyznačující se tím, že souvislá vrstva pojivá je nanesená chemickým srážením kovových par, rozprašováním, karbonylovým ukládáním, bezproudovým pokovováním rozprášeného roztoku, galvanickým pokovováním nebo fyzikálním srážením kovových par. 39. Prášek zahrnující množství povlečených jádrových částic, vyznačující se tím, že jádrové částice sestávají v podstatě z kubického nitridu bóru, na každé z jádrových částic je mezilehlá vrstva, která sestává v podstatě z WC, přičemž tato mezilehlá vrstva má tloušťku po slinování v rozsahu od 5 do 25 % průměru jádrových částic, a uvedenou mezilehlou vrstvu překrývá 15 vnější vrstva zahrnující kobalt nebo nikl, kde kombinace jádrových částic, mezilehlé vrstvy a vnější vrstvy tvoří uvedený prášek. 40. Prášek podle nároku39, vyznačující se tím, že částice obsahující uvedený prášek mají průměrnou velikost částice menší než asi 1 μπι.