Procédé d'agglomération des matériaux très réfractaires. La présente invention a pour objet un procédé d'agglomération des -matériaux très réfractaires et en particulier des métaux ultra-réfractaires, plus particulièrement -des métaux supérieurs des 4me, 5me 6me ou 7me groupes du système périodique des élé ments, ou leurs borures, carbures, siliciures, nitrures, oxydes, etc.
Le procédé suivant l'invention est carac- téris6 en ce qu'on soumet la matière à traiter, là l'état de poudre, à une première cuite pro curant à la pièce à former par agglomération une consistance suffisante pour qu'elle puisse supporter les manipulations ultérieures., cette première cuite étant suivie d'au moins une autre cuite à température élevée, séparée .de la première par un refroidissement,
ces cuites ayant lieu sous l'influence simultanée d'une force centrifuge, qui favorise l'agglomération.
Ce procédé, qui évite en général l'usage préalable de la presse hydraulique avec toutes ses complications, peut s'appliquer de diver ses façons. Dans leur forme la plus simple, les opérations peuvent être effectuées de la manière suivante: Première <I>opération.</I>
On tasse au matoir et au marteau, par petites quantités successives, la matière pul vérulente à agglomérer, dans- un moule en matière réfractaire.
<I>Seconde opération.</I>
L'ensemble est porté sous force centri fuge à une température déterminée .suffisante à provoquer une première agglomération, qui donne à la pièce une cohésion permettant sa manipulation ultérieure, mais insuffisante à ce que la matière du creuset attaque et altère la matière traitée. Après cessation du chauf fage, le refroidissement de la pièce commence pendant qu'elle est encore soumise à l'action de la force centrifuge.
La fin -du refroidisse ment a lieu .sans force centrifuge. Après- re- froidissement total, la pièce est dégagée du moule.
Sa partie inférieure ayant subi, par l'ac- tion de la force centrifuge, une pression plus grande est, en général, plus agglomérée que sa partie supérieure; si la masse a subi un retrait, celui-ci est en général plus acce ntuf# dans la partie supérieure.
Tfoisièiiae ot)érclfio)a.
La pièce, qui désormais n'a plus besoin d'aucun moule comme soutien, étant retour née sens dessus dessous .dans un creuset plus grand qu'elle, -est soumise sous force centri fuge à. une seconde cuisson â température plus élevée quoique insuffisante à provoquer ,.on ramollissement.
Quand il y a lieu d'évi ter une attaque de la pièce aux endroits de contact avec le creuset, par exemple une car buration par un creuset de carbone, la pièce repose sur un lit de poudre de composition chimique convenable et l'atmosphère autour d'elle est de préférence neutre (azote, argon). Après cette deuxième cuisson, le refroidisse- ment a lieu dans les mêmes conditions qu'au paravant.
La pièce subit en général une nouvelle contraction et sa partie inférieure qui était supérieure dans la première opération, est, cette fois-ci soumise à la. compression la plus forte; elle se lasse davantage et la, pièce re prend à peu près sa forme primitive, cylin drique par exemple.
Il est impossible d'indiquer des chiffres exacts pour la valeur de l'accélération centri fuge puisque cette accélération dépend, non seulement- de la, valeur absolue (le la. hauteur de la pièce mais encore du rapport de sa hauteur à sa, section, et aussi des propriétés de la, matière traitée, notamment de sa den sité et de la. température à. laquelle on la.
porte. Un critérium expérimental du maxi mum de force centrifuge ) . appliquer est que la contraction transversale soit très faible. ou pre=sque nulle, la, contraction avant lieu pres- que e=xclusivement en hauteur. La, première cuite a lieu de préférence sous une force cen trifuge moins forte, de telle manière qu'au cours de cett première cuite, la contraction diamétrale décolle nettement la. pièce des pa rois latérales du moule.
Ces indications se rapportent à, la forme <B>la</B> plus simple d'application de l'invention; il peut y avoir parfois avantage à soumettre <B>la</B> pièce à des cuissons successives à tempéra tures échelonnées, ou à la température la plus haute que la pièce puisse subir sans dom- mage, ou avec d es durées croissantes d'appli cation d'une même température ou de tempé ratures échelonnées avec refroidissements in termédiaires, la pièce étant chaque fois re tournée.
La, poudre traitée peut être un élément ou composé à l'état pur; on peut alors obtenir une cohésion comparable :i celle de la porce laine, dans certains cas même, à. celle ;de la fonte de fer avec, en général, un grain plus fin.
On peut favoriser la contraction en utili- @sant, de la manière suivante, l'extrême affi nité du titane pour l'azote: Ira poudre à, agglomérer est. additionnée d'une quantité de titane en poudre qui peut être faible (de quelques millièmes à. quelques centièmes en poids) et le tout est intimement mélangé. Ires cuissons ont lieu comme précé demment.
On constate que, le retrait volumétrique est généralement plus considérable, vra.isem- hlal)lement du fait de la très grande affinité du titane pour l'azote, affinité qui lui per met d'absorber l'a=zote de l'air qui est de meuré occlus dans la poudre malgré le tasse ment (parfois près de<B>la</B> moitié du volume total après tassement) ; les mouvements Molé culaires correspondant à la formation du ni trure de titane facilitent probablement la contraction de l'ensemble sous l'influence du vide produit.
Au lieu d'introduire le titane à l'état mé tallique, on peut introduire soit son carbure, lorsqu'il s'agié d'agglomérer des corps avides de carbone, soit son oxyde pour l'aggloméra- il-ion des corps contenant du carbone, ou autre combinaison appropriée. pourvu que l'ensem- ble des corps en présence puisse entrer en réaction en libérant du titane. Par exemple.
du carbure de titane introduit à une dose île l'ordre de<B>1%.</B> ou même moins, dans de la poudre de tungstène métallique, provoque une contraction plus considérable, toutes choses égales d'ailleurs.
Cette méthode peut avantageusement être appliquée en ajoutant comme poudre addi tionnelle un mélange de 2 molécules de car bure de titane pour une d'oxyde pour agglo- mérer,des corps ne devant subir ni-carbura- tion, ni réduction;
la contraction obtenue dans ce cas est encore plus considérable et la texture finale de la pièce encore plus serrée, vraisemblablement du fait que les réactions chimiques produites sont plus actives que dans les cas précédents.
Si la proportion du mélange titané ci dessus approche -de 1 % ou a fortiori, si elle dépasse cette proportion, il peut être oppor tun d'effectuer une cuisson préalable au rouge sombre, sans action,dë force centrifuge, sur la poudre non tassée qui, ainsi, n'est pas encore agglomérée; les cuissons succes sives ont ensuite lieu comme il a été indiqué.
Exemple. (Agglomération -du tungstène métallique pulvérisé.) La poudre, qui a été tassée dans un moule en graphite. est portée, dans un four à. in duction, à une température de l'ordre de 2000 ,abs. à<B>2500'</B> abs.; à cette température et sous une courte durée, le tungstène n'a pas le temps -de se carburer sur une épais seur notable car la contraction lui fait immé diatement perdre contact avec la paroi.
Si la pièce a. une hauteur -de l'ordre de cinq à. six centimètres, l'accélération centrifuge pourra être, par exemple, de ,2!5 à 5-0 fois l'accéléra tion de la pesanteur et davantage selon le diamètre de la pièce; plus celle-ci est large, plus l'accélération peut être forte et meilleure sera l'agglomération, toutes choses égales d'ailleurs.
Après cette première cuite, la pièce est dégagée du moule et placée dans un creuset plus grand qui laisse un espace libre tout au tour d'elle; elle repose sur une couche de car bure ,d3 zirconium ou de nitrure de titane, ou de thorine, ou tout autre corps ne cédant pas trop facilement ,son carbone ou n'en contenant pas et suffisamment réfractaire.
L'ensemble est alors porté à une tempé rature de l'ordre de 2800 abs. en atmo sphère neutre et toujours en lui faisant subir simultanément l'action de la force centrifuge.
On peut encore ajouter à la poudre de tungstène une proportion de carbure de titane de l'ordre de 1 % (ou même notablement infé- rieure ou aussi supérieure). Naturellement, si on voulait obtenir un alliage tungstène-titane, on devrait augmenter corrélativement la pro portion de carbure de titane ou y ajouter de la poudre de titane métallique, mais il n'est parlé ici, à titre d'exemple, que de l'agglomé ration du tungstène, ce qui suppose que la proportion de titane demeure faible (de quel ques millièmes<B>à</B> 2%)
.
Les opérations se passent comme précé demment; on constate que le retrait et, corré lativement, la compacité sont très sensible ment supérieurs à ceux de la poudre de tungstène pur traîtée aux mêmes tempéra tures; on peut donc obtenir un même résultat avec un plus petit nombre de cuites.
Si enfin on veut obtenir la contraction et la cohésion maxima, on utilisera un mélange pulvérulent dans la proportion de 2 molécules d.e embure ,d.e titane pour une d'oxyde et o n en ajoutera, par exemple, 1 ou 2 % au tungstène pulvérulent (toujours en supposant qu'il s'agit simplement de l'agglomération du tungstène avec le moins possible de corps étrangers).
La contraction obtenue est plus considé rable encore que dans le cas précédent avec la quantité correspondante de titane métal, la cohésion est corrélativement aussi plus grande.
Pour les carbures de tungstène, les choses se passent d'une manière analogue.
Dans l'agglomération de poudres différem ment constituées, on constate très souvent que l'addition de titane, ou de poudres capables d'en libérer par réaction, augmente la contraction et la cohésion obtenues, toutes choses égales d'ailleurs; l'adjonction de titane, soit métallique soit sous d'autres formes s'applique à tous ces cas.
Si la, pièce à mouler est creuse, il est avantageux, surtout dans le cas où elle se contracte beaucoup à. la. cuisson, de constituer le noyau en métal mince dont. la nature est déterminée par la. condition qu'il fonde seu lement à une température où la. pièce a. déjà acquis une cohésion l111 permettant de se sou tenir seule; en général, le cuivre rouge, fon dant à 1083 Cet n'entrant en ébullition qu'à 2300 C est avantageux: il l'est également par sa nature chimique peu avide d'oxygène et pratiquement pas de carbone.
Naturelle ment, dans certains cas, d'autres métaux ré pondant aux desiderata. thermiques ci-dessus pourront être utilisés.
Si la forme extérieure de la. pièce à fabri quer est telle que le démoulage ne soit pas possible, le même procédé sera. employé pour la surface externe.
Dans. le premier cas, la. matière est tassée au matoir et au marteau entre le noyau mé tallique mince et la paroi interne du creuset lui-même: dans le second, elle l'est entre le noyau et le moule externe, tous deux en métal mince; naturellement, l'épaisseur de ces deux enveloppes doit tout de même être suffisante pour subir le tassement sans déformation.
Le métal fondu provenant de ces envelop pes est évacué, au moyen d'orifices et canaux convenablement disposés, vers des parties plus froides du four où il n'est plus. en contact avec la pièce à mouler. Si ce métal n'est vola til qu'au-dessus de la. température de cuisson envisagée, on peut se contenter de le recevoir dans des, poches ménagées à cet effet vers le fond du creuset.