СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ И УПЛОТНЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

1. Способ, включающий:
размещение электропроводящих частиц между первым электродом (32) и вторым электродом (34) с обеспечением контакта частиц с электродами, при этом частицы обеспечивают проводящий канал между первым электродом (32) и вторым электродом (34), первый электрод (32) имеет первый коэффициент термоэдс, второй электрод (34) имеет второй коэффициент термоэдс, превышающий первый коэффициент термоэдс, а частицы имеют третий коэффициент термоэдс, значение которого находится между первым и вторым коэффициентами термоэдс;
сжатие частиц при их нагреве до более высокой температуры, превышающей температуру фазового перехода с нагревом из низкотемпературной твердой фазы в высокотемпературную твердую фазу, при этом нагрев включает подачу электрического тока от второго электрода (34) через частицы к первому электроду (32), что обеспечивает выделение тепла вследствие эффекта Пельтье в месте контакта между первым электродом (32) и частицами и в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами;
при этом в результате нагрева происходит фазовый переход частиц из низкотемпературной твердой фазы в высокотемпературную твердую фазу;
осуществление сжатия частиц после их фазового перехода с нагревом при охлаждении частиц до более низкой температуры, которая ниже температуры фазового перехода с охлаждением из высокотемпературной твердой фазы в низкотемпературную твердую фазу, при этом охлаждение включает подачу электрического тока от первого электрода (32) через частицы к второму электроду (34), что обеспечивает отвод тепла вследствие эффекта Пельтье в месте контакта между первым электродом (32) и частицами и в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами;
при этом в результате охлаждения происходит фазовый переход частиц из высокотемпературной твердой фазы в низкотемпературную твердую фазу; и
уплотнение частиц вследствие фазовых переходов с нагревом и охлаждением при сжатии частиц.
2. Способ по п. 1, согласно которому
второй коэффициент термоэдс превышает первый коэффициент термоэдс на 5 мкВ/К или более при температурах фазовых переходов с нагревом и охлаждением, а
третий коэффициент термоэдс отличается по меньшей мере на 20% от первого и второго коэффициентов термоэдс при температурах фазовых переходов с нагревом и охлаждением.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому
частицы в основном содержат титан,
низкотемпературная твердая фаза представляет собой альфа-фазу, а
высокотемпературная твердая фаза представляет собой бета-фазу.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому сжатие частиц при их нагреве и сжатие частиц при их охлаждении включают сжатие частиц при давлении менее 7 тысяч фунтов на квадратный дюйм (48,26 МПа).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому нагрев дополнительно включает кондуктивный перенос тепла к частицам с помощью средств, отличных от средств на основе эффекта Пельтье.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому
температура фазового перехода с нагревом и температура фазового перехода с охлаждением имеют одинаковые значения,
нагрев включает нагрев частиц до температуры, превышающей температуру фазового перехода на 1-10%, а
охлаждение включает охлаждение частиц до температуры, которая ниже температуры фазового перехода на 1-10%.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому электрический ток, подаваемый от второго электрода (34) через частицы к первому электроду (32), и электрический ток, подаваемый от первого электрода (32) через частицы ко второму электроду (34), представляет собой переменный электрический ток.
2
8. Способ по п. 7, согласно которому переменный электрический ток подают с частотой, согласованной с расстоянием между электродами и силой тока 1-15 А/мм в месте контакта между первым электродом (32) и частицами и в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому
частицы заключены в общем объеме незавершенной детали,
фазовый переход частиц из низкотемпературной твердой фазы в высокотемпературную твердую фазу включает фазовый переход более 95% от общего объема, а
фазовый переход частиц из высокотемпературной твердой фазы в низкотемпературную твердую фазу включает фазовый переход более 95% от общего объема.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому уплотнение частиц включает многократное циклическое выполнение фазового перехода с нагревом и фазового перехода с охлаждением, что обеспечивает сверхпластичное формование частиц с получением цельной детали вследствие фазовых переходов с нагревом и охлаждением при сжатии частиц.
11. Способ по п. 10, согласно которому циклическое выполнение фазового перехода с нагревом и фазового перехода с охлаждением повторяют более чем 10 раз.
12. Устройство, содержащее:
первый электрод (32), имеющий первый коэффициент термоэдс, и второй электрод (34), имеющий второй коэффициент термоэдс, превышающий первый коэффициент термоэдс;
полость матрицы между первым электродом (32) и вторым электродом (34), выполненную таким образом, что электропроводящие частицы, размещенные в этой полости матрицы, контактируют с первым электродом (32) и вторым электродом (34) и обеспечивают проводящий канал между первым и вторым электродами;
источник (70) питания переменного тока, электрически соединенный с первым электродом (32) и вторым электродом (34) и выполненный с возможностью выборочного изменения направления протекания электрического тока для подачи электрического тока от второго электрода (34) через частицы к первому электроду (32) или от первого электрода (32) через частицы к второму электроду (34); при этом
источник (70) питания выполнен с возможностью создания частоты тока и силы тока, достаточных для осуществления нагрева на основе эффекта Пельтье и охлаждения на основе эффекта Пельтье в зависимости от направления протекания электрического тока в месте контакта между первым электродом (32) и частицами и в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами, при этом достаточность частоты тока зависит от расстояния между первым и вторым электродами через частицы;
уплотняющий пресс, выполненный с возможностью обеспечения достаточного сжатия частиц при подаче переменного электрического тока для уплотнения частиц вследствие фазовых переходов с нагревом и охлаждением при сжатии частиц.
13. Устройство по п. 12, в котором второй коэффициент термоэдс превышает первый коэффициент термоэдс на 5 мкВ/К или более при измерении при температуре 20°С.
14. Устройство по любому из пп. 12-13, в котором
первый электрод (32) по существу состоит из молибдена или вольфрама в месте контакта между первым электродом (32) и частицами, и/или
второй электрод (34) по существу состоит из палладия, графита или константана в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами.
15. Устройство по любому из пп. 12-14, в котором
2
достаточная частота тока согласована с расстоянием между электродами, достаточная сила тока составляет 1-15 А/мм в месте контакта между первым электродом (32) и частицами и в месте контакта между вторым электродом (34) и частицами, а
достаточное сжатие, прикладываемое первым электродом и/или вторым электродом (34) к частицам, составляет менее чем 7 тысяч фунтов на квадратный дюйм (48,26 МПа).