RU1803268C - Способ получени композиционного дисперсно-упрочненного материала на основе алюмини - Google Patents

Abstract

Сущность способа заключаетс  в том, что:при получении композиционных материалов на основе алюмини  провод т реакционное механическое легирование путем двухстадийного размола сначала смеси порошка алюмини  с оксидными соединени ми , имеющими термодинамический потенциал образовани  соединени  больший , чем у оксида алюмини  (оксиды меди, кобальта, никел , молибдена, марганца, железа , хрома, бора, титана). Размол ведут в течение 1-1,5 ч. В полученную смесь ввод т добавку свинца и провод т вторую стадию размола в течение не менее 2 ч. Полученную композицию гранулируют и термообрабаты- вают при 450-530 С, Затем материал подвергают гор чей экструзии при 370-430°С Способ обеспечивает получение антифрикционных материалов системы алюминий- свинец с высокими характеристиками твердости и прочности. 3 табл. Ё

Description

, Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к производству жаропрочных антифрикционных материалов

Целью изобретени   вл етс  расшире- ние технологических возможностей процесса за счет получени  антифрикционных сплавов на основе системы алюминий-свинец с высокими характеристиками твердости ;и прочности.

Цель достигаетс  способом, включаю- щи|0| получение гранулированной композиции на основе алюмини  механическим легированием с последующим изготовлением полуфабрикатов экструзией, в котором согласно изобретению гранулированную композицию получают последовательным механическим легированием алюмини  ок- сидфми и свинцом в энергонапр женной

мельнице с нормальным уседанием размалывающих тел, равным 90-130 м/с , в две стадии. На первой стадии продолжительностью 1,0-1,5 ч осуществл етс  реакционное механическое легирование алюмини  оксидами элементов с термодинамическим потенциалом образовани  большим, чем у оксида алюмини  вводимого в количестве до 10% от общей массы смеси, а на второй стадии продолжительностью не менее 2 ч образовавша с  после первой стадии порошкова  композици  механически легируетс  свинцом.

Следующими отличительными признаками изобретени   вл етс  то, что полученна  после механического легировани  гранулированна  композици  подвергаетс  термической обработке при 450-530°С в течение не менее часа, а изготовление пол00

о

CJ

ю

СЬ

00

уфабрикатов из брикетов осуществл етс  гор чим прессованием при 370-430°С.

Примеры вли ни  за вл емых технологических факторов на твердость, прочность и пластичность антифрикционных материалов на основе системы алюминий-свинец приведены в табл.1.

В качестве легирующего компонента в этом случае использован оксид меди.

Реакционное механическое легирование алюмини  оксидами элементов с термодинамическим потенциалом образовани  большим, чем у оксида алюмини  (оксиды меди, кобальта, никел , молибдена, марганца , железа, хрома, бора, титана) приводит к протеканию механохимических реакций между алюминием и легирующим оксидом с образованием оксида алюмини  и восстановленного элемента, легирующего основу или образующего с алюминием алюми- нид. Фазы, образующиес  на стадии механического легировани , наход тс  в ультрадисперсном состо нии, равномерно распределены в основе и привод т к дисперсному упрочнению ее. При механическом легировании протекают одновременно два процесса - разрушение частиц исходного порошка и образование новых путем сварки осколков . На первом этапе механического легировани  преобладает разрушение частиц vi имеет место измельчение смеси, на втором этапе преобладает сварка и проис-. ходит формирование и рост гранул, на третьем этапе устанавливаетс  динамическое равновесие между разрушением и сваркой,при этом рост гранул прекращаетс .

При реакционном механическом легировании алюмини  оксидами в течение 1,0- 1,5 ч реализуетс  только первый этап, на котором происходит измельчение порошков, сопровождающеес  протеканием механохимических реакций, вызывающих образование ультрадисперсных частиц оксида алюмини , интерметаллидов и легирование основы. На этом этапе в тонкоизмельченную смесь до начала процесса гранул ции вводитс  порошок свинца. Механическое легирование свинца дисперсными частицами оксида алюмини  и интерметаллидов, образующихс  на первой стадии обработки, приводит к его охрупчиванию, измельчению и равномерному распределению в гранулах композиции. Причем как гранулы в целом, так и составл ющие их - алюминий и свинец  вл ютс  дисперсноупрочненными ультрадисперсными частицами оксида алюмини  и алюминидами. Минимальна  продолжительность механического легировани  дл  завершени  процесса гранул ции после

введени  в смесь свинца составл ет 2 ч. Это значение и  вл етс  минимально необходимым дл  завершени  механического легировани  свинцом- нижн   граница. Верхнюю

границу продолжительности механического легировани  свинцом устанавливать не целесообразно , так как увеличение размола свыше 2 ч отрицательного вли ни  на свойства не оказывает (см. опыты 21-25, табл.1).

0 Дисперсноупрочненные гранулированные композиции на основе системы алюминий-свинец непосредственно после механического легировани   вл ютс  термодинамическими неравновесными систе5 мами, так как взаимодействие между алюминием и легирующим оксидом в процессе механического легировани  до конца не протекает. С целью достижени  более полного взаимодействи 1 между алюминием

0 и легирующим оксидом гранулированна  композици  или холоднопрессованные брикеты из нее подвергаютс  термической обработке . Нижний уровень температуры термической обработки 450°С, верхний - 530°С(см.опы5 ты 29-33, табл,1). Обработка при температурах ниже и выше указанного интервала не позвол ет получить качественного материала . Полуфабрикаты, полученные экструзией , в этом случае имели дефекты в

0 виде трещин и надрывов, предотвратить которые оптимизацией режима экструзии не представл етс  возможным. Нижний уровень производительности термической обработки равен 0,5 ч, Ограничение верхне5 го уровн  продолжительности термической обработки не  вл етс  целесообразным, так как при продолжительности термической обработки более 0,5 ч полуфабрикаты во всех случа х имели хорошее качество и вы0 сокий уровень механических свойств (см. опыты 34-37, табл.1).

Нижний уровень температуры гор чего прессовани  - экструзии полуфабрикатов 370°С, верхний - 430°С. Полуфабрикаты,

5 полученные выше и ниже указанного интервала , разрушались в процессе экструзии (см. опыты.38-42, табл,1).

Материалы, полученные по за вл емому способу,  вл ютс  жаропрочными. Дли0 тельна  выдержка при температурах до 500°С не оказывает существенного вли ни  на твердость, прочность и пластичность материалов .

Вли ние температуры отжига на свойст5 ва материала, содержащего в исходной смеси 15% свинца и 5% оксида меди (CuU), приведено в табл. 2.

Механическое легирование осуществл ли в вибромельнице с ускорением размалывающих шаров 110 м/с2. Продолжительность

первой стадии механического легировани  составл ла 1 ч, продолжительность второй стадии -- 3 ч. Термическую обработку гранулированной композиции проводили при 500°С в течение 1 ч. Полуфабрикаты получе- ны гор чим прессованием при 400°С со степенью пластической деформации 80%.

В св зи с тем, что материалы, получаемые по прототипу, не  вл ютс  антифрикционными и по антифрикционным показател м на пор док уступают сплавам на основе системы алюминий-свинец, свойства материалов, изготовленных согласно данному изобретению , сопоставлены со свойствами лучших известных антифрикционных на основе алюмини .

Испытани  материалов, полученных согласно изобретению, проводили при услови х , примен емых в аналогах. При увеличении предельной нагрузки с 2 до 20 МПа коэффициент трени  линейно увеличивалс  с 0,003 до 0,02 и всегда оставалс  ниже, чем у аналогичных материалов. При удельной нагрузке 10 МПа и скорости скольжени  1.0 м/с износ материалов, получен- ных по разработанной технологии, не превышал 1 мкм/км. В аналогах этот показатель находитс  в пределах 1,5-5,0 мкм/км. Предельна  рабоча  температура тел трени , изготовленных из за вл емых материалов 340°С, в то врем  как в аналогах она не превышает 230°С.

Свойства материалов, получаемых согласно изобретению, мало завис т от природы легирующего оксида, и во всех случа х превосход т свойства известных материалов .

Вли ние природы легирующего оксида на свойства материалов представлены в .табл.3.

Содержание легирующего оксида в исходной смеси составл ло 5% по массе, содержание свинца 15%. Технологические услови  получени  материалов аналогичны ус лови м получени  материала, результаты испытани  которого представлены в табл.2. Как следует из данных, приведенных в табл. 1-3, разработанный способ получени  антифрикционных материалов на основе системы алюминий-свинец по сравнению с известными повышает твердость и прочность в 2 раза; стойкость против отжига и предварительную рабочую температуру в 1,5 раза и улучшает антифрикционные свойства материала .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  композиционного дисперсноупрочненного материала на основе алюмини , включающий совместный размол порошка алюмини  с легирующими добавками оксидов в вибромельнице в присутствии размольных тел, термическую обработку гранулированной смеси и гор чую экструзию, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей за счет формировани  антифрикционных сплавов на основе системы алюминий-свинец с высокими характеристики твердости и прочности, в качестве оксидов используют оксидные соединени  элементов с термодинамическим потенциалом их образовани  большим, чем у оксида алюмини , в количестве до 10 мас.% и в качестве дополнительной легирующей добавки берут свинец, размол провод т с ускорением размалывающих тел 90-130 м/с в две стадии: сначала размолу подвергают смесь порошка алюмини  с оксидами в течение 1,0-1,5 ч и затем осуществл ют размол полученной смеси с добавкой свинца в течение не менее 2 ч, а термическую обработку провод т при температуре 450-530°С.

   Таблица 2

   Вли ние температуры отжига на свойства материала, содержащего

   в исходной смеси 15% свинца и 5% оксида меди (СиО)

   Продолжительность отжига 10 часов

   Вли ние природы легирующего оксида на свойства материалов на основе системы алюминий-свинец

   Редактор

   Техред М.Моргентал

   Заказ 1025Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ .СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушска  наб., 4/5

   Т а бл и ц а 3

   Корректор Л. Филь