RU1825325C

RU1825325C - Способ получени изделий из композиционного материала с металлической матрицей

Info

Publication number: RU1825325C
Application number: SU904831031A
Authority: RU
Inventors: Кэмпбелл Кантер Роберт; Кумар Двиведи Ратнеш
Original assignee: Ланксид Текнолоджи Компани ЛП
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1993-06-30
Also published as: EP0427658A3; IL94959A; NZ234366A; FI903609A0; DD301860A9; NO902979D0; CS354890A3; JPH03153832A; PL286091A1; FI91613B; HUT64933A; KR910009601A; YU47108B; TR27133A; US5163498A; PT94740A; YU139790A; AU5878490A; PL166555B1; JP3256218B2

Abstract

Сущность изобретени : расплавленный матричный металл контактирует с материалом-наполнителем или предварительно сформованной заготовкой в присутствии ре- акционноспособной атмосферы по крайней мере на одном из этапов процесса, что позвол ет осуществл ть частично или полностью реакцию расплавленного матричного металла с реакционноспособной атмосферой , в результате чего расплавленный матричныйметаллпропитывает материал-наполнитель или предварительно сформованную заготовку за счет частичного создани самогенерируемого вакуума. Така с могенеоируема вакуумна пропитка реализуетс без применени какого-либо внешнего давлени или вакуума. Расплавленный матричный металл пропитывает мч- териал-наполнитель вплоть по крайней мере до части предусмотренных барьерных средств. 37 з. п. ф-лы, 8 ил. со С

Description

Изобретение относитс к формованию металлических матричных композитных тел.

Целью изобретени вл етс снижение трудоемкости за счет возможности получени изделий сложной формы с заданными размерами.

На фиг. 1 изображено слоистое изделие в котором используютс внешние герметизирующие средства, поперечное сечение; на фиг. 2 - слоистое изделие, которое используетс дл формировани металлического матричного композитного тела с внешней поверхностью в виде сетки, поперечное сечение; на фиг. 3 - слоиста упаковка , котора используетс дл формировани металлического матричного композита с внутренней полостью сетчатого профил , поперечное сечение; на фиг. 4 - слоиста упаковка, котора используетс дл образовани композитного тела сетчатого профил с внутренними и внешним измерени ми сетчатого профил , поперечное сечение; на фиг. 5 - форма, котора используетс дл образовани металлического матричного композитного тела сетчатого профил , поперечное сечение; на фиг. 6 - слоева упаковка , которую используют дл получени металлических матричных композитных тел сетчатого профил , поперечное сечение, на фиг. 7 - слоева разъемна пресс-форма, которую используют дл получени металлических матричных композитных тел сетчатого профил , поперечное сечение; на фиг 8 - образец, поперечное сечение

На фиг. 1 показана укладка листов в пакет 10 дл формировани металлического матричного композиционного материала по методике самогенерирурмого п, уумл R мл

00

KD СЛ СО Ю СЛ

05

стности, наполн ющий материал или предварительно отформованную заготовку 11 располагают в непроницаемом контейнере 12, который способен вмещать расплавленный матричный металл 13 и реакционноспо- собную атмосферу. Например, наполн ющий материал 11 может контактировать с реакционноспособной атмосферой (например, той атмосферой, котора существует внутри пористости наполн ющего материала или предварительно отформованной заготовки) в течение времени, достаточного дл того, чтобы позволить реакционноспособной атмосфере проникнуть либо частично, либо полностью в наполн ющий материал 14 в непроницаемом контейнере 12. Матричный металл 13 либо в расплавленной форме, либо в форме твердого слитка, затем помещают в контакт с наполн ющим материалом 11, может быть предусмотрено герметизирующее средство 14 или внешний герметик, например, на поверхности матричного металла 13 дл того, чтобы изолировать реакционноспособную атмосферу от окружающей атмосферы 17. Герметизирующее средство, либо внешнее, либо внутреннее может функционировать или может не функционировать как герметизирующее средство при комнатной температуре , не должно функционировать как герметизирующее средство в услови х способа (например, при точке плавлени или выше точки плавлени матричного металла). Укладку листов в пакет 10 впоследствии помещают в печь, котора находитс либо при комнатной температуре, либо предварительно нагрета до температуры способа. При успови х способа печь работает при температуре выше точки плавлени матричного металла дл того, чтобы позволить проникнуть расплавленному матричному металлу в наполн ющий материал или предварительно отформованную заготовку путем образовани самогенерируемого вакуума.

Непроницаемый контейнер может быть изготовлен или получен иным способом, который имеет соответствующие свойства, описанные более детально ниже Например , простой открытый сверху стальной цилиндр (например, из нержавеющей стали) вл етс подход щим в качестве формы. Стальной контейнер может быть затем дополнительно футерован графитовой лентой, чтобы облегчить удаление металлического матричного композитного тела, которое должно быть сформовано в контейнере Другие материалы, такие как , олудри- вают внутри контейнера, или олово, которое добавл ют к матричному металлу, также могут быть использованы дл облегчени высвобождени металлического матричного композитного тела с коьтейнера или формы. Контейнер может быть затем наполнен желаемым количеством подход щего наполн ющего материала или предварительно отформованной заготовкой, котора дополнительно может бы гь частично покрыта другим слоем ленты. Указанный слой

графитовой ленты облегчает отделение металлического матричного композитного тела от любого каркаса матричного металла, остающегос после пропитки наполн ющего материала.

5Количество расплавленного матричного

металла, например, алюминий, бронза, медь, чугун, магний и т.д., может быть затем залито в контейнер. Контейнер может находитьс при комнатной температуре или мо0 жет быть предварительно нагрет до любой подход щей температуры. Более того, матричный металл может быть первоначально запасен в виде твердых слитков матричного металла и после этого нагрет дл того, чтобы

5 перевести слитки в расплав. Соответствующее герметизирующее средство (описанное ниже более детально) выбирают из группы, состо щей из наружного герметизирующего средства и внутреннего герметизирую0 щего средства, которые затем могут быть сформованы. Например, если желают сформовать внешний герметик, внешнее герметизирующее средство, такое как стекл нный (например. В20з) спек, можно

5 приложить к поверхности резервуара с расплавленным матричным металлом в контейнере . Спек затем плав т, типично покрыва поверхность резервуара, но, как описано более детально ниже, полного покрыти не

0 требуетс . После контактировани расплавленного матричного металла с наполн ющим материалом или предварительно отформованной заготовкой и герметизации матричного металла и/или наполн ющего

5 материала от окружающей атмосферы с помощью внешнего герметизирующего средства , при необходимости, контейнер устанавливают в подход щую печь, котора может быть предварительно нагрета дотем0 перэтуры обработки, например, в течение подход щего периода времени дл того, чтобы обеспечить пропитку Температура обработки в печи может ,ичатьс различных матричных металлов (например,

5 около 950°С дл некоторых алюминиевых сплавов и около 1100°С дл некоторых брон- зовыхсплавов вл ютс желательными). Соответствующую температуру обработки обычно варьируют в злп. .имосги от точки плавлени или других . --п рисгик магричного металла также как и специй i- c- ских характеристик компонентов о онной системе и герметизирующего средства После соответствующего период времени при температуре о печи будет со- здаватьс вакуум внутри наполн ющего материалаилипредпарительно отформованной заготовки, гем самым позвол расплавленному матричному металлу пропитыватьнаполн ющий материи ibiii предварительно отформованную зтоюв /у. Контейнер может быть затем удален m печи и охлажден, например, путем помещение его на охлажденную плиту дл направленного отверждени матричного металла Me- таллический матричный композиционный мттериал может быть затем перемещен лп- бым удобным способом из контейьео- г делен от каркаса матричного металла, рггш он вообще имеетс .

Когда подход щий матричный металл, типично в расплавленном состо нии контактирует с подход щим наполп ющпм материалом или предварительно отформованной заготовкой в пригутгтв ш подход щей реакционноспособной атмог- феры в непроницаемом контейнере, мпхет иметь место взаимодействие между pe-iKL и- онноспособной атмосферой и расплавлен ным матричным металлом ii/или наполн ющим материалом или предварительно отформованной заготовкой и/май непроницаемым контейнером, ч го приводит к продукту реакции (например, твердый. жидкий или пар), который занимает менч- ший объем, чем первоначальный объем v нимаемый реагирующими компонентами Когда реакционноспособна атмосфера изолирована от окружающей атмос - рц, вакуум может быть создан о прониц эмом наполн ющем материале или пррдр 5р. - тельно отформованной заготовке, готооь и зат гивает расплавленный матричный мг талл в пустоты пространства наполн ющего материала. Непрерывное взаимодействие между реакционноспособной атмосферой it расплавленным матричным металлом и/или наполн ющим материалом или предо зрительно отформованной заготовкой и/или проницаемым контейнером гожет приво- дит к матричному металлу, который пропитывает наполн ющий материал или предварительно отформованную ,ч гоювку по мере того как генерируетс дополнитс 0 ный вакуум Взаимодействие может поодол- жатьс о течение времени достаточного дл того, чтобы допустить проникновение расплавленного матричного мен ла либо частично , либо существенно полностью, в массу наполн ющего м-иррирла или прс-д ,U. ( )

пог ivoir1 ЭР г

. JU H3 r«-OTf l ),Г ни 1,1 -I т.1 , irr г i т и ч-( Ь 4V РОГ /111. , f КЦ Ч НЧС ПОСТ I C1 ЧТА ОО i jionvi1 нут.. ПО |TV MrfV «pc-r u , н V3CCV НЯПСЛ W UIP O П- Г.Т i «rut Pfi .J,- Hftr) НО ПТ()рЧОГ, jITOTOy

3iC JO t . I1 Pi «ТЦИ V ,-- , -;r; i гор, f t. - UPIOTV пой , ГЯ ПИИ PT пгт-ч- ЧОi i п,м ч , лрд Г.И ,i - -Г, Гц 0 ()t P О i Til ф iop ч i i IM n hviiyT

ч irM , fii,i - c til1 г1)Г11Чi 1 ft Tvir- pt .(i ч -r : o-t -ч ( фе- Г ; inn j г о s -iii

in -и ir - - r,- . ii f1 i yi П R

,)s ipiqro ГгЖуу . о if ТЧГИ1 о си , i1 i f -til /нтдух; 1 ,гЧ т -J hnnH- i/r i 4v i- i i i -./иччдух; г --т ч1 г )j Г in с иттрма

) г т чтi ГГ{ f Ц ,Г,, С, r ,1

/ IF Uli i Т ( ПС Г-jMOf Ч РМЛГ. - MnOi 0 If ipp - H f OJ

M- ii4 -i , г ( - i ; jvr-Ki 1|Лп pi u I -, r -t i и - j nrifHiie P v uii i u -io ii торой ju гт y i г ( np - f/к 6i ry I ecif cn о i пгт r - f ni - и ,г тюЬои

I l i Г1 . l Э H(j 1ЧГ( с 1 } О1 ру йЮU15/1 ТМ ) ifl.M Jv Cl i ( НТеИijt Г Ц) Ч f Cl-ii i .,1(11 ti i ч -с fj i O- J б tf h и

jriHUl ОС ГГ Г . r и 1,Л ПЗ ( - ч 11 Т H и t (Ir M ЬГ, Ь

(.io -« ji |ii ГНЧО .ч I i - i4 i ./ K«f5 (fii ,n H/HII , 4nrnr r i or ПМОГ- ( ч-ТПй . (,0| a iL f ОНИЧЧРМЫМ

trn окп1 r/ p ( овн гпо- И Чг1 тнппц ппож - 1ь й . Мп Рт л (Oi О Ч 1ТЬ f/ МР Т (J-tnnr ve) Kor,v,,r- ,1ef,,-i -- -ч п ) ППЛt f/eri t ТА) -отпо h г 0/-1 «чмдор нпать

у Г ПОСОС1 1 т ь Ч«Г i)H СВОЙ

ри к i ,,« foo . V и forop a пгепотврчщзет

И CyL I TtjlOhHO OHSH l IOyPT TprTHCfiOpr Ol j /Xr O tenйтмо фео11 ,)мсо iipn испи ии кои- ч-- i- f T oi ii j i OOH Ui lf-M Л 1 -.1U Т -рОПоЧИЯ

чеке ч от кг ,, 1 р HJ Фо - итгчтни си 1 т r-hi ( - ума BH /Tji ч,о. л - о - н i i n Ci1 ь завпск о i D vrHoit

р-ЗКЦИи - чОг Г Т ГГ - / i КОН

i pit , .MO

pi Г i ир r и/или матричным металлом или/и наполн ющим материалом, может быть ис- пользооан дл создани или способствовать созданию самогенерируемого вакуума внутри этою контейнера.

Отличительными особенност ми подход щего непроницаемого контейнера ЙБЛЯ- ютс свобода от пор, трещин или способных к восстановлению оксидов, каждый из которых может вредно воздействовать на развитие сохранение самогенерируемого вакуума. Таким образом, следует принимать DO внимание, что целый р д материалов может быть использован дл формировани непроницаемых контейнеров, Например, формоаанна или литьева окись алюмини или карбид кремни могут быть использованы , также как металлы, имеющие ограниченную или низкую растворимость в матричном металле, например, нержавеюща столь дл алюминиевых, медных и бронзовых матричных металлов.

Кроме того, а других случа х непригодные материалы, такие как пористые материалы (например, керамические тела) могут быть сделаны непроницаемыми путем формировани подход щего покрыти . Такие непроницаемые покрыти могут быт;, любыми из широкого р да глазурей и гелей, пригодных дл св зывани и герметизации таких пористых материалов, к тому же, под- ход щез непроницаемое покрытие может быть жидким при температурах способа, и в этом случае покрывающий материал должен быть достаточно стабильным, чтобы оставатьс непроницаемым при услови х самогенерируемого вакуума, например благодар в зкому сцеплению с контейнером или наполн ющим материалом или предварительно отформованной заготовкой.Пригодные материалы покрыти включают стеклообразные материалы (например, В20з). хлориды, карбонаты и т. д., при условии , что размер пор этого наполнител или предварительно отформованной заготовки вл етс достаточно малый, так что покрытие может эффективно блокировать поры, образу непроницаемое покрытие.

Матричный металла, используемый ь способе изобретени , может быть любым матричным металлом, который будучи расплавлен в услови х способа, проникает в наполн ющий материал или предварительно отформованную заготовку при создании вакуума внутри наполн ющего материала. Например, матричным металлом может быть любой металл или составна часть внутри металла, который реагирует с реак- ционноспособной атмосферой в услови х процесса, л ибо частично, либо существенно

полностью тем самым заставл расплавленный матричный металл проникать в наполн ющий материал или предварительно отформованную заготовку благодар , по

крайней мере, частичному возникновению вакуума в нем. Далее, в зависимости от примен емой системы матричный металл может либо частично, либо существенно быть нереакционноспособным с реакционноспособной атмосферой, и вакуум может бьггь создан вследствие взаимодействи реакци- оиноспособной атмосферы, с, дополнительно , одним или более другими компонентами реакционной системы, тем самым позвол

матричному металлу проникать в наполн ющий материал.

В предпочтительном варианте осуществлени , матричный материал может быть сплавлен с усилителем смачивани , чтобы

облегчить смачивающую способность матричного металла, таким образом, например, содейству формированию св зан между матричным металлом и наполнителем, уменьша пористость в формируемом металличсском матричном композиционном материале, уменьша количество времени, необходимое дл полной пропитки и т.д. Кроме того, материал, который включает усилитель смачивани , может также действовать как облегчит ель герметика, как описано ниже, чтобы способствовать изол ции рэакционнеспособной атмосферы от окружающей атмосферы. Однако в другом предпочтительном варианте осуществлени

усилитель смачивани может быть включен непосредственно в наполн ющий материал вместо того, чтобы быть сплавленным с матричным металлом.

Таким образом, смачивание наполн ю- щего материала матричным металлом может усилить свойства (например, предел прочности при раст жении, сопротивление к эрозии и т.д.) результирующего композитного тела. Кроме того, смачивание наполн ющего материала расплавленным матричным металлом может благопри тствовать равномерной дисперсии наполнител по всему формируемому матричному

металлическому композиционному материалу и улучшению св зывани наполнител с матричным металлом. Полезные усилители смачивани дл алюминиевого матричного металла включают магний, висмут, свинец,

олово и т.д. и дл бронзы и меди включают селен, теллур, серу и т.д. Более того, по крайней мере один усилитель смачивани может быть добавлен к матричному металлу и/или наполн ющему материалу дл& того, чтобы придать желаемые свойспзэ результирующему металлическому матричному композитному телу

Более того, возможно использовата рр зервуар матричного материала, чтобы гарантировать полное пропитывание матричным металлом наполн ющего мат - риала и/или подать второй метэлл, который имеет отличный состав от первого источника матричного металла. В частности, в некоторых случа х может бить жетзте-ьно ИСПОЛЬЗОРЗТЬ матричный металл о резервуаре , который отличаетс по составу от первого источника матричного металла Например, если алюминиевый сплав используют в качестве первого источника ричного металла, тогда фактически любом доугой металл или металлический сплав, который плавитс при температуре пеоеог- ботки, мог быть использован и качество металла дл резервуара. Расплавленнче металлы часто очень хорошо смеишраютсь один с другим и это должно привести к шению металла резервуара с первым исто (- ником матричного металла, постолы у даетс достаточное количество времени гы того, чтоби произошло смешение Таким образом, использу о резервуаре металл, который отличаетс по составу ог перро источника матричного металла, возможно приспосабливать свойства матричного иг талла дл удовлетворени различных операционных требований и тагим регулировать свойства металлического мэг ричного композитного тела

Температура, при которой реакционна система подвергаетс воздействию (например , температура переработки), варьироватьс в зависимости о г того, ко иь матричные металлы наполн ющие материалы или предварительно отформованные заготовки, и реакиионноспосоЬные атмосферы используют Например, дл алюминиевого матричного металла, данный способ самогенерируемого вакуума обмчио происходит при температуре по крайней мепе, 700°С и предпочтительно 050°С или бол«е Температуры свыше 1000°С обычно не ЧРЛЛ- ютс необходимыми, и, в частности полезным диапазоном вл етс 850-1000°Г Дл бронзового или медного матричного металла полезны температуры от 1050°С до 1125°С, дл чугуна вл ютс подход щими температуры от 1250°С о 1400°С В общем, температуры которые выше точки плавлени , но ниже точки испарени матричного металла, могут быть использованы

Можно приспособить состав и/или микроструктуру металлической матрицы во врем образовани композиционного материала чтобы придать желаемые хаоак lJ0 f 1 «Iv

ЛЛТ ЯЧННСЙ Г ГЛОТИЧ С 1 ПС О

ба 5/ожио нодо5рпь « -гбь1 гомтрлп/рорчть обоазон ние ,оо 1нтгпмгтапли.прп

5 ОКГИЦОР НИТр /ЦОР Ч Т Ц ДПЛОР Q ДОПОЛНС Ml ГГИСПОГпбЯРП ГОМППЗЧП О ГО ТеЛг МОЖНО / ОД11 И1|ЧРПП ТЬ ДПугий

ф ПмЧРг%чие оОЧ«стеоигтчг шппимер поПНеТОСЧ C J1 М1, чц /р ,ТЬ .ИГМ°Та ПЛ11 1( Г i ОГПМТТрщ JO О

Of/TI i i-.iQ| f , Г5 ,.t 5 ri| i , qx,

, 1ЧГ h - I II- rt-rf i. - ,-, ,,-( ОГО

f . 1ГГ t Г i Г I -f О .Ч 6w Tb

ПОО-Г Т T Tr Mt I111 ПО5 i MJ Pth h l , 1M i Ч , , ГОДСП-КЛ lO ПрГ /0/. i Г1{ ЧПЛП РГ|ПЙ

, --,-, j.j, r , ri, --Tib M- i ,,-,, на л i i i i г т ,i i )° tin o .ма ит ь- цруюи1,1-0 -v rpinr 4 с копо кочтей0 iff па Кроме ггто д°г, - )j свойс ва рчпппг М ij пок ртст же- ) гЬоп -пурл-ого : некого м трпч - ч т о О почиг/n зтрритпа могут 1 nti г 1|1и ог1лт; г т том оов нип

5 IT r,npf-oTk , т-1 и о стг / зог ач cri lo iGiJrjf orr, ic )i i i10iCT viт суIH rTPt-HltO ТРр НК П 3bf ll f4 ОЛ 1 Г ГТОИЧНПГО

Я ПО г( Г1, , -ijrvooRp46OT 0 г f ГПД.ч1) 11, )г ГЧИО ИЛИ CV0 vr n r ,, i

R гпГ1Д 1 п iiMfM)-; мПОСОбО

j, . 1ИС( Мг,гс/, н j Оч Я1П| , о .Д70РИ4 ,i;i пли г т ТРЯГ. л .форм гваснйч зг5 ГО ТИ-10 IV ч Г )Г ч L l JC ГЧРННО

i1 PMCI i if ro/c ip1 позволить ре- I .ior с.шссбпри Г пс 1 ,эе пропитать

1 г ,.)(; IVT I v- I |Г ,мй M.eDfa/l i- .- p.i-- иТрьП ГЬ / iH F ТДННЧ,|О ,

0 ча н котооо1 ггтц во . процессапоедше тпу ои|Гй изол ции

О1 pyv 3iO Jlf H ,1ТМОСФ°рМ ПТ ОРЗ ииОЧНОСПОгобнои атмосфер ь прц ррчу дпгтаточ- ЧОР копич 5 . тгг рр кчионмосппсобной

5 атмосферы ГОДРСЖИТСО пнутри боизко vna- ковэннч/частиц, оазчеоы ч гтиц пределп/ пкопо 54- 0 грчт При обеспе- гчсого ирпппч ощсго мчтрринла ОР- лкцион: т осФРпа может

0 |3 ,TH4Lо либо cvi iPCTH Hun полно ре 4i ропать после к онт /т с очспп вленным м тпи -thir, мст плом и/щи иаполнгю дим f Чин- t fiirnHi HTPMHN контейнером T f;rpvu- ПЯПОДЯ L. ГО ПЧКу5 ума котпрнй ВТЯГИРЧ( - п гта лонный матри1| и п и м,тери ал БОЛРС torn, распп деж ие peai LSMOH- иоспособной атмосфер внутри наполн ющею чала -к хг дочжно

(j JTS Cyii PCI tiOHNO pT3H(°((jr OCy

щественно равномерное распределение ре- акционноспособной атмосферы может способствовать формированию желаемого металлического матричного композитного тела.

Предлагаемый способ формировани металлического матричного композитного тела вл етс применимым к широкому р ду наполн ющих материалов, и выбор материалов будет зависеть в большой степени от таких факторов, как матричный металл, услови переработки, реакционна способность расплавленного матричного металла с реакционноспособной атмосферой, реакционна способность наполн ющего материз- ла с реакционноспособной атмосферой, реакционна способность расплавленного матричного металла с непроницаемым контейнером и свойств, закладываемых дл целевого композитного продукта. Например, когда матричный металл включает алюминий , то подход щими наполн ющими материалами вл ютс оксиды (например, окись алюмини ), карбиды (например, карбид кремни ), нитриды (например, нитрид тита- на) и Сориды (например, диборид титана), Если имеетс тенденци дл наполн ющего материала взаимодействовать вредное расплавленным матричным металлом, то такое взаимодействие может быть скомпенсмро- вано путем уменьшени времени пропитки и температуры или путем предусматриза- ни нереакционноспособвого покрыти из наполнителе. Наполн ющий материал может включать подложку, такую как углерод или другой некерамический материал, нос щий керамическое покрытие, чтобы защитить подложку от воздействи или деградации. Пригодные керамические покрыти включают оксиды, карбиды, мигри- ды I, бориды. Керамики, которые вл ютс предпочтительными дл использовани & данном способе,включают окись алюмини и карбид кремни в форме частиц, пластинок , усов и волокон. Волокна могут быть непрерывными (в измельченной форме) или в форме непрерывных филаментов, таких как мультифиламентные)жгуты. Кроме того, состав и/или форма наполн ющего материала или предварительно отформованной зз- готовки могут быть гомогенными или гетерогенными.

Размер и форма наполн ющего материала могут быть любыми, которые могут тре- боватьс , дл того чтобы достичь желаемых свойств в композите. Таким образом, материал может быть в форме частиц, усов, пластинок или волокон, поскольку пропитка не ограничена формой наполн ющего материала . МОР/Т примен тьс другие-формы, такие как сферы, цилиндры, таблетки, тугоплавкие волокнистые переплетени и тому подобное. Кроме того, размер этого материала не ограничивает пропитывание, хот могут требоватьс более высока температура или более продолжительный период времени дл того, чтобы получить полную пропитку массы более мелких частиц, чем дл более крупных частиц. Средний размер материала наполнител , лежащий в пределах 24-500 грит, вл етс предпочтительным дл большинства технических применений, Кроме того, контролиру разм ер (например, диаметр частицы и т. д.) непроницаемой массы наполн ющего материала или предварительно отформованной заготовки, можно приспособить физические и/или механические свойства формуемого металлического матричного композиционного материала дл того, чтобы удовлетворить неограниченное число промышленных применений. Еще дальше, объедин наполн ющий материал, включающий варьируемые размеры частиц наполн ющего материала можно достичь более высокой упаковки наполн ющего материала дл получени композитного тела с заданными свойствами. Также, можно получить более низкое заполнение частиц, при желании, путем перемешивани наполн ющего материала(например, встр хиванием контейнера) по врем пропитывани и/или путем перемешивани порошкообразного матричного металла с наполн ющим материалом до пропитывани .

Реакционноспособна атмосфера, используема в способе данного изобретени , может быть любой атмосферой, котора может реагировать частично или полно с расплавленным матричным металлом и/или наполн ющим материалом и/или непроницаемым контейнером, образу продукт реакции , который занимает объем, который вл етс меньшим, чем объем, занимаемый этой атмосферой и/или компонентами реакции до реакции. В частности, реакционнос- пособна атмосфера, при контакте с расплавленным матричным металлом и/или наполн ющим материалом, и/или непроницаемым контейнером, может реагировать с одним или более компонентами реакционной системы, образу твердый, жидкий или парообразный продукт реакции, который занимает меньший объем, чем объем совместных индивидуальных компонентов, тем самым создава пустоту или вакуум, который способствует вт гиванию расплавленного матричного металла в наполн ющий материал или предварительно отформованную заготовку. Взаимодейгл пие мехду ргакционноспособной атмогфеооч и 1.д,« м или более матричным металлом v/члп ,ia- полн ющим материаьо и/или нетоо - исо- емым контейнером может гродол чатг с11 т течение времени, достаточным дл того, чтобы матричный металл пропитал по «ранней мере, частично или существенно полностью , наполн ющий материап Например, когда используют ВОЗДУХ качеств ре мц- - онноспособной атмосферы оззимо/ йп-- вие между матричным металлом (например алюминием) и воздухом гложет привогикь к, образованию резкционноспособных пло дуктов (например окись алюмини и/или нитрид алюмини , и т д) В услови / способа продукт(ы) реакции имеет тенденцию зт нимать меньший объем чем обижп общо, занимаемый расплавленным алюминием и воздухом В результате реакции генррипу- етс вакуум тем самым заставл расплавленный матричный металл проникать в наполн ющий материал или предвари но отформованную заготогку В чав симп- сти от используемой системы, напопн ющий материал и/или непроницаемый контейнер могут реагировать с онноспособной атмосферой аналогичным образом, генериру вакуум, тем самым помога в проникновении расплавленного матричного металла в наполн ющий мтн- риал Реакци с самогенэрируемым ткуу мом может продолжатьс о течечис времени, достаточного, чтобы привести ч образованию металлического матричного композитного тела

Кроме того, найдено что герметик или герметизирующее средство должны прелого ращать или ограничивать газовый t з oi ружающей атмосферы в наполн ю и,- материал или предваритепьпо отфор оачниуо заготовку(напримео предотвращатьте 8ниес - ружающей атмосферы в реэкционноспосоЬмую атмосферу) Реакционноспособна атг/осфео внутри непроницаемого контейнера 1 и пополн ющего материала 11 должна быть достаточно изолирована от окрухающей атмосферы 17 так что, когда происходит взаимодействие между реакционноспособ- ной атмосферой и расплавленным матричным металлом 13 и/или наполн ющим материалом или предварительно отсЬоомо- ванной заготовкой 11 и/или непронииле- мым контейнером 1 устанаплипаетс и поддерживаетс разница давлени между реакционноспособнои и окружающей атмосферами до тех пор пока не будет достигнута желательна пропитка Следует понимать, что изол ци между реакц/он- носпособной и окружающей спмосферами HP должна быть повершенной но скорее

Ч tIc1 1 IлЧ)

pni|i- (|;влс r (f i Mi-1: i rin )

ПТ- rfi-jj Г КЛЗ Ъ -J ТО -1П П ЯЮ1Ц6Ч TTмо ( ff HI о DP Kb « iOc чогобную 5 /10 TPX iii1 т4- fjv( ib ЧР

ччп бчло б : iiHv4r to1 Krii .еоЬходима 1гобы н медприн псп згп i - т кцгонь ос

г особн 0 стпкфрр 1 i -т необходимой

г т лпнии окр/ч 1 о i псфары от ргчк- 0 тго ( ot ее пг1 ь- тзп о н попщч TQr ic i 12

r ICiOnt. y Kl ГГ Т, Н1х РПЛ- Л , f П тр/,1 с I |Г U П Mf Hf ОНИ1НС- rMjK.H ДЛ О 0 О1Щ М ЛМОГф р, 10

5 гозсргд по CVTM - э г L м ирчч ним г ieг лпт ч оГег.|13ч г i т цг ,гус пьнеоб

од и f/эй и зо if UP )хчНо о метить

огы ко iio го i ц з ii i г ду непрон милп if контспнерэ п и атпичным ме0 т рг|пм мом-ст lap i ,опи к у дл ТРЧИ a/ ду гкружэклщр и ре) иго носпособ- нои ч т мп г бггам1 Т- 1мпГ) шрметчк лл пг г ie-i 14,i i ( р i тмзапм ) n,GOia- . T hMifii i i . и in ноа5 i-nr, i,1 о то i

ПОД/ in , Ч Г( 1 ,i ШИ ifO 41H4H |i I l цс P sri TS i 4 f Г1- i i( l(j П(ИРОi ч и м х ч nj с („кме чли

Kfbl4C /и i f быТЬ,

0 i ропр того п . ци11 IR -1 . либо щи л ю mi п(.ш 1 Поц ьнеи|Ним ъ от t i ;v что fr, -ii-n (- еисг- ь eLOOi -vif ( - , ir о , лл VIPHHO

г(, ГПТрЛЧИПГЬ V) i/i 1 С и И ДО 10 IHt НИР К

5 nnOovy зрмети I lytoi1, / деистпчю.

0Ос ( Г1м iiCMOf , Г1ч1 Пс пнып мэтрич- н м fipra i oi I lo i( с ; п риал до- L л V, др,||ем тлс снгам ( ч I,MO нпй СИ1- i-1} Mi д GHVI рекннм

0 имеют впид1 что rppN i- ч p oi iee дейгт е О-Я -ЧЖг О ИГ КЛ С -ИТ ЛКНО Ч ОДНОЙ ИЛИ

хюак геристи «dT ичного мрталла (чаприм р от споссг чного ме- Тг ЛЛч т чивзт1 поч р1Р°мь и контей5 неп Вчутр ннпи J герметик мож(1 Ьчть сфарчон т- nmrin ппрдугмэт- рива« логг- точмо гл О1 i ij j3epBVTp pac- плге v иного MrliDt HIO U ьерчлпа или погружа наполмчюи ни и/п поед

0 трител m лтформо чт11 -tcчoв v

TV м «го внешние механические 1 repveiMKi. вл ютс й ективными н ю npt мснении и очи МОГУТ ici больших о5 Л1|ЧГ( тп рзсппзппешсо иного метрл лэ В t г -icopc генном найдено m; BHCOIH гсрч rf и ч 1иче ские и нки1 еские к/зссы ьутген( |-л гер метикио пррокинвак т та ные нсдсстгЭгш внутре1Л- Сго мс , г и г гогогер

мегика В предпочтительном варианте осуществлени BHeajHcro герметика, герметизирующее средстве может быть наружно применено к поверхности матричного металла в виде твердого шл жидкого материала , который, в услови х способа может быть существенно нероакционноспособ- ним с матричным металлов. Найдено, что такой внешний герметмк предотвращает, или по крайней мере, достаточно мнгибиру- ет, транспорт парофазных составл ющих частей из окружающей атмосферы к реакци- онноспособной атмосфере. Пригодными материалами дл использовани в качестве внешнего физического герметизирующего средства могут быть либо твердые телз, либо жидкости лключа стекла (например, борные или лремниевые стекла, В20з, расплавленные оксиды л т.д.) илм любой другой .;атериэл(ь), очорый достаточно ингибиру- ёт тргпспор- окружающей атмосферы к ро- акцуюнноспособной а.осФерс п услови х этого способа.

Внемли 1,,i4ec.nfi гермстик может быто сформован лредчарительньм пы равнивание у или предварительным по шросг.ч /ег, пли иным способом ормиРУЮЩ ЛЛЧ - 1утрО ЖЮЮ ПОВер/НОС. и НОн и ицэег сю контейнера, контактирующего с емкостью матричного мегал/п, иг- чго транспорт raos а жду хру.г.пощгл гпмос- ферой и ,с,.иоспг.со0но ; т осферои достсто ьс „ii-riiEi ipoKSh Глзаури и покрыти , также к г к -2U3, .соторие могут примен тьс ,j уонтеинвра, чтобь сделать его непроницаемым, мсгуттакхе обеспечивать подход щую герметизацию.

Внешний химический гсрметик может быть получен помещением материала на поверхность р сплзоленного г атричного ме- таллз, которчи реагирует с напоимер, проницаемым контейнером. Продукт реакции может гжлючтгь интермртлллид, оксид, карбид ч т д.

В предпочтительном варианте осуи;ест- але.ш внутреннего физического герметика матричный металл может реогиропать с окружающей тмосферой с образогзчнием гер- метика или герметизирующего средства имеющего состав, отличный от состав л матричного металла. Например, при реакции матричного металла с окружающей атмосферой продукт реакции (например, МдО и/или магнии-алюминатнап шпинель в случае взаимодействи сплава Ai-F/lg с -зозду- хом, или охсид медм в случае взаимодейспйич бронзового сплава с зозду- хом) может образоватьс , который могут герметизировать реакционноспособную атмосферу от окружающей атмосферы R другом варианте осуществлени анутреннрго физического герметика облегчитель герметика может быть добавлен к матричному металлу , чтобы способствовать образованию

герметика при реакции между матричным металлом и окружающей атмосферой (например , путем добавлени магни висмута, свинца и т.д. дл алюминиевых матричных металлов, или путем добавлени селена,

0 теллура, серы и т.д. дл смежных и бронзе- вого матричных металлов. При формировании внутреннего химического герметизирующего средства, матричный металл может взаимодействовать с непро5 ницаемым контейнером (например, путем частичного расплавлени контейнера или его покрыти (внутреннего) или nyieM формировани продукта реакции или интерме- таллида и т.д., которые могут

0 герметизировать наполн ющий материал от окружающей среды.

Кроме того, следует оценить, что герме- тик должен Оыть способным соответствовать вол юметрическим (те. либо

5 расширению, либо сокращению) или другим изменением в реакционной системе, не допуска окружающую атмосферу течь в наполн ющий материал, например, течение в реакционноспособную атмосферу). В част0 ности, поскольку расплавленный матричный металл впитываетс в проницаемую массу наполн ющего материала или предварительно отформованную заготовку, глубина расплавленного матричного металла в

5 контейнере имеет тенденцию уменьшаетс Соответствующее герметизирующее средство дл такой системы должно быть достаточно податливым, чтобы предотвратить транспорт газа из окружающей атмосферы

0 в наполн ющий материал, поскольку уровень расплавленного матричного металла в контейнере уменьшаетс ,

Барьерное средство может, также, быть использовано в комбинации с изобретени5 ем. 3 частности, барьерное средство, которое может быть использовано в способе этого изобретени , может быть любым пригодным средством, которое мешает, ингиби- рует, преп тствует или ограничивает

0 миграцию, перемещение, или тому подобное , расплавленного матричного металла за определенную грчницу поверхности наполн ющего материала Прг -СдНЫМ барьерным средством может быть любой минерал,

5 соединение, элемент, композици или тому подобное, который вуслови х способа этого изобретени , сохран ет некоторую струк гурную целостность, вл етс нелетучим и способным локально ижибиров ть остз на1 липа L, мерить про/то ргнцпь и тому

подобное, непрерывное опитыпакие или любой другой вид движений за определенную границу поверхности наполн ющего материала. Барьерное средство моххет быть использовано во врем пропитки с помощью самогенерируемогс вакуума или о любом непроницаемом контейнере, используемом в св зи с техникой самогонерируе- мого вакуума дл формировани металлических матричных композиционных материалов, как обсуждаетс более детально ниже.

Подход щее барьерное средстпо включает материалы, которые либо вл ютс смачиваемыми, либо несмачиваемыми при играции расплавленного матричного металла о услови х примен емого способа, поскольку смачивание барьерного средства существенно не протекает за пределами поверхности барьерного материала (т.е. поверхность смачивани ). По-видимому, барьер этого типа про вл ет малое сродство или не про вл ет сродства к расплавленному матричному сплаву, и перемещение зз определенную границу поверхности наполн ющего материала или предварительно отформованной заготовки предотгзращзетс или ингибируетс барьерным средством. Этот барьер уменьшает любую окончательную механическую обработку или измельче- ние, которые могут потребоватьс металлическому матричному композитному продукту.

Подход щие барьеры, и особенности, полезные дл слюминиевых матричных ме- таллов, есть барьеры, содержащие углерод, особенно кристаллическа аллотропна форма углерода, известна как графит. Графит существенно не смачиваетс расправленным алюминиевым сплаоом при описываемых услови х способа. Конкретным предпочтительным графитом вл етс графитова лента, который про вл ет характеристики , которые предотвращают миграцию расплавленного алюминиевого сплава за определенную границу поверхности наполн ющего материала. З та графитова лента также вл етс устойчивой к нагреванию и вл етс существенно химически инертной. Графитова лента вл етс подвижной, совместимой, принимает различные формы и упруга . и из нее можно изготовить различные формы, которые будут соотиетствовать большинству любых применений барьера. Графитовое барьерное средство может быть применено в еиде суспензии или пасты или даже как раздел юща пленка вокруг или на границе наполн ющего материала или предварительно отформопаннсй злгслгу.пг Лонга о/ищетс

предпочтительной потеку. -чо Ot;a находитс в форме подвижного графитового гчста. Один способ использопани зтого буг- .тго- подобного графитового листового материа- 5 лп состоит в обертывании наполн ющего материала или предварительно отформованной заготовки, подлежащей пропитке, слоем материала из графитовой фольги GRAFO. Или же, графитовый листовой ма0 торизл может быть сформован в обратную форму конфигурации, котора желательна дл металлического матричного композитного тела и зтз обратна форма может затем быть заполнена наполн ющим материалом.

5Кроме того, другие тонко измельченные

частицы материалов, такие как 500 грит .окись алюмини , могут функционировать как барьер, 0 определенных ситуаци х, поскольку пропитка барьерного материала из

0 частиц должна происходить со скоростью, котора ниже, чем скорость пропитки на- полн ощого материала.

hapi-епное средство может примен тьс любым подход щим способом, таким как

5 покрытие определенной границы поверхности слоем барьерного средства. Такой слой барьерного средсюл может быть применен путем окрашивани , . просеивани через шелк, испарением, «ли г. других случа0 х примен барьерное средство в жидкой форме, в форме суспензии или пасты, или путем распылени парообразного барьерного средства, или простым нанесением сло гп рдого барьерного средства в виде

5 частиц, пли путем применени твердого тонкого писта или пленки барьерного средства на определенную границу .оверхности. В случое барьерного средегва :-.ь мосле, само- гЈнррируемлч ьзкуумнч пропитка сущесто пс-нно огрпничинаетсг с тех случа х, когда пропитывающий матричный металл достигает опоеделенной границы поверхности и контактирует с барьерным средством.

Дуннь й способ формировани металли5 ч-гского матричного композиционного материала путем техники сзмогенериронани вакуума, п комбинации с использованием ба л - рного средства обеспечивает существенные преимуществ ; над известным уров-

0 НРМ техники. В частности, использу способ изобретени , металлическое матричное композитное тело может быть получено без необходимости дорогой или сложной технологии . В одном аспекте изобретени непро5 контейнер, который мохет быть коммерчески доступе:; или скрос-i .-. специ- фичоск .:-- ( можег содср;1 Л1г. наполн ющий митерма- тли npujK.oiv ,p.v.orjrih.;yjO aariv. OBKV ,чэ .;сг;.,г- Формы , .;,.«сг;ооОГ)нус i гг. /:,- , ..iy ц

барьерное средство дл остановки пропитывани матричного металла за пределами желаемой поверхности тела. При контакте реакционно-способной атмосферы с матричные металлом, который гложет быть налит с непроницаемый контейнер, и/или наполн ющий материал в услови х способ может быть создан самогенерируемой вакуум, тем самым заставл расплавленный матричный металл проникать в наполн ющий материал . Мгновенный способ избегает необходимости сложных технологических стадий, например, механической обработки форм сложных конфигураций, сохранени ванн расплавленного металла, удалени образовавшихс кусков из форм сложной конфигурации и т.д. Далее, перемещение наполн ющего материала расплавленным матричным металлом существенно уменьшаетс путем предусматривать стабильного контейкерл, который не погружают в панну с раплавленным металлоп

К-о: показано на фиг. 2, апьтерпатигжые слосоыо сгрукгуры 20 могут быть г конструирован : дл формовани форм, чоторыэ от- личаютс от формы мепронииее сго контейнера. Tax, например, форма 21, .моюща внутренние размеры, соотпетстую- щио желаемым внешним размерам металлического матричного композит, юго компонента, подлежащего формировани , может быть заполнена материалом наполнителем 11, подлежащим пропитке. Затем заполненна наполнителем форма 21 может помещатьс внутрь сло 23, который практически непроницаемым в отношении пропитки расплавл емым матричным металлом. Такой непроницаемый слой может , например, состо ть из любого подход щего барьера, например из оксида алюмини с мглым размером частиц. Подход щие формы МОР/Г быть изготовлен ьчз покрытых или непокрытых металлов, например из нержавеющей стали, графита, керамики керамических композитов, глины, штукатурного гипса, лить из оксидоо алюмини и кремни или других огнеупорных материалов, которые составл ют щио барьерные средства с целью ингибиро- вани пропитки, либо они могут быть покрытыми, или подход щие барьерные средстла могут размещатьс между формой и наполнителем, подлежащим пропитке. Предпочтительно, чтоЬм формы получали с учстзм экономических требований и они могут использоватьс повторно или однократно . Кроме , предпочтительно, чтобы Формы ложно было легко формоозть с тем, чтобы сын копировали форм, хелаемого конечного композита. Хот дл иекомфых применений Формы соединены с конечным композитом и остаютс его частью, дл большинства применений формы, предпочгитсльно должны быть легко отдел емы и удал емы из окончательно сформованного металлического матричного композитного тела и не должны присоедин тьс к нему или реагировать с ним.

После помещени формы заполнением заполнителем а практические непроницаемый слой 23, графитова фольга 22 или любой другой подход щий материал может, но необ зательно, помещатьс над формой с

гем, чтобы облегчи ib отделение формы и конечного композита от оставшегос матричного металла после окончани пропитки. В последнее врем , материал 22 (например, графитовую фольгу) помещают между матричным металлом 13 и формой 21 и в этом случае дол сен быть обеспечен подход щий канзп пли пространство 2-1 с целью эффективной пропитки материала-наполнител 11 матричным металлом 13.

З том расплавленный матричный метал;; 13 выливают на практически непроницаемый слой 23, форму 21 и материал-наполнитель 11 и внешний герме- тик 14 образуетс над расплавленным матричным металлом 13 или внутренний герметик образуетс между матричным металлом 13 и непроницаемым контейнером 12. Затем, в соответствии с методом изобретени слоиста композици 20 помещаемс

ц воздушную атмосферу печи. Пропитка материала-наполнител 11 внутри формы 21 расплавленным матричным металлом 13 ссуи ствл етс без пропитки практически непроницаемого сло 23 окружающего форну 21.

Согласно фиг. 3 элемент или сердечник 31, который непроницаем дл расплавленного матричного металла, может выполн ть функции барьера дли определени формы

сформованного металлического матричного композитного компонента. Непроницаемый элемент 31 может формироватьс из любого материала, который практически не пропитываетс в услови х процесса. Если элемент

0 31 подлежит удалению, то его следует выполн ть из материала, который облегчает удаление, например, с помощью физических , химических или

:ханических

средств. Как показано на фиг. 4, такие барь- ерные элементы могут образовывать лишь одну четко определенную границу компонента подлежащего формованию С другой стороны, дл получени сложных форм мо использоватьс таких элементов Подход щие материалы дл лрьер ы/

схематический поперечный разрез слоевой упаковки, аналогичной той. что использовали дл получени металлических матричных композитных тел с формой, близкой к сетчатой .

Негативную каучуковую форму из основной части получали заливкой формующего каучукового соединени вокруг основной части. После достаточного схпаты вани негативной каучуковой формы, три копии основной части отлипки из негативной каучуковой формы с использованием смеси, содержащей 5 мас.% поливинипаце- татного кле , примерно 6% гипса, примерно 26% воды и около 63% (грит 500), Ко- пии основной части, содержащиес внутри негативных каучуковых форм, помещали о холодильник при температуре - 18°С. Чероз 2 ч при -18°С негативные каучуковые формы и копии основной части раздел ли. Затем такие копии сушили в воздушной печи при 4б°С. После достаточной сушки копии опрыскивали с получением двух покрытий сереб р ной краски,

После формировани копий основной части и их окраски формировали три барьерных формы 21 путем смешивани 1 мае. ч коллоидного оксида кремни , 2 мае. ч. (500 грит) А120з, 1 мас.ч. (220 грит) и 0,2 мае.ч, воды. Такую барьерную смесь после обеспенивани и деаэрации наливали на копии основной части и давали затвердевать в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из барьерной смеси выливали и копии основной части, окружен- ные барьерными формами, помещали в холодильник и выдерживали 8 ч при -18°С. Копии основной части, окруженные барьерными формами, затем помещали на 1 ч з печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой, имеющей температуру 1000°С. После извлечени из печи копии оснооной части измельчали и остатки порошка этих копий выдували из внутренней части барьерных форм 21. Покровна смесь, содержз- ща 60 мас.% коллоидного вермикулита и около 50 мас.% воды„затем переливалось о барьерные формы. Така покровна смесь пребывала в обожженных барьерных формах 21 2 мин и sal ем ее выливали, после чего на барьерных формах 21 образовывалось покрытие 25. Затем покрытие барьерные средства 21 помещали на 2 ч в печь пои 110°С. Через 2 ч пребывани при указанной температуре покрытие барьерные средства 21 обжигали при 1000°С в течение 1 ч.

Затем три покрытых барьерных формы 21 помещали в непроницаемый контейнер 12, сконструированный из нержавеющей стали типа 304 толщиной 1,Ь мм с внутренним цилмьфои 3 дюйма I ft MV) и икотой 3,25 дюйма (83 м) Пространство моду покрытыми барьерными средствами 21 и контейнером из нержавеющей стали 12 затем заполн ли слоем 23, содержащим гот (38 Алундуг/ от Нортон Ко.). Одну барьерную форму 1 заполн ли материалом-наполнителем 11, включающим около 50% (54 грит) AI.Ch и 50 % (90 грит) (оба чешостпз 38 А унду-- Сортом Ко.). Вторую 5чрьепную форму 2 1 зчполм ли мзтериа- ло -напплнигелсм, в л очаю.диг 50 мае % Ai2P и п качестве остатка 7гСЬ а третью барьерную форму 2 1 заполнит смесью ма- териллз-наполнитегч 11 содержащей 98 -1чс % (270 грит) ., и 2 мае °t порсшко- 1&рззпого млгнил г размером чзстиц - 325

veil .

З тем каждую из форм 21, запоименную материалом-наполнителем, накрывали куском гпафто : ой фольги 22. Матричный метали 13, содержащий выпускаемый промышленностью алюминиевый оплап марки GOG1, и I мае % .еэгни , сппао- /онного г ним, расплппп ли и примерно 270 г такой смеси с ливали н контейнер из не- ржапею ей стати 1 и на б р ериые формы, з полночные мртеомалом-клпопнителем. , ни расплавлсч(1Ч1 млфичный метал/ , залитом порошкообразный и слоевую ..iTSKORK 0 гомпллли з печь сопротивлени с роздушно 1 атмосферой, имеющую температуру 900° На плавпение порошкообразного ВгПт требовалось около 15 мин при этом происходила дегазаци и образование газонепроницаемого герметика Л Слоевую упаго су 40 выдгрхивали при еще 2 ч.посло ЧРГО споевую упа ковку 40 и ее содержимое вынимали из печи и помещал но охлаждаемою РОДОЙ медную плиту с целью непосродственною отверде- н ний металлических матричных хомпози- гов.

При комнатной температуре контейнер из непжапеющей ст ли 19 вырезали из от- facp/KAenHoro остаточного матпичного металла и покрытых барьерных форм. Было установлено, что кажда секци графитовой ленги 22 облегчает отделе,те каркаса мат-, оичко о металла от каждого гз гоеч образо- павшихсч металлически матоичных композитных шармкопь ч клтанос Кроме того, Пыло устэновлечо, что матричный ме- laiT1 13 не пропиг/гсет стой 23 пэ FOO грит А1Юа Затем покрыть-е барьерные гормы 21 помещ1л. о пес остоуйк и nof рытые барьерные формы 21 оРоаЬп ва .и сгоуей пескл с образованием vpex ыапопыч сг.пп -ию сетЧЛТОЙ , СОСТОЯЩИХ ЬЗ нО - ИКИСВГГО

матри iworo KOMno n,

Пример D этом 1римере демонстрируетс метод негэшаного фоомов н л с закрытой поверхностью, предназначенный дл формировани композитных гел сетчатого или близкого к нему профил сложной формы, в результате применени методики самогенерируемого вакуума с использопз- нием броиэсоого матричного материала.

Экспериментальные методики Пыли практически теми же, использовали в примере 1 за исключением того что : .споль зовали другой матричный коталп псг. чтерэ- туру обработки, Зкспер .чмен голь.ы слоева упаковка 40, использу змл г приг/о ре 2, была такой же, что покзданд на rlw. / Бронзовый магричнь и металл 12 содержа G мае. 7. 0.5% PC О Л и п остального компонента - .мед. Контейнер из нержавеющей стали 12 имел внутренний диаметр 1,53 дюйма (41 мм) м ппспг/ около 2,63 дюимз (67 мм) Матер 1ал-нпгс,;нитоль 11 представл л гобои 90 rpm AbOjfFi Алун- дум, Чертой Ко.) Слоевую утког у 1П о течение 2/5 ч онд .рживллм три ИОО°Г т печи сопрочиолениг с поздуи иг,,: т лосфс рой перед тем. она нгпоср лелп чио отвердевала на охлаждаемой полой г1 м; юи плите.

При комнатной температуре сломп/о упаковку 40 ,)азЬирали и как примере 1 устанавливали, ,ic гр фпгспач Фочк 22 облегчает отдсм нис каркаса MQTJVT. ш;,м металла 66 or tiOKOfo матричного ко :поэпг- ного шароьогс клапана (53. К;юмо юго, Оьип установлено, что матричный мешлл 13 m пропитывает слог 23 из грита /MaOi CO Затем покрытую Оарьерную фоому 1 щали оиескоструикуи покрытую барьгичую оболочку 21 обрабатппали струс т а г результате иего получали шаропоч сетчатого профил , состо щий и бпонзо. и го металлического матричного чо-тп ию. Таким образов, этот пример иплюстрирует тот факт, что та ис рр личнме масериалы как очень гонки0 слои граФигсвь е материалы и гглзаннио мопкоз рнистио пор.ки, могут выпилить функции барьерного f jго- риала в ходе оиразованил боо -попнх матричных композитных тел мсюлом самогенерируг-мого очкуума.

Примеры 3-4. В этих примерах демонстрируютс методы положительного фпрг ,о- пани с открытой поверхностью предназначенные дл фог кир- глнч талличоских магрични/ с.омпо c.ii --. ю. сетчатого, или близкою к .ему ripoi /:,

ИМСЮ1ДИ СЛОХ -. О фОрГ-V/ С ИоГ ОЛЬ .t- НИем метода са.)генцриг)/емпго u. yyri.. В примерах 3 h 1 оп смайигои м пош..п ал.юминиеиого пптрчмною ti Орон

0

Ь

0

зопиго матричного металла соогн но, с ЦРЛЫО по/|учени« дпу мо.гТ./м .,-их матричных композитных (иесгерен n j oc- нопи(л 1чсти «мею1м,рп пноиший диаметр 1,5 дюйма (3В мм) и максимальную толщину около 0.4 дюиг.л (10 .мм). СМтперимеиталь- мые слоевые упаковки используемые п при мерах 3 и А были теми же. что показаны на фиг 2.

ler лтионую каучуковую форму готовили из основной част путем заливки каучукового формующего соединени около 1 мае.ч. амиаатора и около 10 мае.ч. каучукового оснон иил (сючруг основной части) После достаточного отпердепапи каучуковой фор- ,и,| основную часть и отрицательную каучу- KOD/IO фюрму раздел ли и отрицательную каучуковую форму дважди покрывали путем jnpb CfMDannp сухим смазочным средством ча оснопе фгоруг лерода. Затем положитель- каучуковую форму ошшплп из отрица- гелчюи каучуковой формы выполненной и |ормуюик 1 о аучука CI 1000. Поело лс;мточ1;0|о ч „.злгыпанич попо .и- ггилк Ю саучукооую форму удал ли из отопцэгельнои аучукогюй формы мосле этот 1 Спол;.: пвалп длч формирование двух h ip.o 4i -hpo i 91 длч соотвг тстгзуюа(их

0

о

Hpj phb w 21 формировали пу Oi: е.-юшиЬ Чни примерно 1 мае ч. колло- чдпсто окспда кремни . 2 маг,. (500 i рит) ) .ч. (200 г рит) и 0,2 мас.ч. гю.гь,. Тг.чо смесь после обесценивани и дегПрнропани разливали над положительной каучуковой формой и давали оатыерде- (. пь п чеченце 2 ч при комнатной тег пераг/рз. 2 ч избыток воды с за- Ti cp/iODiuen смеси слмвали и положительную каучуковую форму с Ьаоьерным юрмопочным материалом помещали в хо- /1оди 1ьпик при температуре - 18°С на 8 ч. Зспег положительную каучуковую форму пдел ли от г ам /ion замором РННОЙ барьер- чии формы 21 и каждую барьерную форму 21 помещали s) печь сопротивлени с воздушной атмосферой при 1000°С на 1 ч. По- ровна смесь содержала 50% коллоидного чермикулмга и СЮ% зoды и ее по ч цал к полость .«окдои барьерной формь- 2. По- кроонои смэси давали находитьт t ,.ссннь.х бэрьеоных формах 21 в теченге 2 ,.иш и сгЭ .ем йылипали ППМЫРМ в течение ло.о JOcMom, о полосой каждой барьерной . сбр зстмеалось мо.рыти ДЗЛОР покрыгыо Сарморныс формы 21 помеи),спи в п,г- Ь при 1 0°С на 2 ч. Примерно sepo.. 2 ч пикрьлыс Fispvjp.i че формы 71 ceo ,-j otrx-и К / п L1 теч -ние i ч v,

элементов 31 включают материслш у« зан- ные в качестве подход щих формовочных материалов.

Как показано на фиг. 3, сформованный барьерный элемент 31 помещают в стальной или другой подход щий непроницаемый контейнер 12 и пространство р-южду элементом 31 и контейнером заполн ют материалом-наполнителем . После этого, расплавленный матричный металл 13 разливают по поверхности материала- а- полнител 11, упаковочного элемента 31 и образуетс внешний или внутренний гермс- тик 14. Затем всю слоевую упаковку 30 помещают в воздушную атмосферу печ в соответствии со способом самогеиерирус- мого вакуума. Графитова фольга или другие средства, облегчающие выделение 22, могут вставл тьс между матричным металлом 13 и материалом-наполнителем 11.

В соответствии с еще одним воплощением изобретени друга слоева упаковка 40 (фиг. 4) содержит как внутреннюю, так и внешнюю форму металлического матричного композитного компочента, подлгзжащрго формованию. Так, например, изготавливают форму 21, имеющую внутренние разма- ры, соответствующие желаемым внешним размерам металлического матричного композитного компонента, и элемент или сердечник 26, имеющий внешние размеры, соответствующие желаемым внутренним размерам металлического матричного композитного компонента, подлежащего формованию . Серчсник 26 может представл ть собой часть барьерной формы или может вставл тьс в барьерную форму поело ее получени . Если сердечник 26 необходимо удал ть, то, предпочтительно, он должен изготовл тьс на материале, который облегчает удаление (например, он может удал тьс с помощью физических, химических или механических средств). Может использоватьс множество таких элементов дл получени сложных внутренних форм Пространство между формой 21 и сердечником 26 может заполн тьс материалом-наполнителем 11, подлежащим пропитке, и форма 21 может помещатьс внутри практически непроницаемого сло 23. Такой непроницаемый слой может состо ть из любого подход щего барьера, например, из мелкого грита оксида алюмини , который не пропитываетс расплавленным матричным металлом в услови х процесса. Подход щие формы и сердечники могут изготавливатьс из покрытых или непокрытых металлов, таких как нержавеюща сталь, графита, керамики , керамических композитов, глины, гипса, лить из оксида алюминии или кремни , ДРУГ.1-. О r- lt i РП

которое вход т е сослав подход щих &апь- ерных средств г целью ичгибировани пропитки или которыэ покрмты или содержат 5 подход щие барьерные средства между формой или сердечником и наполнителем подлежащим пропитке. Формы и сердечники предпочтительно изготавливать с учетом требований экономики и они могут исполь0 зоватьс повторно или однократно. Кроме того такие формы и сердрччики, предпочтительно , должны легко формоватьс с, тем. чтооы опироьэть форму желаемого конечного металлического матри ного компози5 тс, подлежащего формованию. Хот дл некоторых применений такие формы и сер- дечники св заны с композитом и составл ет ею интегральную часть, и большинстве применений формы и сеоцечпикэ, предпоч0 тительно, должны легко отдел тьс и удал тьс из сформованного металлического матричного композитного компонента, не быть св заны с ним м не реагировать с таким компонентом,

5После помещени заполненной наполнителем формы и спой графитоаа фольга или другой подход щи материал необ зательно размещаетс над формой, содержащей сердечник, с. целью облегчени

0 выделени и конечного композита из осгапшсгос матри-шого металла после завершени пропитки. В случае размещени материала 22 между афичным металлическим сплавом 13 и формой 21, содержащей

5 сердечник 26, гледуот обеспечить подход - Lbui- . или пространство 24 дл ре«зли- оации ффектчпсойпропитки

материала-наполнител матричным металлом .

0Затем расплавленный матричный металл 13 выливают на слой, форму и мэтери- л-наполнитоль, после чего может образовыватьс внешний или внутренний герметик 14. Затем слоистую упаковку по5 мещают в воздушную атмосфепу печи в соответствии со способом изобретени . Пропитка наполнител внутри формы не со- пр по«даетс пропиткой сло , окружающего форму, и наполнитель после,

0 контактировани самогенеоируемого вакуума с непроницаемой формой

В соответствии с изобретением могут испопьзоватьг некотопыс специальные ме- тпдики формован и соответствующие уст5 роиства Глчвькй компонент можег испо ь оог тьс д дл получени Формы из гипг коллоидного оксида алюмини , коллоидного оксида кремни или любых других подходчщих средств. Главный компонент мохсе непосредствсгмо использоп тьсч

д/u. формовани конечной формы /,ли может использоватьс дл формировани лромс жуючно / озрмы (например гаучуковой

П/,8СТМаССОСОИ ВОСКОВОЙ ИЛИ ДРУГОЙ {1ОДХО

д щей .) дл использовани пр формировании конечной Формы. Однако важно чтобы конечна форма У сердечник были Спосоо. ы химически и физически зы- держиъйт условие процесса без разруо)- ни иг.и .. л чтобы они дублировали основно-- компонент с получением конпо о оплатой лт- близкой aor-iatOH формою о конечной формь в соответствие

С . У16М.

SeroTi-.i.yio каучуковую форму изготав- m .tio эт ио .cru oro компонента л затем из HCIUIT. U ,ой ч,.уч;коваи формы получает по- зитиа.,у.о .овую уорму. 2ь.тем ка чуко- зус псзит.)чную форму используют дл формиьзз:п ; б.чрьернои формы, которую использую а rG :orpc финз/u РОИ фор, ь, содерч ц о-1 мтгеризл-пзпсл нни.ь по/vie- жащий iifuM n 1 РоСпла э.. ьf,

НЬЧ: fiOfSnr.r.M rlo НеКОЮрЬС фСрМ1 СЛОДу iO poiftl I, .TOO ЯрГ1 1 poesr сгсу.Оч, .. iporr/TKi. tupwi pe- зу/к.ат G n ooecn(;4tia iCiC-T xcpoins

чигЗСрХЧОП и . pOMCpl t П-Ч И GTчатолфору1- , По.-ч-. пс.крити /i/i rcnO/Ib OL ii .i;1 «С НОКОГОрЬ Х фОр..Эл СКЛ,О1,6ОГ iGKpLiTHii ИЛИ КОЛЛС ,Д 0.0 ОКСИ

да кр-эшч, коллоидною о;(с, ги

КОЛ СИДКОГО PGDMVi /IHf5, /t JiJ,, D фЗфита , графип, ьтопинкеаого крьсичел и друг,,о покрыти . Тач ло чсгоыть -, о гут также лро.ло i caaib отделение формы о г /о- иечсогс металлического матричною KC.-. inoa/i. siGiо ксгтолСНТи.

Пом - .о формирсвлчи г, зу укслэч по лож. то очои -1)оэми из каучуковой о-флцз- тельыо1, срормь; готов т гипсовую полохигеллную форму, которую покрызают мот1еркгзлом,г1р г-п тстгл;1ощи ср зь паг ию. Из гипсоаои позитивной срорг ы ГОЮРЯ :ie гатийиуюфорр- у из гипса, ко нючдногоогск- да алюмини , коллоидного оксида ремни или люСмх других по/зходчщих Зг.тем п псопую позитивную .ют из г/псовой негатизной формн с помощью любых подход щих средств Затем огрица- тельну о оболочку нокрыиают соответструю- щим барьерным покрытием и используют в качестсе барьерной форму дп пропитки матер.|Япа-,1аролнь.1гепп расилааломнии матричным металлом

.ьк подробно обсуждаете а примерах дл получвг и . используемых d процессе с самогенерацией взк/ум, могут так- хе примен тьс способы с потере- РОСКЭ . пены Так чрпр1Ч ер, л(ла мую оорму

металлического матричного композитного тела пначале получают ич воска или поли сгирольной пены или любого другого подхо д щэго материала, способно о к

физическому удалению, химическому удалению и/ипи испарению при нагревании Такой зес, пену или другой материал после этого внедр ют в материал формы гого типа, что Ј5ыл обсужден выше. Затем, материал

0 формы подвергают соответствующей химической или тепловой обработке, котора требуетс дл удалени или испарени материала формы, в результате чего в нем образуютс пуст осы. Такие пустоты могут

Б заполн тьс ма.ериалом-наполнитслем и пропитыватьс в соответствии с изобретением .

Хот на фиг. 2-Л иллюстрируетс ис пользование одной формы а каждом непро0 ницаемом контейнере, в него может складыватьс n/njiti полчещатьс множество форм друг за другом с целью обработки.

Кроме тоге, слоезые упаковка, в кото- оых формы помещали а отдельный газонеп5 ромлцаемы 1 контейнер можно распредел ть целиком по отдельным газонепроницаемым контейнером Вместо это- i о можно ис юльзоват ь газонепроницаемую форму либо проницаема скорма может де0 латьс непроницаемой Затем на форму могут быть помещены герметизирующие средства так, что форма будет выполн ть функции непроницаемого контейнера. Как показано на фиг. 5, форма 51 имеет непро5 ницаемую поверхность (или поверхности) 52 и полость, заполненную материалом-наполнителем 11. Матричный металл 13 помещаю f no-соседству с наполнителем и герметизируют герметизирующим средст0 вом 11. Оюепап упаковка (фиг, 6) представл ет собой, таким образом, самосодерхощуюс форму и непроницаемый контейнер, из которых может быть получен компонент, имеющий конфигурацию

5 полости формы.

Различные варианты изобретени включены в примеры.

Пример В этом примере демонстрируетс методика негативного формова0 ни с закрытой поверхностью дл формировани сложно-профильных металлических матричных композитных тел сетчатой или близкой у ней формы с использованием метода самогенерируемо5 го вакуума. Более конкретно, в этом приме ре демонстрируетс получение мелких шарлкоаых клапанов из одной основной части , имеющей внешний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), с цилиндрической полостью диамет ром 073 дюйма (19 мм) M.i tnir 1 покачан

позита, помещали в контейнер 12с внутренним диаметром 1,9 дюйма (48 мм} и высотой 3,5 дюйма (89 мм), выполненный из нержавеющей стали 16 калибра (толщина 1,6 мм) типа 304. Материал-наполнитель 11, содержащий 95 мас.% (90 грит) SIC и около 5% олова с размером частиц - 325 меш заливали и кольцо между стальным контейнером 12 и ребристым графитовым сердечником 31, Примерно 1.5 дюйма (38 мм) расплавленного бронзового матричного металла 13, включающего 5 мэс.% SI, около 2% Ге, около 3% Zn,остальное медь, заливали о контейнер и из материал-наполнитель из 90 грит С, окружающий ребристый графитовый сердечник 31. Затем 20 г порошкообразного В20з использовали дл практически полного покрыти поверхности расплавленного бронзового матричного металла. Слоеоую упаковку 30, включающую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 2 ч при 1100°С, в ходе которых В20з практически полностью плавилс , дегазировалс и обрабатыпал газонепроницаемый герметик 14, наблюдалось понижение уровн матричного металла 13, слоевую упаковку 30 вынимали из печи с целью огвердеианил бронзового матричного композита. При комнатной температуре слоевую упаковку 30 разбирали с целью получени бронзового матричного композитного тела окружающего ребристый графитовый сердечник 31.

Ребристый графитовый сердечник 31 вынимали из бронзового металлического матричного композитного тела путем помещени бронзового матричного композитного гола, окружающего ребристый графитовый сердечник 31, в печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой при 600°С. Через 12 ч при 600°С ребристый графитовый сердечник 31 практически полностью окисл лс и получали бронзовое металлическое матричное композитное тело с внутренним диаметром, обратно копирующим ребристый графитовый сердечник.

П р и м е р 9. В этом примере демонстрируетс использование разъемной формы дл формовани металлического матричного композитного тела методом самогенерируемого вакуума. На фиг, 7 показан схематический вид поперечного сечени слоевой упаковки, используемой в данном примере.

Форма-шаблон, имеюща внешний диаметр около 1,75 дюйма (45 мм) и высоту около 0,81 дюйма (21 мм) с полусферической полостью с диаметром 1,38 дюйма (35мм), подвергалась машинной обработке с помощью выпускаемого промышленностью алюминиевого сплава. Форму-шаблон коак сиально помещали в выпускаемую промышленностью трубку из ПВХ с внешним 5 пиаметоом около 3 дюймов (76 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) и с толщиной стенок 0,38 дюйма (9,5 мм). Негативную каучуковую форму готовили заливкой формующего каучукового соединени CI-1000,

0 около 1 мае.ч. активатора и около 10 мае.ч. каучуковой основы (в кольцевое пространство между трубкой из ПВХ и алюминиевой шаблонной формой).

После затвердевани негативной каучу5 ковой формы позитивные барьерные формы 21 получали из негативной каучуковой формы , выполненной из смеси, содержащей 1 мае.ч. коллоидного оксида кремни , 2 мае.ч. (500 грит) А120з, 1 мае.ч. (220 грит) А(20з и 0,2

0 мае.ч. воды.

Позитивным барьером формовочным отливкам давали отвердевать в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из отливной смеси сливали и нега5 тмвные каучуковые формы (барьерные формы 21) помещали в холодильник с температурой -18°С на 8 ч. Затем негативные каучуковые формы отдел ли от позитивных барьерных форм 21 и последние помещали

0 на 1 ч в печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой при 1000°С. Затем Ьт- верстие 121 диаметром 0,38 дюйма (9 мм) высверливали вдоль оси внешнего диаметра одной барьерной формы и через полусфе5 рическую полость (как показано на фиг. 7). Позитивна барьерна форма 21, имеюща отверстие, контактирует с другой позитивной барьерной формой 21 так, что в ней образуетс сферическа полость с диамет0 ром около 1,38 дюйма (35 мм), Две такие позитивные барьерные формы 21 образуют разъемную форму 122. Покровную смесь, содержащую 50 мас.% коллоидного верти- кулита и 50 мас.% воды, заливали в сфери5 ческую полость разъемной формы через отверстие 121. Покровна смесь находилась в разъемной форме 122 2 мин и затем ее выливали, при этом в сферической полости разъемной формы 122 образовывалось по0 крытие 25. Далее покрытую разъемную форму 122 помещали на 2 ч в печь при 110°С. Через 2 ч пребывани при указанной температуре покрытую разъемную форму 122 обжигали в течение 1 ч при 1000°С.

5 Внутреннюю часть покрытой разъемной формы 122 заполн ли материалом-наполнителем 11, включающим 90 грит SIC. Затем разъемную форму 122 помещали в стальной контейнер 12 в слой 23, содержащий 500

грит. А1гОз. Отверстие 121 в нижней части разъемной формы 122 покрывали графитовой фольгой 22. Затем расплавленный бронзовый матричный металл 13, содержащий 5 мас.% SI, около 2% Fe, около 3% Zn остальное медь, заливали остальной контейнер 12 и на разъемную форму 122, окруженную мелкозернистым слоем 23, и слой порошкообразного ВаОз наливали над расплавленным матричным металлом.

Затем слоистую упаковку 120, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое , помещали о печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 3 ч при температуре около 1100°С слоевую упаковку 120 вынимали из печи с целью отвердевани бронзового металлического матричного композитного тела . При комнатной температуре разъемную форму 122 разбирали с установлением того факта, что бронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 11 с получением бронзового металлического матричного композитного шара. Помимо демонстрации использовани разъемных форм, насто щий пример иллюстрирует возможность использовани матричных металлов с целью их проникновени в барьер- .ные формы с целью пропитки материала-наполнител с образованием металлического матричного композитного тела .

Пример 10.. Этот пример демонстрирует использование барьерного сердечника из мелкого песчаного фундамента и св зующего вещества с целью формировани внутренней формы металлического матричного композита. В этом примере использовали, слоевую упаковку, аналогичную той, что изображена на фиг. 3.

Внутренн шестерн формируетс путем получени барьерного элемента или сердечника 31, имеющего негативную форму желаемой внутренней конфигурации шестерни , из смеси, состо щей из 20 мас.% гипса и 80 % (500 грит} . После достаточного схватывани и сушки барьерный сердечник 31 центрировали в цилиндрическом стальном контейнере 12, имеющем внутренний диаметр, соответствующий желаемому внешнему диаметру полученного конечной металлической матричной композитной части. Пространство между барьер- ным сердечником 31 и стальным контейнером 12 заполн ли материалом-наполнителем 11, содержащим 90 мас.% (90 грит) и 10 мас.% олова с размером частиц - 325 меш. Расплавленный бронзовый матричный металл 13, включающий 5 мас.% SI, около 2% Fe,около 3% Zn и до

100% медь, заливали в стальной контейнер 12 над материалом-наполнителем 11 на глубину 1 дюйм (25 мм) и порошкообразный наливали на расплавленный матричный металл с получением внешнего герметика 14 после его плавлени .

Слоева упаковка 3°, включающа стальной контейнер м его содержимое, помещали в печь сопротивлени с нагретой

0 воздушной атмосферой при 1100°С. Через С ч при 1100°С слоевую упаковку 30 вынимали из печи и охлаждали до комнатной температуры . После этого барьерный сердечник 31 очищали на пескоструйке от образовавше5 гос бронзового металлического матричного композитного тела, в результате чего внутренн форма металлического матричного композитного тела соответствовала внешней поверхности барьерного сердеч0 ника31.

ПримерП. Этот пример демонстрирует тот факт, что достаточно сложна металлическа матрична структура может быть получена с использованием метода не5 прочного сердечника. Металлическую матричную св зку получали из бальзового шаблона. Бальзовый шаблон получали путем склеивани полос выпускаемого промышленностью бальзового дерева, как это

0 схематически показано на фиг. 8. Затем бальзовый шаблон покрывали по крайней мере двум сло ми серебр ной краски. После высыхани серебр ной краски бальзо- вый шаблон присоедин ли к днищу

5 бумажного щика с размерами 5x2x1 дюйм с помощью нефт ного желе.

После присоединени шаблона к бумажному щику смесь дл барьерной формы готовили путем смешивани 1 мас.ч. колло0 идного оксида кремни , 2 мас.ч. (500 грит) А120з, 1 мас.ч. (220 грит) AlaOs и 0,2 мас.ч. воды. Такую барьерную смесь после обеспе- нивани и деаэрации разливали над баль- зовым шаблоном и давали ее затвердевать

5 в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из барьерной смеси промокали полотенцем и 220 грит А120з вы- с ливали на поверхность отливки с целью впи- тывани избыточной воды. Затем

0 барьерную смесь, окружающую бальзовый шаблон, помещали в холодильник и выдерживали 8 ч при -18°С. Затем форму с затвердевшим барьерным материалом, окружающую бальзовый шаблон, помещали

5 на 1 ч в печь сопротивлени с воздушной атмосферой, нагретой до 1000°С.

В течение часового пребывани при 1000°С бальзовое дерево выжигалось с образованием внутренней полости в барьерной форме. После извлечени из печи

Затем каждую покрытую барьерную форму 2 I помещали в отдельный стальной контейнер 12, практически такой же, что описан п примере 1. Пространство между барьерными формами 21 и контейнером из нержавеющей стали 12 затем заполн ли слоем 23 из500грт А120з(38 Алундум, Нортон Ко ) П примере 3 м.чтериэл-наполиитель 11 пключоо ПО i рит А120з и сю помещали D покрытую Парьерную форму 21 и доводили до уровн . В примерз 4 материал-наполни- гель 11, содержащим 00 григ Al20:, помещали IB покрытую барьерную форму 21 и доводили до уровн . Барьерную ферму 21, заполненную мэтериэ/юм-наполнитслсм, в присугглвии бронзооою матричного метал- л покрыпапи куском графитовой фольги 22.

В примере 3 расплавленный алюминиевый матричн- 1й металл 13 содержал 7,5-9,S % Si. 3- I Cu 2.9 Zn,0.2-0,3% Mg 1.3% Го -Г0,5°/ Мп. 0,35% Sr, остальное AI и его залипали п контейнер из нержавеющей стали 12 до глубины 0,5 дюйма (13 мм) над заполненной материалом-наполнителем барьер юн Формой 21. ГЗ примере 4 расплао- ленный бронзовый матричный металл 13, содерлащий 6 мас.% SI, 0,5 мас.% Fe, около 0,5 мзс.1 Л и медь до 100%, заливали до (лубпны примерно 0,5 дюйма (1,3 мм) о контейнер чз перхапеющоч стали 1 чад барь- ерпои формой 21, покрытой графитовой фолы он 21 Далее, порошкообразный В20з выливали над расплавленными матричными металлами 13 с целью практически полного его покрыти и слоеную упаковку 20 поме- щали в печь сопротивлени , нагретую в атмосфере поздуха до 900°С п примере 3 и до 1100Г)С о примере 4. Чердз 15 мин порошок С20л ир 1кличсски расплавл лс , дегазировалс и образовывалс непроницаемый rep- метшс 14. Слоевую упаковку 20 из примера 3 выдерживали 2 ч при 900°С, а слоевую упаковку 20 из примерз- & Еыл., 2 ч при ИОО°С, после чего соответствующие слоевые упакооки 20 вынимали из печей и помещали на охламдземую водой медную плиту с целью непосредственного отвердевани матричною металла 13.

При достихенич комнатной температуры каждый стальной контейнер 12 вырезали п соответствующей барьерной формы 21. В ел /чг.е примера 4 было установлено, что гра- oi Tnat. фольга 22 способствует отделению стригс матричного металла от образовы- ваашегос - (металлического матричного ком- поэта. Кроме того, было установлено, что как п примере 3 так л о примере 4, полностью пропитанные металлические матричные композитные тело демонстрируют

отличные, близкие к сетчатым про иминые характеристик.

Пример 5. В этом примере демонстрируетс использование метода формовани с потерей ооска с образованием сетчато-лрофильного, или близкого к нему металлического матричного композитного тела сложной формы в соответствии со способом самогенерируемого вакуума. Конкретно , пример 5 относитс к получению алюминиевого металлического матричного композитного плунжера дл двигател внутреннего сгорани из основной части с внешним диаметром 0,75 дюйма (199 мм) и максимальной высоты 0,55 дюйма (19 мм). На фиг. 6 показан схематический поперечный разрез экспериментальной слоевой упаковки, используемой в примере 5.

Негативную каучуковую форму получали заливкой формующего каучукового соединени и 1 мае.ч. актиаатора и 10 мае.ч. каучуковой основы эокруг основной части; После достаточного схватывани положительную копию основной части получали путем заливки расплавленного воска в негативную каучуковую форму. После отвердевани воска каучуковую форму десорби- ровали с положительной восковой копией плунжера

Затем положительную восковую копию помещали в цилиндрический контейнер из нержавеющей стали 12. Барьерную смесь состо щую из 3 мае.ч. (500 грит) А120з и 1 мае. ч. коллоидного оксида алюмини заливали в стальной контейнер 12 на глубину равную высоте положительной восковой копии . Через по крайней мере 6 ч барьерна смесь отвердевала с образованием оболочки 21. Стальной контейнер 12 и его содержимое переворачивали и помещали в печь с воздушной атмосферой при 180°С. Через 3 ч при 180°С позитивна воскова копи плавилась и образовывалась полость в барьерной форме 21. Затем стальной контейнер и его содержимое помещали в пе„чь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой, температуру доводили до 1000°С и выдерживали ее 1 ч с целью выж#:-ани остаточного воска, в результате чего получали негативное изображение шаблона в барьерной форме 21.

Полость, полученна в барьерной форме 21 за сче г испарени воска, затем заполн лась материалом-наполнителем 11, представл ющим собой 220 грит С. Затем алюминиевый матричный металл 13. содержащий 7,5-9,5 мас.% Si. 3-4% Си, 2,9%Zn, 0,2-0.3% Mg.1.3% Fe, , 0.5% Мп, 5 0,35% Sn, остальное А, рас

плавл ли и заливали в контейнер из нержавеющей стали и над заполненной барьерной формой 21 из 220 грит SIC на глубину 0,5 дюйма (13 мм). Порошкообразный ВаОз использовали дл покрыти поверхности 5 расплавленного алюминиевого матричного металла.

Затем слоевую упаковку 160, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое , помещали в печь сопротивлени с 10 нагретой воздушной атмосферой при 850°С. Через 16 ч при 850°С, в ходе которых В20з плавилс , дегазировалс и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевую упаковку вынимали из печи и охлаждали. 15

После охлаждени слоевой упаковки до комнатной температуры стальной контейнер вынимали и барьерную форму 21 обрабатывали пескоструйкой с получением алюминиевого металлического матричного 20 композитного плунжера с близким к сетчатому профилю.

П р и м е р 6. Повтор ли способ примера 5 за исключением того, что барьерна форма 21 состо ла из смеси 2 мас.ч. (220 грита) 25 и 1 мас.ч. (500 грита) и 1 мас.ч. коллоидного оксида алюмини ; материал-наполнитель 11 включал 90 грит С, шаблон имел внешний диаметр 2,75 дюйма (70 нм) и высоту 2,5 дюйма (64 нм).30

Слоевую упаковку 160 собирали согласно примеру 5 и выдерживали 4 ч при 850°С и затем непосредственно отвердевали на охлаждаемой водой медной плите. Как и в примере 5 матричный металл 13 полностью 35 пропитывал материал-наполнитель 11 и восстанавливалс алюминиевый металлический матричный композитный плунжер с близким к сетчатому профилю.

Пример. В этом примере демонст- 40 рируетс использование графитной формы дл получени металлического матричного композитного тела с использованием метода самогенерируемого вакуума. Экспериментальна слоева упаковка 20, 45 используема в этом примере, аналогична той, что показана на фиг. 2.

Графитовую форму 21, имеющую внутренний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), высоту 2 дюйма (51 мм) и толщину стенки 0,5 дюйма 50 (13 мм), помещали на дно стального контейнера 12, имеющего внутренний диаметр 2,6 дюйма (67 мм) и высоту 3,5 дюйма (89 мм), выполненного из нержавеющей стали типа 304 (толщина 1,6 мм). Пространство между 55 графитовой формой 21 и стальным контейнером 12 практически полностью заполн ли до верха графитовой формы 21 слоем 23 на 500 грит МгОз. Затем цилиндрическую полость графитовой формы 21 заполн ли 80 г

материалом-наполнителем 11, состо щим из 90 грит А)20з. Поверхность сло 23 наверху графитовой формы 21 в значительной степени , но не полностью, покрывали куском графитовой фольги 22. Примерно 1 дюйм (25 мм) расплавленного бронзового матричного металла 13, включающего 6% Si,около 0.5% Fe, 0,5% AI и медь в количестве до 100, при температуре 1100°С, заливали в стальной контейнер 12 и над графитовой формой 21, покрытой графитовой фольгой. Примерно 20 г порошкообразного В20з использовали дл существенного покрывани поверхности бронзового матричного металла 13. Слоистую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивлени с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 2 ч при 1100°С, в течение которых ВаОз практически полностью расплавл лс , дегазировалс и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое , удал ли из печи и помещали на охлаждаемую подои медную плиту с тем, чтобы непосредственно отвердить бронзовый матричный металл.

При комнатной температуре слоевую .упаковку 20 разбирали и устанавливали,что бронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 1I с образованием металлического матричного композитного цилиндра с хорошей отделкой всех поверхностей .

Пример 8. В этом примере демонстрируетс использование графитного элемента или сердечника дл придани формы внешней поверхности металлического матричного композитного тела полученного с использованием метода самогенерируемо- го вакуума. Экспериментальна слоева упаковка, используема в этом примере, аналогична той, что показана на фиг. 3. Ребристый графитовый сердечник 31 с внутренним диаметром 1 дюйм (24 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) с ребрами, расположенными через каждые 20° по периметру сердечника 31, выход щими на 0.16 дюйма (1,6 мм) за периметр сердечника и имеющими ширину 0,1 дюйма (2,5 мм) и выступающими на 1,5 дюйма (38 мм) по длине графитового сердечника 31. использовали дл формировани металлического матричного композитного тела с внутренним ребристым диаметром, соответствующим внешнему диаметру сердечника 31 и гладким внешним диаметром

Графитовый сердечник 31, имеющий форму негатива желаемой конфигурации внутренней части конеч -юго желаемого комбарьерна форма охлаждалась и остатки золы б льзового дерева мз внутренней части барьерной формы. Барьерную форму разрезали на куски такого размера, чтобы они могли войти п описанный непроницаемый контейнер. Покрывающую смесь, включающую 50 мас.% коллоидного вермикулита и около50мае.% поды, заливали «барьерную форму. Покрыпающап смесь находилась о обожженной барьерной ферме 2 мин, в ходе; которых на барьерной форме образовывалось покрытие. Далее покрытую барьерную форму помещали на 2 ч п печь при 60°С. Через 2 ч пребывани при 60°С покрытую барьерную форму обжигали в течение 1 ч при 1000°С.

Затем покрытую барьерную форму помещали о непроницаемый контейнер, выполненный из нержавеющей стали 16 калибра (1,0 мм) типа 30х с внутренними размерами 1,9x1,4x1,7 дюйма (125x36x43 мм). Пространство между покрытой барьерной формой и контейнером из нержавеющей сталью затем заполн ли слоем из 500 грит Л1.0з. Покрытую барьерную форму заполн ли материалом-наполнителем, состо щим из 220 грит .

Затем барьерную форму, заполненную материалом-наполнителем, покрывали куском графитовой фол;.ги. Матричный металл, включающий выпускаемый промышленностью алюминиевый сплав марки 6061 и 4 мас.% сплавленного с ним магни , расплавл ли и залипали п стальной контейнер и на графитовую фольгу и, таким образом, покрывали материал-наполнитель п барьерной форме. Далее, порошкообразный ВгОз разливали по расплавленному матричному металлу и слоевую упаковку помешали в печь сопротивлени с воздушной атмосферой , погретой до 850°С. Через 15 мин ВзОз плавилс , дегазировалс и образовывал газонепроницаемый гермети Слоевую упаковку выдерживали еще 2 ч при 950°С, после чего ее совместно с содержимым вынимали из печи и помещали на охлаждаемую оодой медную плиту с целью затвердевани металлического матричного композита.

При комнатной температуре стальной контейнер вырезали из отпержденного оставшегос матричного металла и покрытой барьерной формы. Было установлено, что графитова лента облегчает отделение каркаса матричного металла от металлического матричного композитного тела. Затем покрытую барьерную форму помещали в пес- коструйку и подвергали обработке струей песка, п результате чего получали св зку

сетчатого профил из алюминиевого метал пического матричного композита

П р и м е р 12. В этом примере демонстрируетс получение относительно сложной 5 металлической матричной структуры с использованием метода потери аоска. Металлическую матричную св зку готовили из шаблона. Шаблон получали путем склеивани полосок регул рного листовою воска.

0 Затем восковой шаблон помещали в стальной контейнер, имеющий длину G дюймов (152 мм), ширину 2 дюйма (51 мм) и высоту 2 дюйма (51 мм). Барьерную смесь, включаю щую 50 мас.% кальцийалюминатного це5 мента и 50 мас.% (500 грит) и достаточное количество воды дл получени барьерной смеси, способной к отливке, заливали в стальной контейнер и над восковым шаблоном на его высоту.

0 После достаточного схватывани барьерной смеси в стальном контейнере и вокруг воскового ш блона последний удал ли путем помещени слоевой упаковки на 3 ч в печь с температурой 150°С и плавлени во5 елового шаблона. Затем слоевую упаковку помещали в печь сопротивлени с воздушной атмосферой, нагретой до 800°С, примерно на 1 ч, с целью выжигани оставшегос воска с получением негатив0 ной .барьерной оболочки св зки воскового шаблона. Пространство в барьерной оболочке заполн ли материалом-наполнителей из 90 грит С. Расплавленный алюминиевый матричный металл, содержащий 7,5-9,5

5 мас.% SI, 3,0-3,0% Си, 2,9% Zn, 0,2-0,3% Mg. 1,3% Fe, 0,5 Mn, 0,35% Sn и в качестве оставшегос компонента AI, заливали v стальной контейнер и на барьерную оболочку, заполненную материалом-напол0 нителем на глубину 0,5 дюйма (13 мм). Затем порошкообразный В20з использовали дл практически полного покрывани поверхности расплавленного алюминиевого матричного металла. Слоева упаковка,

5 включающа стальной контейнер и его содержимое , помещали в печь сопротивлени с воздушной атмосферой, нагретой до 850°С. Через 4 ч пребывани при 850°С, в ходе которых ВаОз практически полностью

0 плавилс , дегазировалс и образовывал газонепроницаемый герметик, слоевую упаковку вынимали и охлаждали до комнатной температуры. Слсх-вую упаковку разбирали и барьерную оболочку обрабатывали песко5 струйкой с получением алюминиевой матричной композитной св зки.

П р и м е р 13. Способ примера 1 повтор ли с целью получени ротора насоса с внешним диаметром 3,5 дюйма (89 мм) за

исключением того, что использовали другой матричный металл, температуру обработки и барьерную оболочку. Барьерную оболочку получали из смеси, состо щей из 2 мас.% (500 грит) , 1 мас.ч. (90 грит) А120з и мас.ч. коллоидного оксида алюмини . Матричный металл 13 представл л собой бронзовый сплав, включающий 6 мас.% SI, около 1% Fe и в качестве остального компонента медь, а материал-наполнитель 11 представл л собой 90 грмт SIC. Слоевую упаковку 40 помещали в печь сопротивлени с воздушной атмосферой, нагретой до 1100°С,иврем , необходимое дл пропитки материала-наполнител матричным металлом составило 3,5 ч.

Используемые в данном описании термины определ ютс следующим образом.

Сторона сплава относитс к той стороне металлического матричного композиционного материала, котора первоначально контактировала с расплавленным матричным металлом, до того как этот расплавленный металл пропитал проницаемую массу наполнител или предварительно отформованную заготовку.

Алюминий, используемый здесь, означает , в основном, чисть- й металл (например , относительно чистый, коммерчески доступный неплавленный алюминий) или другие сорта металла или сплавов металла, таких как коммерчески доступные металлы, имеющие примеси и/или легирующие составные части, такие как железо, кремний, медь, магний, марганец, хром, цинк, и так далее в нем. Алюминиевый сплав дл целей этого определени есть сплав или интерметаллическое соединение, в котором алюминий вл етс главной составной частью,

Окружающа атмосфера относитс к атмосфере снаружи наполнител или предварительно отформованной заготовки и непроницаемому контейнеру. Она может иметь, в основном, те же самые составл ющие части как реакционноспособна атмосфера , или она может иметь отличные составные части.

Барьер или барьерное средство в св зи с металлическими матричными ком- позитнымителами означаетлюбое подход щее средство, которое мешает, ингибирует, предотвращает или ограничивает миграцию , перемещение, или тому подобное, рас- плавленного матричного металла за границу поверхности проницаемой массы наполнител или предварительно отформованной заготовки, где такали граница поверхности определ етс указанным барьерным средством. Подход щее барьерное средство может быть любым таким материалом, соединением, элементом,композиционным материалом, или тому подобное, которое в услови х способа, поддерживает некоторую

целостность и не вл етс существенно летучим (т.е. этот барьерный материал не летуч до такой степени, что он оказываетс нефункциональным в качестве барьера). Далее, подход щее барьерное средст0 во включает материалы, которые либо смачиваютс , либо не смачиваютс при миграции расплавленного матричного металла в примен емых услови х способа, поскольку смачивание барьерного средства не

5 происходит существенно за поверхностью барьерного материала (т.е. смачивающа поверхность). По-видимому, барьер этого типа демонстрирует существенное малое или никакого сродства к расплавленному

0 матричному металлу, и перемещение за определенную границу поверхности массы на- полнител или предварительно отформованной заготовки предотвращаетс или ингибируетс барьерным средством.

5 Барьер уменьшает любую окончательную механическую обработку или измельчение, которые могут потребоватьс , и обозначает, по крайней мере, часть поверхности окончательного металлического матричного ком0 позитного продукта.

Бронза означает и включает сплав, богатый медью, который может включать железо , олово цинк, алюминий, кремний, бериллий, магний и/или свинец. Особые

5 сплавы бронзы включают те сплавы, в которых часть меди составл ет около 90 мас.%, часть кремни составл ет около 6 мас.%, и часть железа составл ет около 3 мас.%.

0 Каркас или Каркасный матричный металл относитс к любому первоначальному телу остающегос матричного металла, который не расходуетс во врем формировани металлического матричного

5 композитного тела, и при охлаждении, остаетс по крайней мере в частичном контакте с этим металлическим матричным композитным телом, которое образуетс . Следует понимать , что каркас может также включать

0 второй или посторонний металл.

Чугун, используемый здесь, относитс к семейству железистых литых сплавов, в которых часть углерода составл ет около 2 мас.%.

5 Медь, используемый здесь, относитс к коммерческим сортам существенно чистого металла, например 99 мас.% меди с различными количествами примесей, содержащихс в нем. Более того это относитс также к металлам юто-,; ш./мютс

сплавами или интерметаллидами, которые не подпадают под определение бронзы и которые содержат медь, как основную составл ющую часть его.

Наполнитель включает либо отдельные составные части, либо смеси составных частей, которые, в основном, нереакцион- носпособны с матричным металлом и/или ограничено растворимы в матричном металле и могут быть однофазными или мульти- фазными. Наполнители могут быть представлены в виде широкого р да форм, таких как порошков, хлопьев, пластин, микросфер , усов, пузырьков, и так далее, Наполнитель может также включать керамические наполнители, такие как окись алюмини , или карбид кремни в виде волокон , измельченные волокна, частицы, усы, пузырьки, сферы, маты волокон, или тому подобное, и керамические наполнители с покрытием, такие как углеродные волокна, покрытые окисью алюмини или карбидом кремни дл того, чтобы защитить углерод от воздействи , например, расплавленного алюминиевого основного металла. Наполнители могут также включать металлы.

Непроницаемый контейнер означает контейнер, который может заключать или содержать реакционноспособную атмосферу и наполнитель (или предварительно отформованную заготовку) и/или расплавленный матричный металл и /или герметизирующее средство в услови х способа , и который вл етс достаточно непроницаемым дл транспорта газообразных или парообразных примесей через контейнер , так что может быть установлена разница давлений между окружающей атмосферой и реакционной атмосферой.

Матричный металл или Матричный металлический сплав означает, тот металл, который используют дл того, чтобы образовать металлический матпм нуй композиционный материал (например, до пропитывани ) и/или тот металл, который смешивают с наполнителем дл образовани металлического матричного композитного тела (например, после пропитывани ). Когда определенный металл упоминают в качестве матричного металла, то следует понимать , что такой матричный металл включает тот металл как существенно чистый металл, коммерчески доступный металл, имеющий примеси и/или легирующие составные части в нем. интерметаллическое соединение или сплао, и котором указанный металл представл ет собой основную или доминирующую составную часть.

Металлический матричный композиционный материал или ММК означает материал , включающий двух- или трехмерно свч занный сплав или матричный металл, который внедр етс в предварительно отформованную заготовку или наполнитель. 5 Матричный металл может включать различные легирующие элементы, дл того чтобы обеспечить, в частности, желаемые механические и физические свойства в образующемс композитном материале.

Металл отличный от матричного металла означает металл, который не содержит, в качестве главной составной части тот же самый металл, в качестве матричного металла (например, если главной составной час5 тью матричного металла вл етс алюминий, то отличный металл мог бы иметь главной составной частью, например, никель).

Предварительно отформованна заго0 товка или Проницаема предварительно отформованна заготовка означает пористую массу наполнител или наполн ющего материала,которую производ т по крайней мере одной границей поверхности, котора

5 существенно очерчивает границу дл пропитки матричным металлом, причем така масса сохран ет достаточно целостную форму и первичную прочность дл того, чтобы обеспечить точность размера без какого0 либо внешнего средства поддержки дл пропитывани матричным металлом. Масса должна быть достаточно пористой дл того«- чтобы допустить пропитку матричным металлом . Предварительно отформованна за5 готовка типично включает св занный пор док или расположение наполнител , либо гомогенного, либо гетерогенного, и может включать любой подход щий материал (например, керамические и/или металличе0 ские частицы, порошки, волокна, усы и т.д. и любую их комбинацию). Предварительно отформованна заготовка может существовать либо само по себе, либо как сборка. Реакционноспособна система отно5 ситс к указанной комбинации материалов, которые демонстрируют впитывание с помощью самогенерируемого вакуума рас- плавл.енного металла в наполн ющий материал или предварительно сформован0 ную заготовку. Реакционна система включает непроницаемый контейнер, имеющий проницаемую массу наполн ющего материала или предварительно отформованную заготовку , реакционноспособную атмосферу и

5 матричный металл.

Реакционноспособна атмосфера означает атмосферу, котора может реагировать с матричным металлом и/или наполнителем/или предварительно отформованной заготовкой/ и/или нрпрсницаемым контейнером с образованием самогенерируемого вакуума, тем самым заставл расплавленный матричный металл проникать в материал наполнител (или предвари- тельно отформованную заготовку) с образованием с-змогенерируемого вакуума. Резервуар означает отдельное тело матричного металла, расположенное относительно массы наполнител или предварительно отформованной заготовки так, что когда металл расплавл ют, ом может течь длл того, чтобы пополн ть, или в некоторых случа х первоначально запасатьс и впоследствии пополн ть ту порцию, участок или источник матричного металла, который находитс в контакте с наполнителем или предварительно отформованной заготовкой .

Герметик или Герметизирующее средство относитс к газонепроницаемому герметику в услови х способа или образованного независимо (например, внешний герметик), или образованного реакционной системой (например, внутренний герметик), который изолирует окружающую атмосферу от реакционной атмосферы. Герметик или герметизирующее средство может иметь состой, отличный от состава матричного металла .

Облегчитель герметика представл ет собой материал, который облегчает образование герметизирующего состава при реакции матричного металла с окружающей атмосферой и/или непроницаемым контейнером и/или наполн ющим материалом или предварительно отформованной заготовкой . Этот материал может быть добавлен в матричный металл, и присутствие облегчи- тел герметика в матричном металле может улучшать свойства результирующего композитного тела.

Усилитель смачивани относитс к любому материалу, который при добавлении к матричному металлу и/или наполн ющему материалу или предварительно отформованной заготовке усиливает смачивание (например, уменьшает поверх ост- ное нат жение расплавленного матричного металла) наполн ющего материал или предварительно отформованной заготовки расплавленным матричным металлом. Присутствие усилител смачивани может также улучшать свойства результирующего металлического матричного композитного тела, например, путем улучшени св зывани между матричным металлом и наполн ющим материалом.

Claims

Формула изобретени 1. Способ получени изделий из композиционного материала с металлической

матрицей, включающий формирование ре акционной системы, состо щей из контейнера , размещенного в нем проницаемого наполнител , пропитывающего матричного

материала, реакционной атмосферы, герметизацию системы от внешней атмосферы, нагрев до расплавлени матричного материала , пропитку проницаемого наполнител расплавленным матричным материалом,

0 последующее затвердевание, отличающийс тем, что, с целью снижени трудоемкости за счет получени изделий сложной формы с заданными размерами, при формировании реакционной системы используют

5 контейнер, выполненный из непроницаемого материала, наполнитель в свободно насыпанном состо нии или в предварительно формованном виде, по крайней мере на одной поверхности наполнител располагают

0 барьерное средство, преп тствующее пропитке и имеющее форму заданного издели , герметизацию создают с помощью поверхностного защитного сло , не проницаемого дл внешней атмосферы, а про5 питку проницаемого наполнител осуществл ют со стороны, не содержащей барьерное средство.
2.Способ по п. 1,отличающийс тем, что осуществл ют полную герметиза0 цию реакционной атмосферы от внешней атмосферы.
3.Способ поп. 1,отличающийс тем, что в качестве матричного материала используют материал, выбранный из груп5 пы, содержащей алюминий, магний, бронзу, медь, сплав на основе железа.
4.Способ по п. 1,отличающийс тем, что в реакционную систему дополнительно ввод т вещество, способствующее

0 смачиванию.
5.Способ по п. 1,отличающийс тем, что в реакционную систему дополнительно ввод т вещество, способствующее образованию защитного сло , не проницае5 мого дл внешней атмосферы.
6.Способ поп, 1,отличающийс тем, что в поверхностный защитный слой ввод т по крайней мере один стеклообразный материал.
0 7, Способ поп, 1,отличающийс тем, что в качестве поверхностного защитного сло используют продукт реакции матричного материала с внешней атмосферой.
8.Способ по п. 1,отличающийс 5 тем, что защитный слой образуют смачиванием непроницаемого контейнера матричным материалом.
9.Способ поп. 1,отличающийс тем, что в качестве поверхностного защитного сло используют продукт реакции матричного материала с непроницаемым контейнером .
10.Способ по п. 1,отличающийс тем, что реакционна атмосфера по крайней мере частично взаимодействует с матричным материалом, материалом наполнител или материалом контейнера дл создани перепада давлени ,
11.Способ по п. 4, отличающийс тем, что вещество, способствующее смачиванию , ввод т в матричный материал.
12.Способ по п. 4, отличающийс тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве вещества , способствующего смачиванию, BeuiecT- во, выбранное из группы, содержащей магний, висмут, свинец, олосо.
13.Способ по п. 4, отличающийс тем, что в качестве матричного материала используют бронзу или медь, а в качестве вещества, способствующего смачиванию, - вещество, выбранное из группы, содержащей селен,теллур, серу.
14.Способ по п. 1,отличающийс тем, что барьерное средство размещают по крайней мере в части непроницаемого контейнера .
15.Способ по п. 1,отличающийс тем, что в качестве барьерного средства используют материалы, выбранные из группы, содержащей металл, керамику, керамический композит, глину.
16.Способ по п. 15, о т л и ч а ю щ и и с тем, что в качестве барьерного средства используют тонкоизмельченный материал, не пропитываемый расплавленным матричным материалом.
17.Способ поп. 1,отличающийс тем, что в качестве барьерного средства используют материал, выбранный из группы, содержащей углерод, графит, диборид титана , гипс, оксид алюмини , оксид кремни .
18.Способ по п. 1, о т л к ч д ю щ и и с тем, что ткачестве барьерного средства используют материал, не.смачиваемый расплавом матричного материала.
19.Способ по п. 1,отличающийс тем, что барьерное средство, расположенное по крайней мере на одной поверхности наполнител , нанос т окраской, окунанием, просеиванием через сито, выпариванием, опрыскиванием.
20.Способ поп. 1,отличающийс тем, что в качестве барьерного средства используют гибкий графитовый лист.
21.Способ поп. 1,отличающийс тем, что в реакционную систему дополнительно ввод т материал, облегчающий отделение полученного издели из композиционного материала от контейнера , барьерных средств и матричного мате риала.
22.Способ по п. 21, отличающийс тем, что D качестве материала, облегчающе5 го отделение полученного издели , используют графит, оксид бора или олово.
23.Способ по п. 21 .отличающийс тем, что в барьерное средство ввод т материал , способствующий отделению получен0 ного издели .
24.Способ по п. 1,отличающийс тем. что в качестве проницаемого наполнител используют порошки, хлопь , таблетки, микросферы, усы, пузырьки, волокна, мел5 кие частицы, волокнистые маты, обрезанные волокна, сферы, гранулы, трубки, огнеупорные ткани.
2. Способ по п. 1,отличающийс тем, что в качестве проницаемого наполни0 тел используют материал, выбранный из группы, содержащей оксиды, карбиды, бо- риды, нитриды.
26.Способ по п. 1,отличающийс тем, что в качестве материала непроницае5 мого контейнера используют материал, выбранный из группы, содержащей керамику, металл, стекло, полимер.
27.Способ по п. 26, о т л и ч а ю щ и и с тем. что в качестве материала контейнера

0 используют оксид алюмини или карбид кремни .
28.Способ по п. 1,отличающий ссй тем, что в качестве реакционной атмосферы используют кислородсодержащую или азот5 содержащую атмосферу.
29.Способ.по п. 1,отличающийс тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве реакционной атмосферы воздух, кислород или

0 азот.
30.Способ по п. 1,отличающийс тем, что в качестве матричного материала используют материал, выбранный из группы , содержащей бронзу, медь, сплав на ос5 нове железа, а в качестве реакционной атмосферы-воэдух, кислород или азот.
31.Способ по п. 1, отличающийс тем, что нагрев осуществл ют до температуры выше температуры плавлени

0 матричного материала, но ниже температуры испарени матричного материала и температуры плавлени материала наполнител .

5
32. Способ по п. 1,отличающийс тем. что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве материала наполнител -материал, выбранный из группы, содержащей оксиды, карбиды, бо- риды.нитриды.
33 Способ по п 1,отличающийс тем, что нагрев реакционной системы осуществл ют до 700-1000°С в случае использовани в качестве матричного материала алюмини , до 1050-1125°С в случае использовани бронзи или меди, до 1250-1400°С в случае использовани железа.
34.Способ по п. 1,отличающийс тем, что затвердевание осуществл ют на охлаждаемой подложке.
35.Способ по п. 3. о т л и ч а ю щ и и с тем, что в качестве материала наполнител используют материал, выбранный из группы , содержащей оксид алюмини , карбид кремни , оксид циркони , нитрид титана, карбид бора или их смесь.

0
36 Способ поп 1,отличающийс тем, что в качестве поверхностного защитного сло используют борные стекла, кремниевые стекла, которые по крайней мере частично плав тс при пропитке
37.Способ по п. 1,отличающийс тем. что в качестве барьерного средства используют жесткую оболочку, имеющую форму издели , выполненную из материала, выбранного из группы, содержащей оксид алюмини , оксид кремни , вермикулит, графит , гипс, нержавеющую сталь.
38.Способ по п. 1,отличающийс тем, что внутреннюю поверхность контейнера выполн ют соответствующей форме готового издели .

/ / // f / // / / S

///, / s / f // s

/SSJ

// s

/SSJ

13

Фиг, 1

Фиг.З 31

Ч

ч NN ч. 7 ч Лч v

N ч v Vy N Ч ч /Чч VNVЧ Ч,

2К 26

Фиг. 4

22W

13

13} /14

Уиг.5

Фи 7 22

Редактор С. Кулакова

фи-г 8

Составитель С. Багрова Техред М.МоргенталКорректор М. Самборска