RU2147973C1

RU2147973C1 - Method of production of semifinished items from composite material on base of metal matrix

Info

Publication number: RU2147973C1
Application number: RU98123863A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Трубкина; В.С. Романова; В.В. Яковенко; И.С. Полькин
Original assignee: Открытое акционерное общество Всероссийский институт легких сплавов; Трубкина Елена Михайловна; Полькин Игорь Степанович
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-04-27

Abstract

FIELD: powder metallurgy; manufacture of large-sized blanks from composite material on base of metal matrix, mainly from aluminum and magnesium alloys reinforced with particles of non-metallic refractory compounds. SUBSTANCE: method includes mixing aluminium alloy powder and abrasive powder of silicon carbide, compressing the mixture, extrusion with drawing (2-7):1 followed by not isostatic molding at temperature exceeding the solidus temperature by 10 to 60 C. EFFECT: extended range of products; increase of physico-mechanical properties by 10 to 18%. 2 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении крупногабаритных заготовок из композиционного материала на основе металлической матрицы предпочтительно из алюминиевых и магниевых сплавов, армированной частицами неметаллических тугоплавких соединений. The present invention relates to the field of powder metallurgy and can be used to obtain large-sized blanks from a composite material based on a metal matrix, preferably from aluminum and magnesium alloys, reinforced with particles of non-metallic refractory compounds.

Известен способ получения заготовок из металлического композиционного материала, включающий горячее изостатическое прессование механической смеси порошковой матрицы и частиц, неметаллических тугоплавких соединений (см. Metal Powder Report, 1987 г., III, V 42, N 3, p. 221). A known method of producing blanks from a metal composite material, comprising hot isostatic pressing of a mechanical mixture of a powder matrix and particles, non-metallic refractory compounds (see Metal Powder Report, 1987, III, V 42, N 3, p. 221).

Недостатком способа является низкий уровень физико-механических свойств заготовок. The disadvantage of this method is the low level of physico-mechanical properties of the workpieces.

Известен способ получения заготовок из композиционного материала, включающий изготовление компактной заготовки из смеси порошковой матрицы и частиц армирующего компонента и последующую ее экструзию с коэффициентом вытяжки не менее 12:1 ("Light Metal Age", 1984, 42, N 1/2, p. 9-12), прототип. A known method of producing blanks from composite material, including the manufacture of a compact blank from a mixture of a powder matrix and particles of a reinforcing component and its subsequent extrusion with a drawing ratio of at least 12: 1 ("Light Metal Age", 1984, 42, N 1/2, p. 9-12), prototype.

Недостатком этого способа является ограниченность сортамента получаемых заготовок и низкие физико-механические свойства. The disadvantage of this method is the limited assortment of the obtained blanks and low physical and mechanical properties.

Предлагается способ получения полуфабрикатов из композиционного материала на основе металлической матрицы, включающий изготовление компактной заготовки из смеси металлического порошка и частиц армирующего компонента, последующую экструзию с коэффициентом вытяжки (2-7):1, горячее изостатическое прессование при температуре на 10-60^oC выше температуры солидуса матричного сплава.A method for producing semi-finished products from a composite material based on a metal matrix is proposed, including the manufacture of a compact billet from a mixture of metal powder and particles of a reinforcing component, subsequent extrusion with a drawing ratio (2-7): 1, hot isostatic pressing at a temperature of 10-60 ^o C higher solidus temperature of the matrix alloy.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что после экструзии ведут горячее изостатическое прессование при температуре на 10-60^oC выше температуры солидуса, а экструзию ведут с коэффициентом вытяжки (2-7):1.The proposed method differs from the prototype in that after extrusion, hot isostatic pressing is carried out at a temperature of 10-60 ^o C above the solidus temperature, and the extrusion is carried out with a draw ratio (2-7): 1.

Технический результат - расширение сортамента получаемых полуфабрикатов и повышение физико-механических свойств. EFFECT: expansion of the assortment of obtained semi-finished products and increase of physical and mechanical properties.

Техническая сущность предложенного решения заключается в том, что заявленная совокупность признаков, отраженная в формуле изобретения, позволяет обеспечить получение заготовок со 100% плотностью за счет улучшения контакта каждой частицы армирующего компонента с материалом матрицы и достижения прочной связи на границе раздела матрица - армирующий компонент. Все это, в свою очередь, приводит к возможности получения как малогабаритных, так и крупногабаритных полуфабрикатов с требуемыми высокими значениями физико-механических свойств и расширению сортамента получаемых изделий. При режимах, ниже предложенных, не обеспечивается 100% контакт частиц армирующего компонента с материалом матрицы, что уменьшает прочность связи между ними, а при режимах, выше предлагаемых, происходит выстраивание частиц армирующего компонента в направлении деформации, а также активное взаимодействие материала матрицы и армирующего компонента с образованием хрупких соединений, что вызывает анизотропию физико-механических свойств материала в долевом и поперечном направлениях. The technical essence of the proposed solution lies in the fact that the claimed combination of features, reflected in the claims, allows to obtain blanks with 100% density by improving the contact of each particle of the reinforcing component with the matrix material and achieving a strong bond at the matrix - reinforcing component interface. All this, in turn, leads to the possibility of obtaining both small-sized and large-sized semi-finished products with the required high values of physical and mechanical properties and the expansion of the assortment of the resulting products. Under the modes below the proposed, 100% contact of the particles of the reinforcing component with the matrix material is not ensured, which reduces the bond strength between them, and in the modes above the proposed, the particles of the reinforcing component are aligned in the direction of deformation, as well as the active interaction of the matrix material and the reinforcing component with the formation of brittle compounds, which causes anisotropy of the physico-mechanical properties of the material in the lobar and transverse directions.

Пример
В качестве исходных материалов были использованы порошки алюминиевого сплава марки Д16 с дисперсностью < 70 мкм и абразивный порошок карбида кремния М5 с дисперсностью < 5 мкм. Приготовленную смесь, содержащую 20% SiC, помещали в алюминиевые капсулы, дегазировали и компактировали на гидравлическом прессе в глухом контейнере при давлении 700 МПа и температуре 560^oC с выдержкой под давлением 60 сек. Диаметр компакта - 100 мм (F=75 см²). Компактированные заготовки обтачивали для удаления материала капсулы и подвергали экструдированию с вытяжкой (2-7):1. Горячее изостатическое прессование проводили при температуре на 10-60^oC выше температуры солидуса, давлении 170 МПа и выдерживали при заданной температуре в течение 1 часа.Example
Powders of D16 grade aluminum alloy with a dispersion <70 μm and abrasive powder of silicon carbide M5 with a dispersion <5 μm were used as starting materials. The prepared mixture containing 20% SiC was placed in aluminum capsules, degassed, and compacted on a hydraulic press in a blank container at a pressure of 700 MPa and a temperature of 560 ^o C with exposure under pressure of 60 sec. The diameter of the compact is 100 mm (F = 75 cm ² ). The compacted blanks were machined to remove capsule material and extruded with a hood (2-7): 1. Hot isostatic pressing was carried out at a temperature of 10-60 ^o C above the solidus temperature, a pressure of 170 MPa and kept at a given temperature for 1 hour.

В таблице приведены режимы и физико-механические свойства заготовок, полученных по известному и предлагаемому способам. The table shows the modes and physico-mechanical properties of the workpieces obtained by the known and proposed methods.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить сортамент и повысить физико-механические свойства на 10-18%. Thus, the proposed method allows to expand the range and increase the physico-mechanical properties by 10-18%.

Claims

A method of producing semi-finished products from a composite material based on aluminum alloys, including the manufacture of a compact billet from a mixture of metal powder and particles of a reinforcing component and subsequent extrusion, characterized in that after extrusion, hot isostatic pressing is carried out at a temperature of 10-60 ^° C above the solidus temperature, and extrusion is carried out with a draw ratio (2 - 7): 1.