RU2154548C1

RU2154548C1 - Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов (варианты)

Info

Publication number: RU2154548C1
Application number: RU99104932/02A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Арбузова; Е.И. Старовойтенко; И.С. Полькин; нц С.Г. Вачь; С.Г. Вачьянц
Original assignee: Арбузова Лариса Алексеевна; Старовойтенко Евгений Иванович; Полькин Игорь Степанович; Вачьянц Сергей Григорьевич
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-08-20
Also published as: WO2000054912A1; AU4937899A

Abstract

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении материалов для строительства, авиации, автомобилестроения, лифтостроения и других отраслей промышленности, где требуется сочетание таких свойств материала, как легкость, плавучесть, негорючесть, хорошая тепловая и звуковая изоляция, экологическая чистота. Способ состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава. Засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков. Затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение. При этом смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и нагрев прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10 - 20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава. Высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое-жидкое. Кроме того, согласно второму варианту способа горячую деформацию прессованной заготовки осуществляют прокаткой, придавая ей форму листа, а перед высокотемпературной термообработкой ее нагревают до 350 - 450^oС и выдерживают при этой температуре 90-120 мин с последующим приданием ей формы готового изделия. Согласно третьему варианту способа прессованную заготовку перед высокотемпературной термообработкой получают в виде прутка. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении выхода годного и расширении ассортимента получаемых пористых полуфабрикатов и готовых изделий. 3 с. и 32 з. п.ф-лы.

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении материалов для строительства, авиации, автомобилестроения, лифтостроения и других отраслей промышленности, где требуется сочетание таких свойств материала, как легкость, плавучесть, негорючесть, хорошая тепловая и звуковая изоляция, экологическая чистота.

Известен способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков сплавов на основе меди и алюминия, включающий в себя смешивание порошка сплава с порофором, засыпку полученной смеси в разборную емкость (пресс-форму), нагрев пресс-формы со смесью с одновременным приложением давления, при котором не происходит разложение порофора, охлаждение с одновременным снятием давления, разборку пресс-формы с последующим выталкиванием из нее плотной заготовки, которую сразу после этого подвергают термообработке для получения в ней пористости или предварительно подвергают горячей деформации перед термообработкой (патент ФРГ N 4101630, B 22 F 3/18, B 22 F 3/24, 1991 г.).

Недостатком этого способа является узкая номенклатура получения полуфабрикатов как по размеру, так и по форме, так как этот способ позволяет получать плотную заготовку только круглой формы и небольшой массы (до 2-5 кг), а также низкая производительность процесса получения плотной заготовки из-за длительного процесса спекания порошковой массы.

Известен также способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, включающий в себя смешивание порошков алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в неразборную емкость из алюминиевого сплава, нагрев емкости с порошковой смесью до температуры ниже температуры солидуса порошка алюминиевого сплава, горячее прессование в плотную заготовку, горячую деформацию плотной заготовки, охлаждение, помещение заготовки в форму из материала, химически не взаимодействующего с материалом заготовки и сохраняющую геометрию и размеры при термообработке, термическую обработку (патент РФ N 2085339, B 22 F 3/11, 3/18, 1995 г.). Указанный способ является наиболее близким аналогом настоящего изобретения по совокупности существенных признаков (прототипом).

Недостатком этого способа является низкий выход годного из-за образующихся в плотной заготовке после горячего прессования и горячей деформации микро- и макронесплошностей, неширокая номенклатура получаемых полуфабрикатов из-за невозможности производства полуфабрикатов большой толщины с низкой плотностью, с различной плотностью, с различным химическим составом поверхности.

Таким образом задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в повышении плотности заготовки перед горячей деформацией и после горячей деформации, обеспечении одинаковой плотности по всему объему заготовки. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении выхода годного и расширении ассортимента получаемых пористых полуфабрикатов и готовых изделий.

Первый вариант способа получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, обеспечивающий в соответствии с настоящим изобретением достижение указанного выше технического результата, может быть охарактеризован следующей совокупностью существенных признаков.

Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава. Засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков. Затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение. При этом согласно изобретению смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и нагрев прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10-20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, а высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа при высокотемпературной термообработке нагрев различных участков плотной заготовки ведут с различной скоростью, а охлаждение осуществляют при достижении, по крайней мере, на одном из участков заготовки температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа при высокотемпературной термообработке осуществляют регламентированное охлаждение отдельных участков плотной заготовки.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа при высокотемпературной термообработке осуществляют тепловую изоляцию плотной заготовки сверху.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа перед высокотемпературной термообработкой плотной заготовки на ее поверхность наносят термостойкую, газонепроницаемую пленку.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки в форме ведут совместно с армирующими элементами.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа при высокотемпературной термообработке давление греющей среды изменяют в зависимости от требуемой плотности готового изделия.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа перед высокотемпературной термообработкой плотную заготовку измельчают.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа перед высокотемпературной термообработкой засыпку в форму измельченной плотной заготовки осуществляют послойно с засыпкой каждого последующего слоя после проведения высокотемпературной термообработки и охлаждения предыдущего слоя.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа перед высокотемпературной термообработкой при засыпке в форму измельченной плотной заготовки ее смешивают с частицами, имеющими температуру плавления выше температуры термообработки.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации первого варианта способа уплотнение смеси осуществляют холодным компактированием, например вибрацией.

Второй вариант способа получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, обеспечивающий в соответствии с настоящим изобретением достижение указанного выше технического результата, может быть охарактеризован следующей совокупностью существенных признаков.

Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава. Засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков. Затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующее высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение. При этом согласно изобретению смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10-20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, горячую деформацию прессованной заготовки осуществляют прокаткой, придавая ей форму листа, а перед высокотемпературной термообработкой ее нагревают до температуры 350-450^oC и выдерживают при этой температуре 90-120 минут с последующим приданием ей формы готового изделия, при этом высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа при высокотемпературной термообработке нагрев различных участков плотной заготовки ведут с различной скоростью, а охлаждение осуществляют при достижении, по крайней мере, на одном из участков заготовки температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа при высокотемпературной термообработке осуществляют регламентированное охлаждение отдельных участков плотной заготовки.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа при высокотемпературной термообработке осуществляют тепловую изоляцию плотной заготовки сверху.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа перед высокотемпературной термообработкой плотной заготовки на ее поверхность наносят термостойкую, газонепроницаемую пленку.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки в форме ведут совместно с армирующими элементами.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации второго варианта способа при высокотемпературной термообработке давление греющей среды изменяют в зависимости от требуемой плотности готового изделия.

Третий вариант способа получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, обеспечивающий в соответствии с настоящим изобретением достижение указанного выше технического результата, может быть охарактеризован следующей совокупностью существенных признаков.

Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов состоит в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава. Засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков. Затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение. При этом согласно изобретению смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10-20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, прессованную заготовку получают в виде прутка, а высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа перед высокотемпературной термообработкой плотную заготовку измельчают.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа перед высокотемпературной термообработкой засыпку в форму измельченной плотной заготовки осуществляют послойно с засыпкой каждого последующего слоя после проведения высокотемпературной термообработки и охлаждения предыдущего слоя.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа перед высокотемпературной термообработкой при засыпке в форму измельченной плотной заготовки ее смешивают с частицами, имеющими температуру плавления выше температуры термообработки.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа из прутка, полученного из прессованной заготовки, получают проволоку.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа поверхность проволоки перед переработкой на частицы перфорируют.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа засыпку в форму перед высокотемпературной термообработкой ведут послойно частицами проволоки разного химического состава.

Кроме того, в частном случае реализации третьего варианта способа объем формы засыпают частицами проволоки полностью или частично.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью существенных признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием следующих примеров реализации способа.

Пример реализации способа в соответствии с первым вариантом способа состоит в следующем. Порошок алюминиевого сплава марки 01959 (температура фазового перехода твердое-жидкое 620-640^oC, температура солидуса самой легкоплавкой составляющей 475^oC) в количестве 108 кг смешали с 6 кг порофора CaCO₃ (T разложения = 720^oC), засыпали в неразборную емкость диаметром 290 мм, высотой 1100 мм, изготовленную из алюминиевого сплава АД31, нагрели до температуры 455^oC и отпрессовали полосу размером 40х250х4500 мм на прессе усилием 50 МН. Плотность полученной полосы составила 98% отн. Остывшую полосу разметили на мерные заготовки длиной 1000 мм, получили четыре заготовки высокой плотности без трещин, ерша, расслоений, пузырей, размер заготовок 40х250х1000 мм. Заготовки нагрели до температуры 465^oC и на стане "Трио" прокатали листы толщиной 5 мм, получили 4 листа размером 5х1000х2000 мм, охладили, листы имели плотность 99,9% отн., не содержали трещин, расслоений.

Один лист нагрели на плоской форме равномерно и всесторонне до температуры 710^oC и охладили. Получили пористый полуфабрикат в виде плиты размером 30х900х1900 мм, пористая структура однородна, плотность по всему объему 0,55 г/см³. Выход годного составил 100%.

Второй лист нагрели на плоской форме равномерно и всесторонне, на которой предварительно разместили армирующий элемент (сетка с ячейкой 2х2 мм из нержавеющей стали). Температура нагрева 660^oC, после достижения температуры 660^oC его охладили.

Получили пористый полуфабрикат, армированный сеткой из нержавеющей стали. Выход годного 98%, расширена номенклатура полуфабрикатов.

Третий лист положили на плоскую форму, осуществили тепловую изоляцию по обеим длинным сторонам на ширину 100 мм и провели высокотемпературную термообработку в восстановительной атмосфере (водород, P = const), нагрев заготовок до температуры 700^oC и затем, охладив, получили пористый полуфабрикат с блестящей поверхностью с однородной пористостью и плотностью 1,8 г/см³ по краям листов (ширина 100 мм и длина 2000 мм), в центре листа также получена однородная пористая структура, но поры в четыре раза крупнее, чем по краям листа, и плотность составила 0,45 г/см³. Выход годного 100%, расширена номенклатура полуфабриката.

Четвертый лист перед высокотемпературной термообработкой анодировали, затем положили на плоскую форму и провели нагрев центра листа (ширина 600 мм) со скоростью 8 град/сек, одного края листа (ширина 200 мм) со скоростью 2 град/сек, второй край листа (ширина 200 мм) подхолаживали, обдувая его воздухом, меняя его давление в интервале 10-30 МПа. При достижении в центре листа температуры 705^oC лист охлаждали. Получили пористый полуфабрикат, имеющий три участка с равномерной, с различной плотностью, центр листа имел плотность 0,35 г/см³ один край, который нагревали со скоростью 2 град/сек, имел плотность 0,8 г/см³; край листа, который подхолаживали, имел плотность 1,2 г/см³. Поверхность не содержала открытых пор. Выход годного составил 100% отн. Повышение выхода годного происходит за счет использования при нагреве смеси порошков перед горячим прессованием и плотной заготовки перед горячей деформацией температуры на 10-20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, так как сплавы, содержащие два и более легирующих элементов, могут образовывать несколько легкоплавких составляющих с разными температурами солисуд-ликвидус.

Чтобы не образовывалась жидкая фаза, являющаяся причиной возникновения несплошностей в горячепрессованной заготовке и в горяче-деформированной заготовке, нагрев необходимо осуществлять в пределах изменения температуры 10-20^oC, ориентируясь на температуру солидуса самой легкоплавкой составляющей, а не на температуру солидуса сплава, как в известном способе.

Возможность расширения номенклатуры пористых полуфабрикатов обеспечивается тем, что появляется возможность получать готовые изделия со смешанной пористостью (открытая-закрытая), изделия с армирующими усиливающими элементами, изделия с изменяющейся по их объему плотностью и толщиной самого изделия. В известном способе такие изделия получить нельзя.

Применение температуры нагрева смеси порошка алюминиевого сплава с порофором перед горячим прессованием и полученной прессованной плотной заготовки перед горячей деформацией более чем на 20^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава не дает возможности получить при горячем прессовании смеси порошков максимально плотную заготовку и, соответственно, максимально плотную заготовку после горячей деформации из-за замедления процессов схватывания между частицами порошковой смеси при низкой температуре нагрева. При высокотемпературной обработке таких заготовок образуются сквозные трещины, расслоения, пузыри, по которым газ, образующийся при разложении порофора, выходит из объема заготовки, не приводя к ее вспениванию, полученный полуфабрикат в этом случае имеет нерегулируемую, неоднородную плотность, он бракуется, снижая выход годного из-за этого вида брака.

Применение температуры нагрева смеси порошка алюминиевого сплава с порофором перед горячим прессованием и полученной прессованной плотной заготовки перед горячей деформацией менее чем на 10^oC ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава не дает возможности получать при горячем прессовании смеси порошков максимально плотную заготовку и, соответственно, максимально плотную заготовку после горячей деформации из-за неконтролируемого образования жидкой фазы самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава в температурном интервале, а не точно при одной определенной температуре. Это связано с тем, что химический состав порошка алюминиевого сплава всегда имеет нижний и верхний предел по каждому элементу, поэтому температура солидуса любой составляющей (эвтектика, интерметаллид, химическое соединение и т.д.) в этих случаях имеет температурный интервал +10^oC в отличие от указанной на диаграмме какой-то одной, определенной для порошка конкретного химического состава. Образование даже небольшого количества жидкой фазы при перегреве приводит к получению прессованной заготовки с пониженной плотностью, так как жидкость практически не поддается деформации, аналогичный процесс протекает при нагреве плотной заготовки перед горячей деформацией, только жидкой фазы будет еще больше. Плотность заготовки не будет максимально возможной.

В результате этого при последующей высокотемпературной термообработке отдельные части плотной заготовки, содержащие несплошности, будут вспениваться меньше из-за свободного выхода газа порофора. Полученная пористая заготовка будет иметь разную, нерегурируемую плотность по своей длине и ширине, что приведет к снижению выхода годного.

Так как используемые порошки алюминиевых сплавов имеет разное количество легирующих элементов, поэтому они могут образовывать при нагреве две или более фазовых составляющих с разными температурами солидуса. Следовательно, в этих случаях температура нагрева порошковой смеси перед горячим прессованием и плотной заготовки перед горячей деформацией выбирают относительно температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей. В противном случае выход годного также будет снижен.

Нагрев плотной заготовки при высокотемпературной термообработке до температуры на 40-70^oC выше температуры фазового перехода твердое-жидкое должен быть равномерным и всесторонним, так как в противном случае отдельные участки полученного пористого полуфабриката будут иметь разную, нерегулируемую плотность, что приведет к снижению выхода годного.

Нагрев плотной заготовки при высокотемпературной термообработке до температуры, которая ниже температуры фазового перехода твердое-жидкое более чем на 40^oC приведет к получению пористого полуфабриката с нерегулярной и слабо развитой пористостью, плотность которого будет близка к плотности заготовки до ее термообработки, соответственно, выход годного снижается.

Нагрев плотной заготовки при высокотемпературной термообработке до температуры, которая выше температуры фазового перехода твердое-жидкое более чем на 70^oC приводит к получению пористого полуфабриката с нерегулярной крупной или схлопнутой пористостью, соответственно, выход годного снижается.

Измельчение плотных заготовок и проведение высокотемпературной термообработки плотных заготовок неизмельченных и измельченных, в различных атмосферах при постоянном или меняющемся давлении, нагревая отдельные участки с разной скоростью, изолируя или охлаждая, смешивание измельченных частиц плотной заготовки с частицами с температурой плавления выше температуры термообработки, размещение в форме вместе с плотной заготовкой армирующих элементов - все это позволяет расширить номенклатуру пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов.

Пример реализации изобретения в соответствии со вторым вариантом способа состоит в следующем.

Порошок алюминиевого сплава марки 01969 (температура фазового перехода 630-650^oC, температура образования самой легкоплавкой эвтектики 500^oC) в количестве 108 кг смешали с 6 кг порофора CaCO₃ (T разложения = 720^oC), засыпали в неразборную емкость диаметром 290 мм, высотой 1100 мм, изготовленную из алюминиевого сплава АД31 и спрессовали в плотную заготовку на прессе усилием 50 МН, используя глухую матрицу. Плотную заготовку выгрузили из пресса и нагрели до температуры 490^oC, что на 10^oC ниже температуры плавления самой легкоплавкой эвтектики материала. Время нагрева составило 3 часа. Заменили глухую матрицу на матрицу для прессования полосы размером 40х250 мм и отпрессовали ее. Остывшие полосы разметили на мерные заготовки длиной 1100 мм, получили 4 заготовки размером 40х250х1100 мм. Заготовку нагрели до температуры 480^oC, что на 20^oC ниже температуры плавления самой легкоплавкой эвтектики материала, и на стане "Трио" прокатали на листы толщиной 6 мм. Получили четыре листа размером 6х1100х1660 мм. Остывшие листы разрезали на заготовки размером 6х1100х160 мм, получили 40 заготовок, которые нагрели до температуры 500^oC и прокатали на стане "Дуо" до толщины 1 мм. Получили 40 листов размером 1х1000х1000 мм, их разделили на две партии по 20 листов в каждой партии. Первую партию листов нагрели до температуры 350^oC и выдержали в течение 120 минут, вынули из печи, разрезали на заготовки размером 1х250х250 мм, получили 320 заготовок и отштамповали крышки для коробок передач моторов. Вторую партию листов нагрели до температуры 450^oC, выдержали в течение 90 минут, вынули из печи, нарезали на заготовки размером 1х250х125 мм, получили 650 заготовок и отштамповали защитные кожухи для малогабаритных компрессоров, все штамповки положили в соответствующие формы и термообрабатывали при температуре 720^oC до толщины 8 мм. Плотность полученных изделий составила 0,38-04 г/см³. Время нагрева холоднопрессованной заготовки перед горячим прессованием составило 3 часа. Получили готовые изделия сложной конфигурации с углами изгиба 60, 90^o. Выход годного на полосе составил 85%, на готовом изделии 68% (расчет сделан, начиная с шихты - порошковой смеси).

Пример реализации изобретения в соответствии с третьим вариантом способа состоит в следующем:
Порошок алюминиевого сплава марки 1209 (температура фазового перехода твердое-жидкое 620-645^oC, температура образования легкоплавкой эвтектики 510^oC) в количестве 108 кг смешали с 1,1 кг порофора T₁H₂ (T разложения = 690^oC), засыпали в неразборную емкость диаметром 290 мм, высотой 1100 мм, изготовленную из алюминиевого сплава АД31 и спрессовали в плотную заготовку на прессе усилием 50 МН, используя глухую матрицу. Плотную заготовку выгрузили из пресса и нагрели до температуры 490^oC, что на 20^oC ниже температуры плавления самой легкоплавкой эвтектики материала. Время нагрева составило 3 часа. Заменили глухую матрицу на матрицу для прессования прутка диаметром 90 мм и отпрессовали его. Остывший пруток разметили на мерные заготовки длиной 150 мм. Одну заготовку нагрели до температуры 500^oC, что на 10^oC ниже температуры плавления самой легкоплавкой эвтектики материала прутка, и на прессе усилием 15 МП отпрессовали на проволоку. Получили 20 проволок размером диаметром 3х5000 мм.

5 штук проволок диаметром 3 мм и длиной 5000 мм равномерно, с зазором 3-4 мм, обмотали по высоте цилиндрической формы диаметром 200 мм, сваривая стыки проволоки. Закрепив форму на стержне, поместили в печь для проведения высокотемпературной обработки при T = 690^oC. После охлаждения получили термоизоляционный звукопоглощающий кожух с плотностью материала 0,5-0,6 г/см³, диаметром 200 мм, толщиной стенки 6 мм и длиной 250 мм.

5 штук проволок диаметром 3 мм и длиной 5000 мм порезали на частицы диаметром 3 мм и длиной также 3 мм, заполнили частицами проволоки 25% объема формы размером 10х500х500 мм. Форму, заполненную частицами проволоки, поместили в печь для проведения высокотемпературной обработки при T = 700^oC. После проведения высокотемпературной обработки форму выгрузили из печи, охладили и вынули готовое изделие - фильтр размером 10х500х500 мм с открытой пористостью размером 0,1-3 мм с плотностью материала 0,5-0,6 г/см³. Фильтр предназначен для очистки от твердых частиц при заборе воздуха, используемого для охлаждения генератора электровоза.

10 штук проволок диаметром 3 мм и длиной 5000 мм порезали на отрезки длиной 500 мм, из полученных отрезков в количестве 100 штук изготовили сетку размером 400х400 мм с размером ячейки 6х6 мм. Полученную сетку загрузили на поддоне в печь для проведения высокотемпературной обработки при T = 650^oC. После высокотемпературной обработки получили воздушный фильтр с равномерно распределенной открытой пористостью (ячейка поры размером 2х2 мм) и закрытой пористостью в самой частице, плотность материала составила 0,5-0,6 г/см³.

С учетом количества полученных из одного прутка диаметром 90 мм, длиной 150 мм 30 штук заготовок, соответственно, получили 30 штук термоизоляционных звукопоглощающих кожухов диаметром 200 мм и длиной 240 мм, 60 фильтров размером 10х500х500 мм для очистки от твердых частиц при заборе воздуха для охлаждения генератора электровоза и 30 фильтров-сеток размером 400х400 мм с открытой пористостью (ячейка поры размером 2х2 мм).

Выход годного составил 88% на прутке и 80% на готовом изделии (расчет сделан от шихты), получены изделия различной формы и габаритов.

Описанные примеры реализации изобретения в соответствии со всеми вариантами способа обеспечивают возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, но при этом не исчерпывают всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенных в формуле изобретения.

Claims

1. Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, состоящий в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава, засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков, затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение, отличающийся тем, что смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и нагрев прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10 - 20^oС ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, а высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое-жидкое.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературной термообработке нагрев различных участков плотной заготовки ведут с различной скоростью, а охлаждение осуществляют при достижении, по крайней мере, на одном из участков заготовки температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое - жидкое.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке осуществляют регламентированное охлаждение отдельных участков плотной заготовки.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке осуществляют тепловую изоляцию плотной заготовки сверху.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой плотной заготовки на ее поверхность наносят термостойкую, газонепроницаемую пленку.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки в форме ведут совместно с армирующими элементами.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке давление греющей среды изменяют в зависимости от требуемой плотности готового изделия.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой плотную заготовку измельчают.

11. Способ по п. 1 или 10, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой засыпку в форму измельченной плотной заготовки осуществляют послойно с засыпкой каждого последующего слоя после проведения высокотемпературной термообработки и охлаждения предыдущего слоя.

12. Способ по п. 1 или 10, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой при засыпке в форму измельченной плотной заготовки ее смешивают с частицами, имеющими температуру плавления выше температуры термообработки.

13. Способ по одному из пп.1, 10 и 11, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

14. Способ по одному из пп.1, 10 и 11, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

15. Способ по одному из пп.1 - 14, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют холодным компактированием.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют вибрацией.

17. Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, состоящий в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с пороформами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава, засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков, затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующее высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение, отличающийся тем, что смесь порошков алюминиевых сплавов с пороформами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10 - 20^oС ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, горячую деформацию прессованной заготовки осуществляют прокаткой, придавая ей форму листа, а перед высокотемпературной термообработкой ее нагревают до 350 - 450^oС и выдерживают при этой температуре 90 - 120 мин с последующим приданием ей формы готового изделия, при этом высокотемпературную термообработку ведут, подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое - жидкое.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке нагрев различных участков плотной заготовки ведут с различной скоростью, а охлаждение осуществляют при достижении, по крайней мере, на одном из участков заготовки температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое - жидкое.

19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке осуществляют регламентированное охлаждение отдельных участков плотной заготовки.

20. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке осуществляют тепловую изоляцию плотной заготовки сверху.

21. Способ по п.17, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой плотной заготовки на ее поверхность наносят термостойкую, газонепроницаемую пленку.

22. Способ по п.17, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки в форме ведут совместно с армирующими элементами.

23. Способ по п. 17 или 18, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

24. Способ по п. 17 или 18, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

25. Способ по п.17, отличающийся тем, что при высокотемпературной термообработке давление греющей среды изменяют в зависимости от требуемой плотности готового изделия.

26. Способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, состоящий в том, что смешивают порошки алюминиевых сплавов с пороформами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава, засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков, затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующее высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение, отличающийся тем, что смесь порошков алюминиевых сплавов с пороформами предварительно уплотняют, нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры на 10 - 20^oС ниже температуры солидуса самой легкоплавкой составляющей алюминиевого сплава, прессованную заготовку получают в виде прутка, а высокотемпературную термообработку ведут подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40 - 70^oС выше температуры фазового перехода твердое - жидкое.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой плотную заготовку измельчают.

28. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой засыпку в форму измельченной плотной заготовки осуществляют послойно с засыпкой каждого последующего слоя после проведения высокотемпературной термообработки и охлаждения предыдущего слоя.

29. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что перед высокотемпературной термообработкой при засыпке в форму измельченной плотной заготовки ее смешивают с частицами, имеющими температуру плавления выше температуры термообработки.

30. Способ по одному из пп.26, 27 или 28, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в безокислительной атмосфере при постоянном давлении.

31. Способ по одному из пп.26, 27 или 28, отличающийся тем, что высокотемпературную термообработку измельченной плотной заготовки ведут в восстановительной атмосфере при постоянном давлении.

32. Способ по п.26, отличающийся тем, что из прутка получают проволоку.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что поверхность проволоки перед переработкой на частицы перфорируют.

34. Способ по п.32, отличающийся тем, что засыпку в форму перед высокотемпературной термообработкой ведут послойно частицами проволоки разного химического состава.

35. Способ по п.32, отличающийся тем, что объем формы засыпают частицами проволоки полностью или частично.