RU2167951C2 - Method of producing cast metal-matrix composite - Google Patents
Method of producing cast metal-matrix composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167951C2 RU2167951C2 RU99103247A RU99103247A RU2167951C2 RU 2167951 C2 RU2167951 C2 RU 2167951C2 RU 99103247 A RU99103247 A RU 99103247A RU 99103247 A RU99103247 A RU 99103247A RU 2167951 C2 RU2167951 C2 RU 2167951C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- matrix component
- explosion
- matrix
- solid particles
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области композиционных материалов и может быть применено в металлургии, машиностроении, электротехнике и электронике. The invention relates to the field of composite materials and can be applied in metallurgy, mechanical engineering, electrical engineering and electronics.
Известны способы изготовления литейных металло-матричных композитов, включающий нагрев матричного компонента, расплавление матричного компонента, внесение в расплав твердых частиц армирующего компонента, поддержание матричного компонента в расплавленном состоянии и перемешивание его с твердыми частицами армирующего компонента [G.S.Hanumanth, G.A.Irons "Particle incorporation by melt stirring for the production of metal-matrix composites". Journal of material science, 28 (1993) 2459-2465; O.T.Midling and O.Grong "Processing and properties of particle reinforced Al-SiC MMCs" Key Engineering Materials Vols. 104-107 (1995) pp. 329-354]. Известные способы позволяют получать литейные металло-матричные композиты, однако они являются дорогостоящими, так как требуют проведения перемешивания в течение нескольких суток, что требует специального оборудования и приводит к значительным затратам энергии, которая расходуется на нагрев и работу перемешивающего оборудования. При этом не всегда достигается стабильность характеристик но объему изделия и уровень механических свойств является сравнительно низким, это объясняется, с одной стороны, тем, что во время длительного нагрева и перемешивания происходит загрязнение расплава, а с другой стороны, обычными методами обработки давлением подвергнуть металло-матричный композит нельзя. Known methods for the manufacture of foundry metal-matrix composites, including heating the matrix component, melting the matrix component, introducing the solid particles of the reinforcing component, maintaining the matrix component in the molten state and mixing it with the solid particles of the reinforcing component [GS Hanumanth, GAIrons "Particle incorporation by melt stirring for the production of metal-matrix composites ". Journal of material science, 28 (1993) 2459-2465; O.T. Midling and O. Grong "Processing and properties of particle reinforced Al-SiC MMCs" Key Engineering Materials Vols. 104-107 (1995) pp. 329-354]. Known methods allow to obtain foundry metal-matrix composites, however, they are expensive, since they require mixing for several days, which requires special equipment and leads to significant energy costs that are spent on heating and mixing equipment. At the same time, stability of characteristics is not always achieved, but the volume of the product and the level of mechanical properties is relatively low, this is due, on the one hand, to the fact that during prolonged heating and stirring, the melt is contaminated, and, on the other hand, metal matrix composite is not possible.
Техническим результатом изобретения является повышение у литейных металло-матричных композитов механических свойств и стабильности характеристик по всему сечению изделия, а также снижение стоимости производства литейных металло-матричных композитов. The technical result of the invention is to increase the foundry metal-matrix composites mechanical properties and stability characteristics over the entire cross section of the product, as well as reducing the cost of production of foundry metal-matrix composites.
Технический результат достигается посредством того, что в способе изготовления литейного металло-матричного композита, включающем нагрев матричного компонента, расплавление матричного компонента, внесение в расплав твердых частиц армирующего компонента, поддержание матричного компонента в расплавленном состоянии и перемешивание его с твердыми частицами армирующего компонента, согласно изобретению, дополнительно после внесения в расплав матричного компонента твердых частиц армирующего компонента полученную смесь обрабатывают взрывом. The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a cast metal-matrix composite, comprising heating the matrix component, melting the matrix component, introducing the solid particles of the reinforcing component, maintaining the matrix component in the molten state and mixing it with the solid particles of the reinforcing component, according to the invention , additionally after introducing into the melt the matrix component of the solid particles of the reinforcing component, the resulting mixture is treated with jerkily.
Технический результат достигается также посредством того, что обработку взрывом расплава матричного компонента с твердыми частицами армирующего компонента осуществляют при поддержании матричного компонента в жидком расплавленном состоянии при температуре (1,0 - 1,25) температуры плавления матричного компонента, то есть методом жидкофазного взрыва. The technical result is also achieved by the fact that the explosion treatment of the melt of the matrix component with the solid particles of the reinforcing component is carried out while maintaining the matrix component in a liquid molten state at a temperature (1.0 - 1.25) of the melting temperature of the matrix component, that is, by liquid phase explosion.
Технический результат достигается также посредством того, что матричный компонент, находившийся в расплавленном состоянии после внесения в расплав твердых частиц армирующего компонента, охлаждают для затвердевания перед обработкой взрывом. The technical result is also achieved by the fact that the matrix component, which was in the molten state after the solid particles of the reinforcing component were introduced into the melt, was cooled for solidification before explosion treatment.
Технический результат достигается также посредством того, что охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществляют до (-150)-0oC.The technical result is also achieved by the fact that the cooling of the mixture of the matrix component with the reinforcing component is carried out to (-150) -0 o C.
Технический результат достигается также посредством того, что охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществляют до 0-(+100)oC.The technical result is also achieved by the fact that the cooling of the mixture of the matrix component with the reinforcing component is carried out to 0 - (+ 100) o C.
Технический результат достигается также посредством того, что охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществляют до (0,2-0,8) температуры плавления матричною компонента. The technical result is also achieved by means of cooling the mixture of the matrix component with the reinforcing component to (0.2-0.8) the melting temperature of the matrix component.
Технический результат достигается также посредством того, что после обработки взрывом и перемешивания осуществляют дополнительно 1-5 циклов обработки взрывом, причем после каждого цикла обработки взрывом осуществляют перемешивание смеси расплавленного матричного компонента с твердыми частицами армирующею компонента. The technical result is also achieved by the fact that after the blasting and mixing, an additional 1-5 cycles of blasting are carried out, and after each blasting, the mixture of the molten matrix component with the solid particles of the reinforcing component is mixed.
Технический результат достигается также посредством того, что дополнительные циклы обработки взрывом осуществляют попеременно в твердом и жидком состояниях. The technical result is also achieved by the fact that the additional processing cycles of the explosion are carried out alternately in solid and liquid states.
Для повышения у металло-матричных композитов механических свойств и стабильности характеристик по всему сечению изделия, а также для снижения стоимости производства металло-матричного композита предложено в способе изготовления литейного металло-матричного композита, включающем нагрев матричного компонента, расплавление матричного компонента, внесение в расплав твердых частиц армирующего компонента, поддержание матричного компонента в расплавленном состоянии и перемешивание его с твердыми частицами армирующего компонента, согласно изобретению, дополнительно после внесения в расплав матричного компонента твердых частиц армирующего компонента полученную смесь обрабатывают взрывом. To increase the metal-matrix composites mechanical properties and stability characteristics over the entire cross section of the product, as well as to reduce the cost of production of the metal-matrix composite, it is proposed in the method of manufacturing a cast metal-matrix composite, including heating the matrix component, melting the matrix component, introducing solid components into the melt particles of the reinforcing component, maintaining the matrix component in the molten state and mixing it with solid particles of the reinforcing component, according According to the invention, additionally after the matrix component of the solid particles of the reinforcing component is introduced into the melt, the resulting mixture is subjected to an explosion.
Предложенная совокупность операций позволяет получить новое качество: увеличение уровня механических свойств, увеличение стабильности характеристик по сечению, снижение стоимости производства композиционного материала. Известные способы получения литейных металло-матричных композитов заключаются в смешивании расплава (который при затвердевании станет матрицей) с частицами (порошком) армирующего компонента. Практически во всех комбинациях металло-матричных композитов отсутствует смачивание расплавом матрицы частиц армирующего компонента. Для замешивания порошка в расплав приходится перемешивание осуществлять в течение нескольких суток. Способ по изобретению позволяет значительно снизить время перемешивания за счет того, что при обработке взрывом под действием высоких давлений происходят "структурные" изменения на границе жидкости (расплава матричного компонента) с твердым телом (твердые порошинки армирующего компонента). Эти изменения на микроуровне приводят к повышению смачиваемости на границе расплавленного матричного компонента и твердого армирующего компонента. Процесс замешивания порошка армирующего компонента в расплав матрицы значительно сокращается. Это и приводит к увеличению уровня механических свойств и повышению стабильности характеристик материала по сечению изделия, так как снижается отрицательное влияние длительного периода перемешивания расплава матрицы с порошком армирующего элемента (отрицательное влияние - это неизбежное загрязнение материала в процессе длительного нагрева и перемешивания от контакта с технологическим оборудованием и инструментов и от химических реакций в смесях). Снижение отрицательного влияния длительности перемешивания и приводит к достижению повышенных значений механических свойств и стабильности характеристик по сечению изделий. Итак, операцию обработки взрывом включают в технологическую цепочку для того, чтобы увеличить смачиваемость, так как обработка взрывом позволяет изменять структуру контактных слоев твердой и жидкой фаз. The proposed set of operations allows to obtain a new quality: an increase in the level of mechanical properties, an increase in the stability of characteristics over a cross section, and a decrease in the cost of production of a composite material. Known methods for producing foundry metal-matrix composites are mixing the melt (which upon solidification will become a matrix) with particles (powder) of the reinforcing component. In almost all combinations of metal-matrix composites, there is no melt wetting of the matrix of particles of the reinforcing component. For mixing the powder into the melt, mixing has to be carried out for several days. The method according to the invention can significantly reduce the mixing time due to the fact that when processing by explosion under the action of high pressures, "structural" changes occur at the interface between the liquid (melt of the matrix component) and the solid (solid powders of the reinforcing component). These changes at the micro level lead to an increase in wettability at the interface between the molten matrix component and the solid reinforcing component. The process of mixing the powder of the reinforcing component into the molten matrix is significantly reduced. This leads to an increase in the level of mechanical properties and an increase in the stability of the characteristics of the material over the cross section of the product, since the negative influence of a long period of mixing of the matrix melt with the powder of the reinforcing element decreases (a negative effect is the inevitable contamination of the material during prolonged heating and mixing from contact with technological equipment and tools and from chemical reactions in mixtures). Reducing the negative impact of the duration of mixing and leads to the achievement of increased values of mechanical properties and stability characteristics along the cross section of the products. So, the explosion treatment operation is included in the technological chain in order to increase the wettability, since the explosion treatment allows you to change the structure of the contact layers of solid and liquid phases.
В способе возможно также обработку взрывом расплава матричного компонента с твердыми частицами армирующего компонента осуществлять при поддержании матричного компонента в жидком расплавленном состоянии при температуре (1,0 - 1,25) температуры плавления матричного компонента. В этом случае высокое давление практически равномерно будет действовать абсолютно по всей контактной поверхности всех частиц порошка армирующего компонента практически с одной и той же эффективностью, то есть в этих условиях возможно достичь максимально доступного повышения механических свойств и возможно достигнуть максимально возможной однородности распределения свойств но сечению изделия. Нижнее значение интервала температур - это температура плавления, то есть перевода в жидкое агрегатное состояние. Нагрев выше, чем 1,25 температуры плавления матричного компонента, приводит к газонасыщению матричного компонента, а также интенсифицирует химическое взаимодействие между матричным и армирующим компонентами, что снижает механические характеристики материала. It is also possible in the method to process the explosion of the melt of the matrix component with the solid particles of the reinforcing component while maintaining the matrix component in the molten liquid state at a temperature (1.0-1.25) of the melting temperature of the matrix component. In this case, high pressure will act almost uniformly on absolutely the entire contact surface of all particles of the powder of the reinforcing component with almost the same efficiency, that is, under these conditions it is possible to achieve the maximum affordable increase in mechanical properties and it is possible to achieve the highest possible uniformity of distribution of properties over the cross section of the product . The lower value of the temperature range is the melting point, that is, the transition to a liquid state of aggregation. Heating higher than 1.25 the melting temperature of the matrix component, leads to gas saturation of the matrix component, and also intensifies the chemical interaction between the matrix and reinforcing components, which reduces the mechanical characteristics of the material.
В способе возможно также матричный компонент, находящийся в расплавленном состоянии после внесения в расплав твердых частиц армирующего компонента, охлаждать для затвердевания перед обработкой взрывом. Следует заметить, что обработка взрывом матричного компонента весьма эффективна с точки зрения достижения технических результатов, однако, такая обработка требует сложного технологического оборудования, то есть дополнительных экономических затрат, а в целом ряде случаев применения металло-матричных композитов экономический фактор играет весьма решающую роль. Поэтому и предложено обработку металло-матричный композита взрывом осуществлять после охлаждения и затвердевания. Обработка взрывом позволяет сваривать разнородные материалы. В результате обработки взрывом металло-матричного композита происходит сваривание матричною компонента с частицами армирующего компонента. При дальнейшем расплавлении в местах сваривания наблюдается повышенная смачиваемость, что позволяет резко сократить время перемешивания. Это приводит к улучшению механических показателей, то есть способ является весьма эффективным с точки зрения повышения механических характеристик и экономических показателей. It is also possible in the method that the matrix component, which is in the molten state after the solid particles of the reinforcing component are introduced into the melt, is cooled to solidify before blasting. It should be noted that the blasting of the matrix component is very effective in terms of achieving technical results, however, such processing requires complex technological equipment, that is, additional economic costs, and in a number of cases of the use of metal-matrix composites, the economic factor plays a very decisive role. Therefore, it is proposed that the processing of the metal-matrix composite be carried out by explosion after cooling and solidification. Blasting allows you to weld dissimilar materials. As a result of the explosion treatment of the metal-matrix composite, the matrix component is welded with the particles of the reinforcing component. With further melting at the weld points, increased wettability is observed, which can drastically reduce the mixing time. This leads to an improvement in mechanical indicators, that is, the method is very effective in terms of improving mechanical characteristics and economic indicators.
В способе возможно также охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществлять до (-150)-0oC. Осуществление операции обработки взрывом в этом температурном интервале позволяет значительно снизить отрицательное влияние окислов на границах раздела матричного компонента с частицами армирующего компонента, так как при этих температурах окислы становятся хрупкими, их разрушение происходит значительно легче, что обличает процессы сваривания матричного компонента с частицами армирующего компонента. Как уже отмечалось, по местам сварки при дальнейшем расплавлении наблюдается повышенная смачиваемость, которая и позволяет добиваться увеличения механических характеристик путем снижения времени перемешивания (путем устранения технологических загрязнений, вызываемых длительным контактом с футеровкой и инструментом), а также путем увеличения сил сцепления между отдельными компонентами композиционного материала. Следовательно, устранение окислов с границы раздела приводит к повышению механических характеристик. Снижать температуру менее, чем (-150)oC экономически нецелесообразно, применение температур выше, чем 0oC не приводит к значительному охрупчиванию окислов, то есть эффект не достигается.It is also possible in the method to cool the mixture of the matrix component with the reinforcing component to (-150) -0 ° C. The explosion treatment operation in this temperature range can significantly reduce the negative effect of oxides at the interfaces of the matrix component with the particles of the reinforcing component, since At temperatures, the oxides become brittle, their destruction occurs much easier, which reveals the processes of welding the matrix component with the particles of the reinforcing component. As already noted, in the places of welding during further melting, increased wettability is observed, which allows one to achieve an increase in mechanical characteristics by reducing the mixing time (by eliminating technological impurities caused by prolonged contact with the lining and the tool), as well as by increasing the adhesion forces between the individual components of the composite material. Therefore, the elimination of oxides from the interface leads to an increase in mechanical characteristics. Lowering the temperature to less than (-150) o C is not economically feasible, the use of temperatures higher than 0 o C does not lead to significant embrittlement of oxides, that is, the effect is not achieved.
В способе возможно также охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществлять до 0-(+100)oC. Этот интервал выбран из технологических особенностей обработки взрывом. Одним из возможных способов обработки взрывом является обработка с применением воды как технологической жидкости. Температура воды в жидком состоянии может колебаться от 0 до 100oC. Этим и объясняются границы интервала. Следует заметить, что увеличение температуры образцов в этих границах положительно сказывается на качестве металло-матричного композита, так как происходит увеличение пластических свойств материала матричного компонента, что облегчает микроперемещения, происходящие при обработке взрывом. Это в свою очередь положительно сказывается на свариваемости компонентов.It is also possible in the method to cool the mixture of the matrix component with the reinforcing component to 0 - (+ 100) o C. This interval is selected from the technological features of the explosion treatment. One of the possible methods of processing by explosion is processing using water as a process fluid. The temperature of water in a liquid state can vary from 0 to 100 o C. This explains the boundaries of the interval. It should be noted that an increase in the temperature of the samples at these boundaries has a positive effect on the quality of the metal-matrix composite, since there is an increase in the plastic properties of the material of the matrix component, which facilitates the micromotion that occurs during explosion processing. This in turn has a positive effect on the weldability of the components.
В способе возможно охлаждение расплавленной смеси матричного компонента с армирующим компонентом осуществлять до (0,2-0,8) температуры плавления матричного компонента. То есть обработку взрывом проводить в твердом агрегатном состоянии, но при нагреве. Haгрев позволяет повысить пластические характеристики матричного компонента, с одной стороны, и снизить прочность матричного и армирующего компонентов. Увеличение пластичности улучшает условия для микроперемещений, которые имеют место при обработке взрывом. Снижение прочности компонентов приводит, с одной стороны, к меньшим потребностям в энергии взрыва, а с другой стороны, позволяет раздробить частицы армирующего компонента неправильной формы, что благоприятно сказывается на экономических показателях и на механических характеристиках металло-матричного композита. Нагрев менее 0,2 температуры плавления экономически невыгоден, так как такой нагрев требует применение специального оборудования, а эффект от нагрева незначителен. Нагрев более 0,8 температуры плавления требует другого оборудования, так как при обработке взрывом возможно расплавление материала. In the method, it is possible to cool the molten mixture of the matrix component with the reinforcing component to (0.2-0.8) the melting temperature of the matrix component. That is, the explosion treatment is carried out in a solid state of aggregation, but when heated. Heating allows to increase the plastic characteristics of the matrix component, on the one hand, and to reduce the strength of the matrix and reinforcing components. An increase in ductility improves the conditions for micro-movements that occur during blasting. A decrease in the strength of the components leads, on the one hand, to lower requirements for explosion energy, and on the other hand, it allows fragmentation of particles of an irregularly shaped reinforcing component, which favorably affects the economic indicators and the mechanical characteristics of the metal-matrix composite. Heating below 0.2 melting points is economically disadvantageous, since such heating requires the use of special equipment, and the effect of heating is negligible. Heating more than 0.8 melting points requires other equipment, as during the processing of the explosion it is possible to melt the material.
В способе возможно после обработки взрывом и перемешивания осуществлять дополнительно 1-5 циклов обработки взрывом, причем после каждого цикла обработки взрывом возможно осуществлять перемешивание смеси расплавленного матричного компонента с твердыми частицами армирующего компонента. В отдельных случаях возможно, что один цикл обработки взрывом не позволит осуществить хороший контакт между компонентами, особенно это относиться к случаям применения в виде армирующего компонента ультрадисперсных порошков; в этом случае предлагается осуществлять несколько циклов обработки взрывом. Перемешивание между циклами обработки взрывом может осуществляться в течение 0,5-5 часов. Перемешивание проводят, во-первых, для достижения равномерного распределения по объему обработанных и необработанных частиц и, во-вторых, для улучшения условий контакта между компонентами. Практика показывает, что применение циклов обработки взрывом более 5 не приводит к улучшению механических свойств. In the method, it is possible after an explosion treatment and mixing to carry out an additional 1-5 explosion treatment cycles, and after each explosion treatment cycle, it is possible to mix a mixture of the molten matrix component with the solid particles of the reinforcing component. In some cases, it is possible that one blasting cycle will not allow for good contact between the components, this especially applies to cases when ultrafine powders are used as a reinforcing component; in this case, it is proposed to carry out several explosion treatment cycles. Mixing between explosion treatment cycles can be carried out for 0.5-5 hours. Mixing is carried out, firstly, to achieve a uniform distribution throughout the volume of the processed and untreated particles and, secondly, to improve the contact conditions between the components. Practice shows that the use of explosion treatment cycles of more than 5 does not lead to an improvement in mechanical properties.
В способе возможно дополнительные циклы обработки взрывом осуществлять попеременно в твердом и жидком состояниях. Взаимодействие компонентов между собой несколько отличается, когда один из компонентов находится в твердом или жидком состоянии. Прежде всего это отличие заключается в возможности микроперемещений и возникающих при этом давлений на различных участках отдельных порошинок. Причем каждое состояние обладает своими положительными чертами. Поэтому предлагается чередовать обработку взрывом смеси компонентов как в жидком, так и в твердом состоянии одного из компонентов; это позволяет достигать максимального эффекта от применения обработки взрывом. In the method, it is possible to carry out additional explosion treatment cycles alternately in the solid and liquid states. The interaction of the components among themselves is somewhat different when one of the components is in a solid or liquid state. First of all, this difference lies in the possibility of micro displacements and the pressures arising from this at different sites of individual powders. Moreover, each state has its own positive features. Therefore, it is proposed to alternate the explosion treatment of a mixture of components in both the liquid and solid state of one of the components; this allows you to achieve the maximum effect from the use of explosion processing.
Применение указанного способа позволяет увеличить механические характеристики металло-матричных композитов на 17-22% по сравнению с известными. При этом однородность свойств материала по сечению изделия увеличивается. В изделиях из материала, полученного по данному способу, разброс значений механических характеристик (предела прочности) но сечению изделия не превышает 10% (практически сравним с ошибкой измерения); а известные способы могут приводить к разбросу значений до 50%. The application of this method allows to increase the mechanical characteristics of metal-matrix composites by 17-22% compared with the known ones. In this case, the uniformity of material properties over the cross section of the product increases. In products made of the material obtained by this method, the scatter of the values of mechanical characteristics (tensile strength) but the cross section of the product does not exceed 10% (almost comparable to the measurement error); and known methods can lead to a spread of values up to 50%.
Способ осуществляют следующим образом. Подготавливают компоненты. Матричный компонент нагревают и расплавляют. Вносят в расплав твердые частицы (порошок) армирующего компонента. При этом возможно перемешивание расплава. Затем полученную смесь обрабатывают взрывом. При этом обработку взрывом смеси компонентов возможно осуществлять как при поддержании смеси в расплавленном состоянии, так и в затвердевшем состоянии. После обработки взрывом смесь может быть или в твердом состоянии, или в расплавленном состоянии. Если смесь находится в расплавленном состоянии, то ее подогревают для поддержания в расплавленном состоянии. Если смесь находится в твердом состоянии, то смесь навевают для расплавления и потом поддерживают в расплавленном состоянии. После этого смесь перемешивают в течение определенного времени. Затем расплав разливают но формам, где она охлаждается и затвердевает. The method is as follows. Prepare the components. The matrix component is heated and melted. Solid particles (powder) of the reinforcing component are introduced into the melt. In this case, mixing of the melt is possible. Then the resulting mixture is treated with an explosion. In this case, the explosion treatment of the mixture of components can be carried out both while maintaining the mixture in the molten state, and in the hardened state. After blasting, the mixture may be either in a solid state or in a molten state. If the mixture is in a molten state, then it is heated to maintain the molten state. If the mixture is in a solid state, then the mixture is induced to melt and then maintained in the molten state. After that, the mixture is stirred for a certain time. Then the melt is poured into molds, where it cools and hardens.
При этом обработку взрывом расплава матричного компонента с твердыми частицами армирующего компонента осуществляют при поддержании матричного компонента в жидком расплавленном состоянии при температуре (1,0-],25) температуры плавления матричного компонента, то есть методом жидкофазного взрыва. In this case, the melt explosion processing of the matrix component with the solid particles of the reinforcing component is carried out while maintaining the matrix component in a molten liquid state at a temperature (1.0 -], 25) of the melting temperature of the matrix component, that is, by liquid phase explosion.
При этом матричный компонент, находившийся в расплавленном состоянии после внесения в расплав твердых частиц армирующего компонента, охлаждают для затвердевания перед обработкой взрывом. In this case, the matrix component, which was in the molten state after the solid particles of the reinforcing component were introduced into the melt, were cooled for solidification before explosion treatment.
При этом охлаждение смеси матричного компонента с армирующим компонентом можно осуществлять:
1) до (-150)-0oC.In this case, the cooling of the mixture of the matrix component with the reinforcing component can be carried out:
1) to (-150) -0 o C.
2) до 0-(+100)oC.2) up to 0 - (+ 100) o C.
3) до (0,2-0,8) температуры плавления матричного компонента. 3) to (0.2-0.8) the melting temperature of the matrix component.
При этом после обработки взрывом и перемешивания осуществляют дополнительно 1-5 циклов обработки взрывом, причем после каждого цикла обработки взрывом осуществляют перемешивание смеси расплавленного матричного компонента с твердыми частицами армирующего компонента. Moreover, after the blasting and mixing, an additional 1-5 cycles of blasting are carried out, and after each blasting, the mixture of the molten matrix component with the solid particles of the reinforcing component is mixed.
При этом дополнительные циклы обработки взрывом осуществляют попеременно в твердом и жидком состояниях. In this case, additional processing cycles of the explosion are carried out alternately in solid and liquid states.
Пример 1
Подготовили алюминиевый сплав (силумин), содержащий 7% кремния и 0,3% магния, и порошок карбида кремния. Алюминиевый сплав выступает в роли матричного компонента, а карбид кремния - армирующего компонента. Соотношение материалов составило: 35% (весовых) порошка карбида кремния (армирующего компонента) и 65% (весовых) алюминиевого сплава (матричного компонента). Средний размер порошка карбида кремния (армирующего компонента) равнялся 1 мкм. Матричный компонент (алюминиевый сплав) нагрели, расплавили и поддерживали температуру 730oC. В расплав матричного компонента внесли твердые частицы (порошок) армирующего компонента (карбида кремния). При этом расплав перемешивали. Затем полученную смесь поместили в специальное устройство, которое поддерживало температуру расплава и позволило провести обработку взрывом без разрушения технологического инструмента. Осуществили обработку взрывом смеси компонентов при поддержании смеси в расплавленном состоянии при температуре 730oC. После обработки взрывом смесь находилась в расплавленном состоявши. После этого смесь перемешивали в течение 5 часов. Затем расплав разлили по формам, где она охладилась и затвердела.Example 1
An aluminum alloy (silumin) containing 7% silicon and 0.3% magnesium and silicon carbide powder were prepared. Aluminum alloy acts as a matrix component, and silicon carbide acts as a reinforcing component. The ratio of materials was: 35% (weight) of silicon carbide powder (reinforcing component) and 65% (weight) of aluminum alloy (matrix component). The average powder size of silicon carbide (reinforcing component) was 1 μm. The matrix component (aluminum alloy) was heated, melted and maintained at a temperature of 730 ° C. Solid particles (powder) of the reinforcing component (silicon carbide) were introduced into the melt of the matrix component. The melt was mixed. Then the resulting mixture was placed in a special device that maintained the temperature of the melt and allowed to carry out the explosion treatment without destroying the technological tool. An explosion treatment of a mixture of components was carried out while maintaining the mixture in a molten state at a temperature of 730 ° C. After the explosion treatment, the mixture was in a molten state. After that, the mixture was stirred for 5 hours. Then the melt was poured into molds, where it cooled and hardened.
Пример 2
Подготовили алюминиевый сплав (силумин), содержащий 7% кремния и 0,3% магния, и порошок карбида кремния. Алюминиевый сплав выступает в роли матричного компонента, а карбид кремния - армирующего компонента. Соотношение материалов составило: 5%(весовых) порошка карбида кремния (армирующего компонента) и 95% (весовых) алюминиевого сплава (матричного компонента). Средний размер порошка карбида кремния (армирующего компонента) равнялся 10 мкм. Матричный компонент (алюминиевый сплав) нагрели, расплавили и поддерживали температуру 720oC. В расплав матричного компонента внесли твердые частицы (порошок) армирующею компонента (карбида кремния). При этом расплав перемешивали. Затем полученную смесь охладили, чтобы она затвердела, а затем охладели до (-150oC). После этого охлажденную смесь компонентов поместили в специальное технологическое устройство, которое поддерживало заданную температуру (-150oC), и обработали взрывом. Взрыв обеспечил давление 200 кбар. После обработки взрывом смесь находилась в твердом состоянии. Ее расплавили и при поддержании 720oC перемешивали в течение 4 часов. Затем расплав разлили по формам, где она охладилась и затвердела.Example 2
An aluminum alloy (silumin) containing 7% silicon and 0.3% magnesium and silicon carbide powder were prepared. Aluminum alloy acts as a matrix component, and silicon carbide acts as a reinforcing component. The ratio of materials was: 5% (weight) of silicon carbide powder (reinforcing component) and 95% (weight) of aluminum alloy (matrix component). The average size of the silicon carbide powder (reinforcing component) was 10 μm. The matrix component (aluminum alloy) was heated, melted and maintained at a temperature of 720 ° C. Solid particles (powder) of the reinforcing component (silicon carbide) were introduced into the melt of the matrix component. The melt was mixed. Then the resulting mixture was cooled so that it hardened, and then cooled to (-150 o C). After that, the cooled mixture of the components was placed in a special technological device that maintained the desired temperature (-150 o C), and processed by explosion. The explosion provided a pressure of 200 kbar. After blasting, the mixture was in a solid state. It was melted and, while maintaining 720 ° C., stirred for 4 hours. Then the melt was poured into molds, where it cooled and hardened.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99103247A RU2167951C2 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method of producing cast metal-matrix composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99103247A RU2167951C2 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method of producing cast metal-matrix composite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99103247A RU99103247A (en) | 2000-12-27 |
| RU2167951C2 true RU2167951C2 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20216106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99103247A RU2167951C2 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method of producing cast metal-matrix composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167951C2 (en) |
-
1999
- 1999-02-16 RU RU99103247A patent/RU2167951C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| G.S. HANUMANTH, G.A.IRONS "Particle incorporation by melt stirring for the production of metal-matrix composites", Journal of material science, v.28, № 9, 1993, p. 2459-2465. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5305817A (en) | Method for production of metal base composite material | |
| US4836982A (en) | Rapid solidification of metal-second phase composites | |
| AU633028B2 (en) | Heat treatment for aluminum-lithium based metal matrix composites | |
| EP0397800A1 (en) | Aluminum based metal matrix composites | |
| CN1062769A (en) | Make the method and apparatus of metal-base composites | |
| EP1031393B1 (en) | Preparation of metal foams | |
| FI83935B (en) | SAETT ATT BEHANDLA OCH FRAMSTAELLA MATERIAL. | |
| EP1034315A1 (en) | In situ process for producing an aluminium alloy containing titanium carbide particles | |
| EP2514542B1 (en) | Production method and production device for a composite metal powder using the gas spraying method | |
| US4853182A (en) | Method of making metal matrix composites reinforced with ceramic particulates | |
| US5045278A (en) | Dual processing of aluminum base metal matrix composites | |
| Mohal | Microstructural investigation of aluminium-silicon carbide particulate metal matrix composite fabricated by stir casting | |
| RU2167951C2 (en) | Method of producing cast metal-matrix composite | |
| CN103924116B (en) | A kind of low-voltage pulse magnetic field effect is lower to improve the method that SiC particulate is distributed in magnesium-based composite material | |
| Ghomashchi | Fabrication of near net-shaped Al-based intermetallics matrix composites | |
| Chen et al. | Squeeze casting of SiCp/Al-alloy composites with various contents of reinforcements | |
| Khripchenko et al. | Experiment on Injection of SIC and BN Nanoparticles into liquid aluminum using MHD stirring with subsequent crystallization of the melt | |
| CN1037117C (en) | Method for making casting metal based composite material | |
| Miškovic et al. | The structure and mechanical properties of an Aluminium A356 alloy base composite with Al2O3 particle additions | |
| US3667932A (en) | Method of making a dispersion-hardened ferrous alloy | |
| JP2007144437A (en) | Method of producing partially reinforced metal matrix composite material | |
| Jingjie et al. | Mechanism of skull formation during induction skull melting of intermetallic compounds | |
| Li et al. | Casting and HIPping of Al-based metal matrix composites (MMCs) | |
| Fayomi et al. | Fabrication processes for developing aluminium metal matrix composites with characterized improvement in properties: A perspective | |
| RU2188248C1 (en) | Method of manufacturing metal-matrix composite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080217 |