RU2261780C1 - Method of producing metal composite materials and article made of such material - Google Patents

Method of producing metal composite materials and article made of such material Download PDF

Info

Publication number
RU2261780C1
RU2261780C1 RU2004105119/02A RU2004105119A RU2261780C1 RU 2261780 C1 RU2261780 C1 RU 2261780C1 RU 2004105119/02 A RU2004105119/02 A RU 2004105119/02A RU 2004105119 A RU2004105119 A RU 2004105119A RU 2261780 C1 RU2261780 C1 RU 2261780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
silicon carbide
workpiece
vol
preform
Prior art date
Application number
RU2004105119/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004105119A (en
Inventor
Е.Н. Каблов (RU)
Е.Н. Каблов
Ю.А. Абузин (RU)
Ю.А. Абузин
С.В. Маринин (RU)
С.В. Маринин
Н.М. Варрик (RU)
Н.М. Варрик
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2004105119/02A priority Critical patent/RU2261780C1/en
Publication of RU2004105119A publication Critical patent/RU2004105119A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2261780C1 publication Critical patent/RU2261780C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: method relates to production of composite materials with metal matrix reinforced by particles of silicon carbide, fill factor exceeding 45%. Method can be used in manufacture of powder semiconductor devices and power converters. According to proposed method silicon carbide powder of different fractions is mixed with 1-50 vol.% of boron carbide powder. Vibratory compacting is carried out to get blank which is subjected additionally to pressing in air with isothermal holding. Said blank is impregnated with matrix melt under pressure, and directed crystallization is carried out by creating temperature gradient at solidified front.
EFFECT: improved density, heat conductivity, reduced linear thermal expansion coefficient, possibility of getting complex-shaped articles.
6 cl, 4 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии производства металлических композиционных материалов на основе металлических матриц, армированных упрочняющими наполнителями, в частности к получению композиционного материала на основе алюминиевой матрицы, армированной частицами карбида кремния, со степенью наполнения свыше 45%, предназначенного для изготовления силовых полупроводниковых приборов и преобразователей электроэнергии.The invention relates to a technology for the production of metal composite materials based on metal matrices reinforced with reinforcing fillers, in particular to the production of a composite material based on an aluminum matrix reinforced with silicon carbide particles, with a degree of filling of more than 45%, intended for the manufacture of power semiconductor devices and power converters.

В производстве мощных силовых полупроводниковых приборов и преобразователей электроэнергии, в частности преобразователей для железнодорожного транспорта, для электропривода и технологических установок, зарядных выпрямителей и т.д., требуются материалы, обладающие высокой теплопроводностью и малым коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР). Основные элементы таких преобразователей: силовой кремниевый чип, изолирующая керамическая подложка и теплоотводящее основание, соединенные пайкой. В обычном режиме работы преобразователей (многократные включения и выключения) происходит выделение тепла и, следовательно, термоциклирование элементов конструкции. В случае существенной разницы в КЛТР элементов сборки возникают термические напряжения, а недостаточная теплопроводность подложки приводит к местным перегревам, что резко снижает ресурс работы всего преобразователя. Наиболее подходящим материалом для теплоотводящих оснований преобразователей электроэнергии является композиционный материал системы алюминий - карбид кремния, который при содержании карбида кремния до 75 об.% обладает высокой теплопроводностью и низким КЛТР, свойственным кристаллическому карбиду кремния, и достаточной технологичностью, необходимой для изготовления деталей сложной конфигурации.In the production of powerful power semiconductor devices and power converters, in particular converters for railway transport, for electric drives and technological installations, charging rectifiers, etc., materials with high thermal conductivity and a low coefficient of linear thermal expansion (CTE) are required. The main elements of such converters are a power silicon chip, an insulating ceramic substrate, and a heat sink, connected by soldering. In the normal mode of operation of the converters (multiple on and off), heat is released and, consequently, thermal cycling of structural elements. In the case of a significant difference in the CTE of the assembly elements, thermal stresses occur, and insufficient thermal conductivity of the substrate leads to local overheating, which dramatically reduces the life of the entire converter. The most suitable material for the heat-removing bases of electric power converters is a composite material of the aluminum - silicon carbide system, which, with a silicon carbide content of up to 75 vol%, has high thermal conductivity and low CTE characteristic for crystalline silicon carbide, and sufficient processability necessary for the manufacture of parts of complex configuration.

Известен способ получения композиционного материала (КМ) на основе алюминиевого сплава и изделия из него, включающий механическое замешивание дискретных керамических частиц в алюминиевый расплав, жидкую штамповку расплава и дисперсионное твердение (патент РФ №2136774).A known method of producing a composite material (KM) based on an aluminum alloy and products from it, including mechanical mixing of discrete ceramic particles in an aluminum melt, liquid melt stamping and dispersion hardening (RF patent No. 2136774).

Однако таким способом невозможно получить степень наполнения матрицы свыше 25%, что не дает желаемого сочетания низкого КЛТР и высокой теплопроводности и поэтому закрывает вопрос о его применении в качестве основания силового модуля.However, in this way it is impossible to obtain a degree of matrix filling of more than 25%, which does not give the desired combination of low CTE and high thermal conductivity and therefore closes the question of its use as the base of the power module.

Известен способ достижения высокой степени наполнения композиционного материала Al-SiC, по которому изготавливают пористую преформу путем сдавливания жидкого водосодержащего щликера из порошка карбида кремния в пресс-форме, в верхней и нижней части которой находятся водопоглощающие элементы, с последующим обжигом. Полученную преформу затем пропитывают расплавом алюминия (патент США №6491862).A known method of achieving a high degree of filling of the Al-SiC composite material, by which a porous preform is made by squeezing a liquid water-containing slurry from silicon carbide powder in a mold, in the upper and lower parts of which there are water-absorbing elements, followed by firing. The resulting preform is then impregnated with molten aluminum (US patent No. 6491862).

Недостатком этого способа является то, что перед операцией обжига необходимо разбирать изложницу и удалять поглощающие влагу элементы, и только затем обжигать непосредственно SiC-преформу. При этом возможно нарушение целостности необожженной преформы либо искажение первоначально заданной геометрии. Обжиг же совместно с поглощающим материалом, впитывающим влагу и связующее, может привести к его спеканию с основным материалом преформы и его загрязнению.The disadvantage of this method is that before the firing operation, it is necessary to disassemble the mold and remove the moisture absorbing elements, and only then directly burn the SiC preform. In this case, a violation of the integrity of the unfired preform or a distortion of the initially specified geometry is possible. Firing together with absorbing material that absorbs moisture and a binder can lead to sintering with the main material of the preform and its contamination.

Известен также способ получения высоконаполненного КМ, состоящий в том, что предварительно изготовленный композит Al-SiC со степенью наполнения ~25% нагревают до температуры плавления матричного металла и приводят его в контакт с пористым элементом, размер пор которого меньше размера керамических частиц, при небольшом давлении газа. При этом часть матричного металла исходного композита протекает сквозь поры этого элемента, а в оставшемся КМ относительная доля керамических частиц повышается до 37-45% (патент США №6257312).There is also a known method of producing a highly filled CM, in which a prefabricated Al-SiC composite with a degree of filling of ~ 25% is heated to the melting temperature of the matrix metal and brought into contact with a porous element, the pore size of which is smaller than the size of ceramic particles, at low pressure gas. In this case, part of the matrix metal of the initial composite flows through the pores of this element, and in the remaining CM, the relative proportion of ceramic particles rises to 37-45% (US patent No. 6257312).

Недостаток этого способа состоит в том, что достигаемая степень наполнения (37-45%) недостаточна для того, чтобы использовать композит в качестве основания силового модуля, где требуемая степень наполнения должна составлять 45-70 об%; кроме того, необходимость получения сначала композита с наполнением 25%, а затем его «отжимание», т.е. получение материала в две стадии, делает его трудоемким и дорогим.The disadvantage of this method is that the achieved degree of filling (37-45%) is insufficient to use the composite as the base of the power module, where the required degree of filling should be 45-70 vol%; in addition, the need to first obtain a composite with a filling of 25%, and then its "push-up", i.e. receiving the material in two stages makes it time-consuming and expensive.

Известен способ получения высоконаполненного композиционного материала Al-SiC, принятый за прототип, включающий приготовление преформы путем смешения упрочняющих порошков SiC различных размерных фракций, помещение ее в форму пресса и последующее виброуплотнение. Затем готовую преформу пропитывают под давлением матричным расплавом и охлаждают полученный композиционный материал. Внутри рабочего пространства пресса возможно размещение множества разделительных элементов, образующих полости, соответствующие форме изделия. Применение двух размерных фракций порошка SiC (50 и 100 мкм) позволяет уменьшить пористость преформы, так как более мелкий порошок заполняет промежутки между частицами более крупного порошка. Подобный способ позволяет получить содержание наполнителя в КМ свыше 60% (патент США №5941297).A known method of producing a highly filled composite material Al-SiC, adopted as a prototype, including the preparation of a preform by mixing reinforcing SiC powders of various size fractions, placing it in the form of a press and subsequent vibration compaction. Then the finished preform is impregnated under pressure with a matrix melt and the resulting composite material is cooled. Inside the working space of the press, it is possible to place a plurality of separation elements forming cavities corresponding to the shape of the product. The use of two size fractions of SiC powder (50 and 100 μm) allows to reduce the porosity of the preform, since the finer powder fills the gaps between the particles of the larger powder. A similar method allows to obtain a filler content in KM over 60% (US patent No. 5941297).

Недостатком этого способа является невозможность получения готового изделия сложной формы, так как механическая обработка полученного композиционного материала практически невозможна из-за его высокой твердости и прочности, а на предварительной стадии получения преформы из порошка SiC можно лишь придать ей достаточно простую форму из-за того, что она может рассыпаться.The disadvantage of this method is the inability to obtain a finished product of complex shape, since the machining of the obtained composite material is practically impossible because of its high hardness and strength, and at the preliminary stage of obtaining the preform from SiC powder, you can only give it a fairly simple shape due to that it may crumble.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа получения высоконаполненного композиционного материала с металлической матрицей и наполнителем в виде дисперсных керамических частиц и изделия из него, имеющего высокую плотность, высокую теплопроводность и низкий КЛТР с высоким выходом годного и возможностью получения изделий сложной формы.An object of the present invention is to provide a method for producing a highly filled composite material with a metal matrix and a filler in the form of dispersed ceramic particles and an article thereof having a high density, high thermal conductivity and low CTE with a high yield and the ability to obtain products of complex shape.

Предлагаемый способ получения металлического композиционного материала и изделия из него включает приготовление преформы путем смешения упрочняющего керамического порошка карбида кремния различных размерных фракций, помещения полученной смеси в форму и ее виброуплотнения, пропитку под давлением преформы матричным расплавом и последующую кристаллизацию, отличающийся тем, что в упрочняющий керамический порошок карбида кремния дополнительно вводят порошок карбида бора в количестве от 1 до 50 об.%, а после виброуплотнения смесь подвергают дополнительному прессованию на воздухе с изотермической выдержкой, кроме того, кристаллизацию после пропитки проводят направленно путем создания градиента температур на фронте кристаллизации.The proposed method for producing a metal composite material and products from it includes preparing a preform by mixing a reinforcing ceramic powder of silicon carbide of various size fractions, placing the resulting mixture in a mold and its vibration compaction, impregnating the preform with a matrix melt and subsequent crystallization, characterized in that in reinforcing ceramic silicon carbide powder is additionally introduced boron carbide powder in an amount of from 1 to 50 vol.%, and after vibration compaction, the mixture It is further compressed air with the isothermal exposure, moreover, crystallization is performed after the impregnation by creating a directed temperature gradient at the crystallization front.

В качестве матричного расплава используют алюминий или его сплавы.As a matrix melt, aluminum or its alloys is used.

Температура прессования пористой преформы составляет не менее 500°С, а время выдержки при этой температуре не менее 10 мин.The pressing temperature of the porous preform is at least 500 ° C, and the exposure time at this temperature is at least 10 minutes.

Порошок карбида кремния берут двух или трех размерных фракций для того, чтобы получить более высокое содержание армирующего наполнителя в металлической матрице. При этом более мелкие частицы заполняют зазоры между более крупными, образуя компактную преформу, в которой объем пор, заполняемых в процессе пропитки расплавом металла, составляет 50-25%. В случае использования порошков двух фракций их размеры составляют 1-15 мкм и 90-125 мкм, а в случае использования порошков трех фракций -1-15 мкм, 90-125 мкм и 200-250 мкм.Silicon carbide powder is taken in two or three size fractions in order to obtain a higher content of reinforcing filler in the metal matrix. At the same time, smaller particles fill the gaps between the larger ones, forming a compact preform in which the volume of pores filled in the process of impregnation with a molten metal is 50-25%. In the case of using powders of two fractions, their sizes are 1-15 microns and 90-125 microns, and in the case of using powders of three fractions -1-15 microns, 90-125 microns and 200-250 microns.

В результате добавления порошка карбида бора в исходную заготовку и ее дополнительного прессования с изотермической выдержкой в воздушной атмосфере пленка борного ангидрида, образующаяся на поверхности карбида бора, оплавляется и играет роль смазки при уплотнении, что способствует дополнительному уплотнению порошковой смеси. Кроме того, в процессе изотермической выдержки происходит образование связей на границе частиц SiC, также имеющих на своей поверхности оксидную пленку, с образованием боросиликатного стеклаAs a result of adding boron carbide powder to the initial billet and its additional pressing with isothermal exposure in air, the film of boric anhydride formed on the surface of boron carbide melts and plays the role of a lubricant during compaction, which contributes to additional compaction of the powder mixture. In addition, during isothermal aging, bonds are formed at the boundary of SiC particles, which also have an oxide film on their surface, with the formation of borosilicate glass

В2О3+SiO2→SiB2O3 B 2 O 3 + SiO 2 → SiB 2 O 3

Полученная таким образом преформа обладает технологической прочностью и малой пористостью, достаточной, однако, для ее пропитки расплавом матричного металла с образованием композиционного материала с наполнением упрочнителем до 75%. Применение карбида бора позволяет также получать преформу достаточно сложной формы, в том числе двойной кривизны, на предварительной стадии, а также подвергать ее в случае необходимости механической обработке перед пропиткой. Это важно по той причине, что готовое изделие из композиционного материала после пропитки практически не подвергается ни пластической, ни механической обработке и может быть только в крайнем случае подвергнуто шлифовке из-за высокой твердости и прочности полученного материала. Для получения изделий сложной формы преформу до пропитки матричным расплавом подвергают механической обработке, например обточке до желаемой формы, в ней можно просверлить отверстия, которые при пропитке заполнятся матричным сплавом, но впоследствии могут быть вновь высверлены обычным способом, что гораздо проще, чем высверливать отверстия в композиционном материале.The preform obtained in this way has technological strength and low porosity, however, sufficient for its impregnation with a matrix metal melt to form a composite material with filling with a hardener up to 75%. The use of boron carbide also makes it possible to obtain a preform of a rather complex shape, including double curvature, at the preliminary stage, and also subject it to mechanical treatment, if necessary, before impregnation. This is important because the finished product made of composite material after impregnation practically does not undergo either plastic or mechanical processing and can only be polished as a last resort due to the high hardness and strength of the obtained material. To obtain products of complex shape, the preform is machined prior to impregnation with a matrix melt, for example, turning to the desired shape, holes can be drilled in it, which, when impregnated, will be filled with a matrix alloy, but subsequently can be re-drilled in the usual way, which is much easier than drilling holes in composite material.

Добавление свыше 50% порошка карбида бора к порошку карбида кремния может привести к образованию чрезмерного количества боросиликатного стекла, препятствующего пропитке. Средний размер частиц порошка карбида бора - 10 мкм.Adding more than 50% boron carbide powder to silicon carbide powder can lead to the formation of an excessive amount of borosilicate glass, which prevents impregnation. The average particle size of boron carbide powder is 10 microns.

Для равномерного распределения частиц разного размера проводят перемешивание порошков в шаровой мельнице. После перемешивания проводят виброуплотнение порошковой смеси, нагрев до температуры не менее 500°С, выдержку при этой температуре не менее 10 минут и прессование на воздухе для получения преформы, обладающей малой пористостью и технологической прочностью.For uniform distribution of particles of different sizes, the powders are mixed in a ball mill. After mixing, the powder mixture is vibro-compacted, heated to a temperature of at least 500 ° C, held at this temperature for at least 10 minutes and pressed in air to obtain a preform with low porosity and technological strength.

Градиент температуры в зоне кристаллизации должен быть достаточно высоким, чтобы остаточная пористость была менее 1,5%.The temperature gradient in the crystallization zone should be high enough so that the residual porosity is less than 1.5%.

Примеры осуществления.Examples of implementation.

Пример №1.Example No. 1.

Получение образца размером 180×140×6 мм со степенью наполнения 55-60%.Obtaining a sample with a size of 180 × 140 × 6 mm with a degree of filling of 55-60%.

Порошки карбида кремния фракции 1-15 мкм (45 об.% от смеси) и фракции 90-125 мкм (45 об.%), а также карбида бора со средним размером частиц 10 мкм (10 об.%) перемешивали в шаровой мельнице в течение 1 часа, после чего смесь загружали в смазанную высокотемпературной смазкой металлическую прессформу и подвергали виброуплотнению при частоте 70 Гц в течение 2 мин. После этого порошковую смесь нагревали до температуры 520°С, выдерживали при этой температуре 40 мин и подвергали прессованию на воздухе. Затем пропитывали алюминиевым расплавом. После пропитки проводили направленную кристаллизацию изделия в вертикальном направлении с градиентом температур в зоне кристаллизации 120 град./см. В результате получали степень наполнения по SiC 60 об.%, по В4С - 4 об.%, среднюю пористость в объеме изделия - 1,1%.Silicon carbide powders of a fraction of 1-15 microns (45 vol.% Of the mixture) and a fraction of 90-125 microns (45 vol.%), As well as boron carbide with an average particle size of 10 microns (10 vol.%) Were mixed in a ball mill in for 1 hour, after which the mixture was loaded into a metal mold lubricated with a high-temperature lubricant and subjected to vibration compaction at a frequency of 70 Hz for 2 min. After that, the powder mixture was heated to a temperature of 520 ° C, kept at this temperature for 40 min and subjected to pressing in air. Then impregnated with aluminum melt. After impregnation, directional crystallization of the product was carried out in the vertical direction with a temperature gradient in the crystallization zone of 120 deg./cm. As a result, the degree of filling in SiC was 60 vol%, in B 4 C - 4 vol%, and the average porosity in the volume of the product was 1.1%.

Пример №2Example No. 2

Получение образца 180×140×6 мм со степенью наполнения до 75 об.%.Obtaining a sample of 180 × 140 × 6 mm with a degree of filling up to 75 vol.%.

Брали порошки SiC размером 1-15 мкм -20 об.%, 90-125 мкм -40 об.%, 200-250 мкм -36 об.% и порошок В4С размером 10 мкм -4 об.%. По примеру 1 проводили приготовление преформы и ее пропитку алюминиевым сплавом В95. Температура горячего прессования преформы составляла 500°С, время изотермической выдержки - 10 мин. Градиент температуры при кристаллизации -130 град./см. Получали изделие, содержащее 74 об.% SiC, с пористостью 0,4%.SiC powders with a size of 1-15 microns -20 vol.%, 90-125 microns -40 vol.%, 200-250 microns -36 vol.% And B 4 C powder with a size of 10 microns -4 vol.% Were taken. According to example 1, the preform was prepared and impregnated with aluminum alloy B95. The temperature of hot pressing of the preform was 500 ° С, the time of isothermal holding was 10 min. The temperature gradient during crystallization is -130 deg./cm. A product was obtained containing 74 vol.% SiC with a porosity of 0.4%.

Пример №3Example No. 3

Получение образца 180×140×6 мм со степенью наполнения 65 об.%., имеющего отверстие сложной формы.Obtaining a sample of 180 × 140 × 6 mm with a degree of filling of 65 vol.%., Having a hole of complex shape.

Брали порошки SiC размером 1-15 мкм - 20 об.%, 90-125 мкм - 30 об.%, порошок В4С с размером частиц 10 мкм - 50 об.%. По примеру 1 проводили получение пористой преформы, после охлаждения преформу подвергали механической обработке на сверлильном станке. Проводили пропитку преформы с отверстием расплавом алюминиевого сплава Д16. Получили изделие с содержанием 34 об.% SiC, 32 об.% В4С, и пористостью 0,8%.SiC powders with a size of 1-15 microns — 20 vol.%, 90-125 microns — 30 vol.% Were taken, B 4 C powder with a particle size of 10 microns — 50 vol.%. In Example 1, a porous preform was obtained; after cooling, the preform was machined on a drilling machine. The preform was impregnated with a hole with a molten aluminum alloy D16. A product was obtained with a content of 34 vol.% SiC, 32 vol.% B 4 C, and porosity of 0.8%.

Пример №4Example No. 4

Получение образца 180×140×6 мм по способу-прототипу.Obtaining a sample of 180 × 140 × 6 mm by the prototype method.

Брали порошок SiC размером 100 мкм - 60%, размером 50 мкм - 40%. Порошок перемешивали, подвергали виброуплотнению, засыпали в штамп пресса, подвергали пропитке расплавом алюминия и охлаждали штамп. Получали изделие с содержанием SiC 60% и пористостью 1,8%.We took SiC powder with a size of 100 μm - 60%, a size of 50 μm - 40%. The powder was mixed, subjected to vibration compaction, poured into a press die, subjected to melt impregnation with aluminum, and the die was cooled. A product was obtained with a SiC content of 60% and a porosity of 1.8%.

Свойства полученных образцов представлены в таблице.The properties of the obtained samples are presented in the table.

ТаблицаTable № образцаSample No. ПористостьPorosity Теплопроводность Вт/м·КThermal conductivity W / m · K КЛТР ×10-6 1/градKLTR × 10 -6 1 / deg Содержание наполнителя (SiC+B4C)%Filler Content (SiC + B 4 C)% 11 1,11,1 180180 9,29.2 6060 22 0,40.4 190190 7,97.9 7474 33 0,80.8 210210 8,28.2 6666 4 (по прототипу)4 (prototype) 1,81.8 145145 9,49,4 6060

Из таблицы видно, что образцы, полученные предлагаемым способом, имеют меньшую пористость и более высокую теплопроводность в сравнении с прототипом. Суммарное содержание наполнителя (карбида кремния и карбида бора) достигает 74%. В способе-прототипе, где не добавляли карбид бора в исходную порошковую смесь и не использовали направленную кристаллизацию при охлаждении готового изделия после пропитки, объемная пористость составляет 1,8%, что существенно снижает основные требуемые характеристики материала, в частности его теплопроводность. Применение предлагаемого способа получения металлического композиционного материала на основе матрицы из алюминиевого сплава, армированной тугоплавкими упрочнителями, позволит повысить рабочие характеристики материала, улучшить их качество и повысить срок службы изготовленных из них изделий, например оснований силовых модулей.The table shows that the samples obtained by the proposed method have lower porosity and higher thermal conductivity in comparison with the prototype. The total filler content (silicon carbide and boron carbide) reaches 74%. In the prototype method, where boron carbide was not added to the initial powder mixture and directional crystallization was not used when cooling the finished product after impregnation, the bulk porosity is 1.8%, which significantly reduces the main required characteristics of the material, in particular its thermal conductivity. The application of the proposed method for producing a metal composite material based on a matrix of aluminum alloy reinforced with refractory hardeners will improve the performance of the material, improve their quality and increase the service life of products made from them, for example, bases of power modules.

Claims (6)

1. Способ получения изделия из композиционного материала с металлической матрицей, включающий приготовление заготовки путем смешивания упрочняющего керамического порошка карбида кремния различных размерных фракций, помещения полученной смеси в пресс-форму и ее виброуплотнения, пропитку заготовки матричным расплавом под давлением и последующую кристаллизацию, отличающийся тем, что в упрочняющий керамический порошок карбида кремния дополнительно вводят порошок карбида бора в количестве 1-50 об.%, после виброуплотнения заготовку подвергают дополнительному прессованию на воздухе с изотермической выдержкой, а кристаллизацию проводят направленно путем создания градиента температур на фронте кристаллизации.1. A method of obtaining a product from a composite material with a metal matrix, comprising preparing a workpiece by mixing a reinforcing ceramic powder of silicon carbide of various size fractions, placing the resulting mixture in a mold and its vibration compaction, impregnating the workpiece with a molten matrix under pressure and subsequent crystallization, characterized in that in the reinforcing ceramic powder of silicon carbide, boron carbide powder is additionally introduced in an amount of 1-50 vol.%, after vibration compaction, the workpiece is subjected to They provide additional pressing in air with isothermal exposure, and crystallization is carried out directionally by creating a temperature gradient at the crystallization front. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приготовлении заготовки смешивают порошки карбида кремния двух или трех размерных фракций с размером частиц соответственно 1-15 мкм, 90-125 мкм или 1-15 мкм, 90-125 мкм и 200-250 мкм.2. The method according to claim 1, characterized in that when preparing the workpiece, powders of silicon carbide of two or three size fractions with a particle size of 1-15 μm, 90-125 μm or 1-15 μm, 90-125 μm and 200-, respectively, are mixed 250 microns. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное прессование заготовки осуществляют при температуре не менее 500°С с изотермической выдержкой не менее 10 мин.3. The method according to claim 1, characterized in that the additional pressing of the workpiece is carried out at a temperature of at least 500 ° C with an isothermal exposure of at least 10 minutes 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металла матрицы используют алюминий или его сплавы.4. The method according to claim 1, characterized in that aluminum or its alloys are used as the matrix metal. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие получают из высоконаполненного композиционного материала со степенью наполнения упрочняющим керамическим порошком до 75%.5. The method according to claim 1, characterized in that the product is obtained from a highly filled composite material with a degree of filling of reinforcing ceramic powder up to 75%. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения изделия сложной формы заготовку перед пропиткой подвергают механической обработке.6. The method according to claim 1, characterized in that in order to obtain a product of complex shape, the preform is subjected to mechanical processing before impregnation.
RU2004105119/02A 2004-02-25 2004-02-25 Method of producing metal composite materials and article made of such material RU2261780C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105119/02A RU2261780C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method of producing metal composite materials and article made of such material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004105119/02A RU2261780C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method of producing metal composite materials and article made of such material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004105119A RU2004105119A (en) 2005-08-27
RU2261780C1 true RU2261780C1 (en) 2005-10-10

Family

ID=35846508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004105119/02A RU2261780C1 (en) 2004-02-25 2004-02-25 Method of producing metal composite materials and article made of such material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2261780C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464403C2 (en) * 2006-09-29 2012-10-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Drilling bit for rotary drilling, which has housing with boron carbide particles in matrix materials from aluminium or aluminium alloys, and its manufacturing method
RU2625377C1 (en) * 2016-06-01 2017-07-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Method of manufacturing composite material for microwave electronics
RU2698309C1 (en) * 2018-12-29 2019-08-26 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminum-based composite material (versions) and article made therefrom
RU2740495C1 (en) * 2020-07-02 2021-01-14 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Сплав-Т" (ООО НПП "Сплав-Т") Method of producing a powder mixture of bidisperse ceramic and metal particles

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464403C2 (en) * 2006-09-29 2012-10-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Drilling bit for rotary drilling, which has housing with boron carbide particles in matrix materials from aluminium or aluminium alloys, and its manufacturing method
RU2625377C1 (en) * 2016-06-01 2017-07-13 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Method of manufacturing composite material for microwave electronics
RU2698309C1 (en) * 2018-12-29 2019-08-26 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Aluminum-based composite material (versions) and article made therefrom
RU2740495C1 (en) * 2020-07-02 2021-01-14 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Сплав-Т" (ООО НПП "Сплав-Т") Method of producing a powder mixture of bidisperse ceramic and metal particles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004105119A (en) 2005-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120063071A1 (en) Machinable metal/diamond metal matrix composite compound structure and method of making same
JP4761157B2 (en) Aluminum-silicon carbide composite
US6077327A (en) Aluminum composite material of low-thermal expansion and high-thermal conductivity and method of producing same
WO2001048816A1 (en) Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material
JPH09157773A (en) Aluminum composite material having low thermal expandability and high thermal conductivity and its production
CN108746637A (en) Aluminium silicon/aluminium silicon carbide gradient composites and preparation method thereof
CN102676901A (en) Process for preparing SiC/Al electronic packaging materials by means of pressureless infiltration
CN103343266A (en) High-thermal-conductivity graphite-high silicon aluminium-based composite material and preparation process for same
CN105130481A (en) Metal-ceramic composite base plate and preparation technology of same
CN108821775A (en) A kind of diamond/silicon carbide prefabricated component and diamond/silicon carbide/aluminium composite material preparation method
CN103060596A (en) Preparation method for SiC reinforced Al-matrix composite material
CN106906388B (en) A kind of preparation method of silumin
CN101898240B (en) Preparation method of SiC/Al composite material for electronic packaging
RU2261780C1 (en) Method of producing metal composite materials and article made of such material
CN114369750A (en) Metal-based composite material and preparation method and application thereof
CN107641727A (en) A kind of method that high-volume fractional SiC particulate reinforced Al matrix composite is prepared by high velocity compacted
JP3655207B2 (en) Heat dissipation member for electronic device and method for manufacturing the same
JP3698571B2 (en) Silicon carbide based composite and method for producing the same
RU2493965C2 (en) METHOD OF PRODUCING HIGHLY-REINFORCED COMPOSITE MATERIAL Al-SiC AND ARTICLE BASED THEREON
JP4014433B2 (en) Method for producing aluminum alloy-silicon carbide composite and structure used therefor
JPS59143347A (en) Manufacture of material for semiconductor substrate
JP2004055577A (en) Plate-shaped aluminum-silicon carbide composite
RU2448808C1 (en) Method of producing articles from composite materials
CN105081166B (en) Multi-layer accumulated die-forging forming technical method for metal matrix composite material electronic packaged parts
JP4265247B2 (en) High heat dissipation alloy, heat dissipation plate, package for semiconductor element, and manufacturing method thereof