RU2353475C2 - Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения - Google Patents
Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353475C2 RU2353475C2 RU2007110249/02A RU2007110249A RU2353475C2 RU 2353475 C2 RU2353475 C2 RU 2353475C2 RU 2007110249/02 A RU2007110249/02 A RU 2007110249/02A RU 2007110249 A RU2007110249 A RU 2007110249A RU 2353475 C2 RU2353475 C2 RU 2353475C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic particles
- composite material
- receiving
- aluminum alloy
- melt
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литого композиционного материала (ЛКМ) на основе алюминиевого сплава для изготовления деталей, работающих в условиях трения. ЛКМ содержит в качестве матричного компонента - алюминиевый сплав Al + 3% Mg, а в качестве армирующего компонента - дискретные керамические частицы карбида кремния SiC с зернистостью 30-50 мкм в количестве 3-5 или 15-19 мас.%. Способ получения ЛКМ осуществляют следующим образом. Проводят смешивание в размольно-смесительном устройстве порошков матричного компонента из алюминиевого сплава Al + 3% Mg и армирующих дискретных керамических частиц карбида кремния. После чего брикетируют смесь под давлением 28-35 МПа и вводят полученные брикеты в расплав алюминиевого сплава Al + 3% Mg при температуре 850±10°С в количестве, необходимом для получения заданной концентрации армирующих дискретных керамических частиц в указанном расплаве. После этого проводят выдержку в течение 20-30 мин для протекания процессов распределения керамических частиц по объему расплава указанного алюминиевого сплава, а затем осуществляют перемешивание и разливку. Технический результат - получение высокой износостойкости заданных трибологических свойств материала. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литого композиционного материала (ЛКМ) на основе алюминиевого сплава для изготовления деталей, работающих в условиях трения.
Известен способ получения композиционного материала (патент РФ №2202643, оп. 2003.04.20), включающий:
а) высокоэнергетическую механическую обработку стружки металла матричного состава с частицами оксида алюминия размером 8-12 мкм в количестве 10-25 об.%,
б) холодное двустороннее прессование полученной смеси до получения 80% относительной плотности;
в) горячую пропитку расплавом алюминия спрессованных брикетов.
Недостатками предложенного изобретения является большая длительность процесса, большие энергозатраты и применение сложного дорогостоящего оборудования, что отражается на себестоимости конечного продукта.
Известен также способ получения сплава на основе алюминия (патент РФ №2177047, оп. 2001.12.20), который получают механическим замешиванием ультратонких тугоплавких частиц с размером 0,001-01 мкм в расплав в количестве 1-15% по массе. Предлагаемый способ механического замешивания практически трудно осуществить по причине агломерации частиц и резкого повышения вязкости и потери жидкотекучести расплава, к тому же способ не обеспечивает равномерного распределения частиц в матрице и, следовательно, стабильного уровня свойств ЛКМ.
В качестве прототипа был выбран композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения (патент РФ №2136774, оп. 1999.09.10), включающий механическое замешивание дискретных частиц керамики со средним размером 28 мкм в алюминиевый расплав, последующее введение лигатуры, содержащей Ti, Zr, V, Hf, для получения общего содержания частиц и интерметаллидных фаз до 30 об.%, а также последующее дисперсионное твердение матричного сплава с выделением упрочняющих фаз в количестве 7-10 об.%. Однако такой способ сложен в техническом исполнении, поскольку процесс трехстадийный. Размер включений интерметаллидных фаз может оказаться излишне большим. Кроме того, во время перемешивания происходит интенсивное насыщение расплава атмосферными газами, замешивание в расплав окислов и плен.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание ЛКМ на основе алюминиевого сплава с высоким уровнем износостойкости и заданными трибологическими свойствами, а также способа его получения, отличающегося низкой себестоимостью.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что предлагаемый ЛКМ на основе алюминиевых сплавов содержит высокопрочные армирующие дискретные керамические частицы карбида кремния (SiC): для получения ЛКМ антифрикционного назначения, мас.%: 3-5% карбид кремния (SiC), остальное - алюминиевый сплав (Al + 3% Mg); для получения ЛКМ фрикционного назначения, мас.%: 15-19% карбид кремния (SiC), остальное - алюминиевый сплав (Al + 3% Mg).
Предлагаемый способ получения ЛКМ состоит в механическом перемешивании порошкового материала, содержащего в качестве матричного компонента алюминиевый сплав (Al + 3% Mg, зернистость - до 200 мкр), а в качестве армирующего - дискретные керамические частицы карбида кремния (SiC, зернистость - 30-50 мкр) и последующем брикетировании полученного порошкового материала под давлением 28-35 МПа. Содержание армирующих дискретных керамических частиц в прессуемом порошковом материале может достигать, мас.% 75%, при дальнейшем увеличении концентрации наблюдается хрупкость брикетов. Полученные брикеты вводят в расплав алюминиевого сплава, где происходит их равномерное распределение по всему объему сплава за счет диффузионных процессов.
Механическое перемешивание порошков осуществляют в размольно-смесительной установке, благодаря чему происходит сухое измельчение крупных частиц металла и внедрение в него упрочняющих частиц керамической фазы. Полученную смесь прессуют в брикеты под давлением 28-35 МПа, достаточным для необходимой прочности и остаточной пористости брикетов 30-40%. Затем брикет вводят в расплав алюминиевого сплава Al + 3% Mg при температуре 850±10°С и выдерживают при данной температуре 20-30 мин для протекания процессов распределения керамических частиц по объему сплава. При нагреве расплава ниже 850±10°С не обеспечивается полное протекание процессов распределения армирующих частиц, а более высокие могут вести к деградации керамической фазы. Благодаря механической обработке порошковой смеси из матричного и керамического компонентов достигается наиболее равномерное распределение керамических частиц в матрице и лучшие механические свойства ЛКМ.
Установленные пределы содержания карбида кремния (3-5% и 15-19%) в получаемом расплаве позволяют варьировать свойства ЛКМ, подбирая оптимальные для конкретных условий. Количество вводимых в расплав брикетов определяют расчетным путем для достижения заданной концентрации армирующего компонента (SiC) в расплаве.
По вышеизложенной технологии были изготовлены образцы и испытаны в условиях сухого трения и трения со смазкой, параметры испытуемых материалов приведены в таблице.
Таким образом, предлагаемый ЛКМ отличается от известных композиционных материалов лучшим комплексом свойств.
| Параметры ЛКМ на основе алюминиевых сплавов при испытаниях на трение в паре со сталью | |||||||||
| Al + 3% Mg + мас.% SiC | HRB | Микротвердость | Напряжения первого рода (линия 420°) | σc | Износ (сухое трение 0,8 МПа в паре со сталью, 23580 м), г | Тампература в зоне трения в период статического трения, °С | Значение коэффициента трения (fтр) | ||
| до ТО | после ТО | без смазки | со смазкой | ||||||
| 2,5 | 32,5 | 1120-1540 | 73±7 | 167±3 | - | 0,0920 | 30 | 0,13 | 0,04 |
| 5 | 37 | 1170-1970 | 73±7 | 172±17 | 16 | 0,0748 | 60 | 0,145 | 0,05 |
| 15 | 42 | 3010-3510 | - | - | 23 | 0,0400 | 90 | 2 | 1,1 |
Claims (2)
1. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава, содержащий армирующие дискретные керамические частицы, отличающийся тем, что в качестве армирующих дискретных керамических частиц он содержит карбид кремния SiC с зернистостью 30-50 мкм в количестве 3-5 или 15-19 мас.%, а в качестве матричного компонента алюминиевый сплав Al + 3% Mg.
2. Способ получения литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава, отличающийся тем, что он включает смешивание в размольно-смесительном устройстве порошков матричного компонента из алюминиевого сплава Al + 3% Mg и армирующих дискретных керамических частиц карбида кремния, брикетирование смеси под давлением 28-35 МПа и введение полученных брикетов в расплав алюминиевого сплава Al+3% Mg при температуре 850±10°С в количестве, необходимом для получения заданной концентрации армирующих дискретных керамических частиц в указанном расплаве, после чего проводят выдержку в течение 20-30 мин для протекания процессов распределения керамических частиц по объему расплава указанного алюминиевого сплава, затем осуществляют перемешивание и разливку.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110249/02A RU2353475C2 (ru) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110249/02A RU2353475C2 (ru) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007110249A RU2007110249A (ru) | 2008-09-27 |
| RU2353475C2 true RU2353475C2 (ru) | 2009-04-27 |
Family
ID=39928607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110249/02A RU2353475C2 (ru) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2353475C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
| RU2499849C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония |
| RU2547988C1 (ru) * | 2013-09-16 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
-
2007
- 2007-03-20 RU RU2007110249/02A patent/RU2353475C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
| RU2499849C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония |
| RU2547988C1 (ru) * | 2013-09-16 | 2015-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007110249A (ru) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2323991C1 (ru) | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения | |
| JP5504278B2 (ja) | 拡散合金化された鉄又は鉄基粉末を製造する方法、拡散合金化粉末、該拡散合金化粉末を含む組成物、及び該組成物から製造した成形され、焼結された部品 | |
| CA2922018C (en) | Alloy steel powder for powder metallurgy and method of producing iron-based sintered body | |
| JPH08232029A (ja) | Ｎｉ基粒子分散型銅系焼結合金とその製造方法 | |
| RU2353475C2 (ru) | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения | |
| JPH01219101A (ja) | 粉末冶金用鉄粉およびその製造方法 | |
| JP2010150570A (ja) | 粉末冶金用青銅粉末およびその製造方法 | |
| US6355208B1 (en) | Die lubricant and iron-based powder mixture for warm compaction with die lubrication, and processes for producing high-density iron-based green and sintered compacts | |
| US6143051A (en) | Friction material, method of preparing same and friction lining | |
| JP4397425B1 (ja) | Ｔｉ粒子分散マグネシウム基複合材料の製造方法 | |
| CN102251133B (zh) | SiC/镁合金AZ91复合材料的粉末冶金制备方法 | |
| RU2718523C1 (ru) | Способ получения порошкового композита на основе меди с улучшенными прочностными характеристиками | |
| RU2547988C1 (ru) | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения | |
| US5951737A (en) | Lubricated aluminum powder compositions | |
| RU2522926C1 (ru) | Способ получения компактированного модификатора чугуна на основе нанодисперсных порошковых материалов | |
| RU2378404C2 (ru) | Способ получения антифрикционных порошковых материалов на основе меди | |
| Rajeshkannan et al. | Sintered Fe-0.8% C-1. 0% Si-0.4% Cu P/M steel preform behaviour during cold upsetting | |
| Chen et al. | Preparation and wear performance of novel graphite/copper alloy-matrix self-lubricating composite materials | |
| Fuentes et al. | Wear behavior of a self‐lubricating aluminum/graphite composite prepared by powder metallurgy | |
| RU2396144C2 (ru) | Состав антифрикционных порошковых материалов на основе меди | |
| JPH0649503A (ja) | 粉末冶金用偏析防止混合粉末 | |
| JP6648779B2 (ja) | 粉末冶金用粉末混合物およびその製造方法 | |
| RU2533521C2 (ru) | Способ производства наноструктурированного науглероживателя для науглероживания железоуглеродистых сплавов | |
| JPS62278201A (ja) | 粉末冶金用金属粉末の製造方法 | |
| SU1006521A1 (ru) | Способ изготовлени брикетов из ферросплавов и алюминийсодержащего материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20081031 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090321 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130321 |