RU2380234C1 - Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой - Google Patents
Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380234C1 RU2380234C1 RU2008132750/02A RU2008132750A RU2380234C1 RU 2380234 C1 RU2380234 C1 RU 2380234C1 RU 2008132750/02 A RU2008132750/02 A RU 2008132750/02A RU 2008132750 A RU2008132750 A RU 2008132750A RU 2380234 C1 RU2380234 C1 RU 2380234C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloys
- sheets
- crystal lattice
- transformations
- temperatures
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных металлических листов со слоистой субмикро- или наноразмерной структурой на основе одного металла. В качестве заготовок используют попеременно чередующиеся листы сплавов на основе одного металла, имеющих разное строение кристаллических решеток в интервале температур горячей обработки давлением. Каждый цикл обработки включает изготовление заготовок из листов, обработку их поверхности, сборку нарезанных листов в пакет, вакуумирование и нагрев пакета, пластическое деформирование пакета по высоте. В исходном состоянии используемые сплавы при нормальных условиях могут иметь одинаковую кристаллическую решетку, один из них имеет стабильную кристаллическую решетку во всем диапазоне горячей обработки давлением, а второй претерпевает полиморфные превращения с образованием другой кристаллической решетки. Используемые сплавы могут иметь одинаковую кристаллическую решетку в исходном состоянии при нормальных условиях, при этом оба сплава претерпевают полиморфные превращения, но при разных температурах. Горячую обработку давлением осуществляют при температуре, находящейся между значениями температур полиморфных превращений обоих сплавов. Полученные многослойные листы имеют чередующиеся несмешанные слои со стабильными межслойными границами, отличающиеся друг от друга фазовым составом или структурой. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления многослойных металлических листов, в том числе с субмикро- и наноразмерной структурой.
Известен способ получения многослойного листа, включающий составление пакета из попеременно чередующихся слоев стали и никеля, холодное прессование полученного пакета, дальнейшее горячее прессование и спекание, имеющие цель повышения прочности за счет уменьшения толщины слоев до 0,1-1 мкм [1].
Недостатком известного способа является длительность общего технологического цикла, необходимость применения дополнительной операции диффузионной сварки, а также использование в качестве разделительных прослоек в стальной многослойной заготовке никеля.
Известен способ получения многослойного материала, включающий составление пакета из попеременно чередующихся слоев стали и меди, обжатие полученного пакета на 15-20%, горячее спекание в вакууме, повторное осаживание на 15-20%, последовательное холодное прессование и отжиги, позволяющие получать пакет толщиной 4-5 мм и толщины слоев 100-200 ангстрем [2].
Недостатком известного способа является длительность общего технологического цикла, необходимость применения дополнительной операции диффузионной сварки, а также использование в качестве разделительных прослоек в стальной многослойной заготовке меди.
Известен наиболее близкий по технической сущности способ получения многослойных металлических листов со структурой нанометрического диапазона методом прокатки, включающий подготовку поверхности металлических слоев, сборку пакета из последовательно чередующихся листов взаимно не растворимых друг в друге металлов, предварительную прокатку пакета на вакуумном прокатном стане, последующую холодную прокатку пакета до толщины, равной толщине одного исходного слоя, составляющего композит, раскрой полученного проката, последующую сборку пакета и повторение описанного технологического цикла до получения толщины слоев в заготовке, равной 10-20 нм [3].
Недостатком известного способа является невозможность формирования слоистой структуры в заготовках, состоящих из однородных (то есть на основе одного металла) металлических листов, в частности железа.
Задача изобретения - получение металлических листов на основе одного металла со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой (в диапазоне размеров зерен менее одного мкм до нескольких десятков нм).
Указанная задача решается тем, что в качестве заготовок используют попеременно чередующиеся листы сплавов на основе одного металла, имеющие разное стабильное строение кристаллических решеток в интервале температур горячей обработки давлением.
Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой включает мерную резку заготовок из листов, обработку их поверхности, сборку нарезанных листов в пакет, вакуумирование и нагрев пакета, пластическое деформирование пакета по высоте. Способ отличается тем, что в качестве заготовок используют попеременно чередующиеся листы сплавов на основе одного металла, имеющих разное строение кристаллических решеток в интервале температур горячей обработки давлением.
В исходном состоянии при нормальных условиях используемые сплавы могут иметь и одинаковую кристаллическую решетку, но при этом один из них должен иметь стабильную кристаллическую решетку во всем диапазоне горячей обработки давлением, а второй сплав претерпевать полиморфные превращения с образованием другой кристаллической решетки в этом диапазоне температур.
Также в исходном состоянии при нормальных условиях используемые сплавы могут иметь одинаковую кристаллическую решетку и оба сплава могут претерпевать полиморфные превращения, но при разных температурах, а горячую обработку давлением должны осуществлять при температуре, находящейся между значениями температур полиморфных превращений обоих сплавов.
Таким образом, способ получения металлических листов со слоистой структурой состоит из следующих операций.
При осуществлении способа, например, в качестве исходных заготовок используют листы из α- и γ-сплавов на основе железа, имеющих разное строение кристаллических решеток (ОЦК и ГЦК соответственно) и сохраняющих свое кристаллическое строение во всем температурном интервале обработки давлением. Из исходных листов вырезают мерные заготовки с одинаковыми размерами в плане. Обработку поверхности проводят для удаления технологической смазки, поверхностных загрязнений, окалины и могут осуществлять механическими, химическими и комбинированными способами. После обработки поверхности, попеременно чередуя листы из α- и γ-сплавов, осуществляют сборку нарезанных листов в пакет. Собранный пакет помещают в капсулу. Капсула выполнена в виде короба из тонколистового металла с крышкой и технологическим отверстием. После укладки пакета в капсулу крышку заваривают герметичным швом и откачивают из ее полости воздух через технологическое отверстие. После чего технологическое отверстие заваривают.
Подготовленную капсулу нагревают в печи до температуры обработки давлением и пластически деформируют по высоте в валках прокатного стана до толщины, при которой возможна горячая прокатка. Минимальная толщина ограничена теплофизическими свойствами прокатываемого материала и зависит от его способности сохранять заданный интервал температуры за время прокатки.
При достижении минимально возможной толщины заготовку режут на мерные части и зачищают с удалением остатков капсулы. Вновь сформированный пакет, состоящий из полученных многослойных листовых заготовок, вновь герметизируют в капсулу и повторно (возможно неоднократно) проводят описанный цикл обработки.
Результатом многократно повторенного технологического цикла является плоская заготовка заданного размера, в поперечном сечении которой расположены чередующиеся несмешанные слои заданной толщины, отличающиеся друг от друга фазовым составом (типом кристаллической решетки) и/или структурой (размером зерна).
Пример 1
Для получения многослойных листов толщиной 1,5 мм в качестве исходных заготовок используются металлические карточки толщиной 0,5 мм из сталей марок 08Х18Н10 (γ-сплав) и 08Х18 (α-сплав). Карточки в количестве по 50 шт. каждой марки стали после промывки в ультразвуковой ванне попеременно укладывают в одну капсулу. Капсулы с пакетом карточек вакуумируют при разрежении (6,67÷13,3)·10-4 Па и герметизируют.
Подготовленные таким образом капсулы нагревают в печи сопротивления до температуры 1100°С и прокатывают на листовом прокатном стане.
Микроструктура заготовок, полученных после первого цикла прокатки, не имеет общих зерен на границах между слоями. Последующие исследования, проведенные методом микрорентгеноспектрального анализа, показали отсутствие диффузии легирующих элементов между слоями. Это подтверждает правильность выбора используемых технологических режимов обработки, позволяющих сохранить стабильность межслойных границ.
Из полученных на первом переделе заготовок были повторно изготовлены карточки исходных размеров.
Цикл обработки был повторен троекратно. В результате были получены заготовки с толщинами слоев менее 0,4 мкм (400 нм). Последующая операция холодной прокатки позволила получить заготовки толщиной 0,5 мм с толщиной слоев менее 150 нм.
При соответствующем подборе оборудования, размеров заготовок (карточек) по толщине, их количества в пакете возможно получение аналогичной структуры за один цикл обработки.
Пример 2
В качестве исходных заготовок используют листы сталей 08Х18 (α-сплав) и 30ХГСА. Прокатку проводят при температуре, обеспечивающей полное протекание полиморфного превращения структуры стали 30ХГСА в структуру γ-сплава.
В этом случае при горячей прокатке температуру нагрева заготовки выбирают таким образом, чтобы обеспечить формирование различных типов кристаллических решеток в обоих материалах. Максимально возможная температура нагрева в этом случае лимитируется только максимально допустимой температурой обработки давлением.
Пример 3
В качестве исходных заготовок используют листы из технически чистого железа и стали У8. Максимально возможная температура нагрева для обработки давлением в данном случае не должна превышать температуру полиморфного превращения технически чистого железа, а минимальная температура обеспечивать полное протекание полиморфного превращения стали У8. При этой температуре слои технически чистого железа сохраняют решетку ОЦК (α-сплав), а слои стали У8 имеют решетку ГЦК (γ-сплав).
В этом случае при горячей прокатке температуру нагрева заготовки выбирают таким образом, чтобы обеспечить формирование различных типов кристаллических решеток в совместно деформируемых слоях.
Пример 4
В качестве заготовок используют попеременно чередующиеся листы ВТ1-0 (α-сплав) и ВТ19 (псевдоβ-сплав) на основе титана.
В этом случае при горячей прокатке температуру нагрева заготовки выбирают таким образом, чтобы обеспечить формирование различных типов кристаллических решеток в обоих материалах. Максимально возможная температура нагрева в этом случае лимитируется началом полиморфного превращения в α-сплаве.
Источники информации
1. АС СССР №418353, кл. B32B 31/00, B32B 5/00, 1972 г.
2. АС СССР №442089, кл. B32B 15/00, 1972 г.
3. Карпов М.И., Внуков В.И. и др. «Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев». «Материаловедение», №1, 2004 г., стр.48-53.
Claims (3)
1. Способ получения многослойного металлического листа с субмикро- или наноразмерной структурой слоев, обладающего стабильностью межслойных границ, включающий мерную резку исходных заготовок из листов, обработку их поверхности, сборку нарезанных заготовок в пакет, вакуумирование, горячую обработку давлением пакета путем его нагрева и пластического деформирования по высоте с получением многослойного листа, отличающийся тем, что в качестве исходных заготовок используют листы из сплавов на основе одного металла, имеющих разное строение кристаллических решеток в интервале температур горячей обработки давлением, которые при сборке попеременно чередуют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют заготовки из сплавов, которые в исходном состоянии при нормальных условиях имеют одинаковую кристаллическую решетку, причем один из сплавов имеет стабильную кристаллическую решетку во всем диапазоне горячей обработки давлением, а второй сплав претерпевает полиморфные превращения с образованием другой кристаллической решетки в этом диапазоне температур.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют заготовки из сплавов, которые в исходном состоянии при нормальных условиях имеют одинаковую кристаллическую решетку, и оба сплава претерпевают полиморфные превращения при разных температурах, при этом горячую обработку давлением осуществляют при температуре между температурами полиморфных превращений обоих сплавов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008132750/02A RU2380234C1 (ru) | 2008-08-08 | 2008-08-08 | Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008132750/02A RU2380234C1 (ru) | 2008-08-08 | 2008-08-08 | Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2380234C1 true RU2380234C1 (ru) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008132750/02A RU2380234C1 (ru) | 2008-08-08 | 2008-08-08 | Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2380234C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524892C2 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ изготовления деталей машин с получением субмикро- и наноструктурированного состояния диффузионного приповерхностного слоя при азотировании |
RU2548343C2 (ru) * | 2013-07-03 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ"-Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (МАТИ) | Способ получения супермногослойных разнородных материалов с наноразмерной структурой слоев |
RU2572955C2 (ru) * | 2014-05-15 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (МАТИ) | Способ получения микроструктурных многослойных композиционных материалов из разнородных металлов или сплавов |
RU2632345C1 (ru) * | 2016-09-30 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Способ получения листовых композиционных материалов с дисперсно-армированными частицами |
GB2553873A (en) * | 2016-05-24 | 2018-03-21 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
-
2008
- 2008-08-08 RU RU2008132750/02A patent/RU2380234C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАРПОВ М.И. и др. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев, Материаловедение, №1, 2004, с.48-53. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524892C2 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ изготовления деталей машин с получением субмикро- и наноструктурированного состояния диффузионного приповерхностного слоя при азотировании |
RU2548343C2 (ru) * | 2013-07-03 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ"-Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (МАТИ) | Способ получения супермногослойных разнородных материалов с наноразмерной структурой слоев |
RU2572955C2 (ru) * | 2014-05-15 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ" - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (МАТИ) | Способ получения микроструктурных многослойных композиционных материалов из разнородных металлов или сплавов |
GB2553873A (en) * | 2016-05-24 | 2018-03-21 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
GB2553873B (en) * | 2016-05-24 | 2020-02-19 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core of a stator and/or rotor of an electric machine |
US10742077B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-08-11 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
RU2632345C1 (ru) * | 2016-09-30 | 2017-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Способ получения листовых композиционных материалов с дисперсно-армированными частицами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Toroghinejad et al. | On the use of accumulative roll bonding process to develop nanostructured aluminum alloy 5083 | |
RU2380234C1 (ru) | Способ получения металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой | |
CN106670359B (zh) | 一种gh4169合金环件及其制备方法 | |
CN102274851A (zh) | 一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法 | |
JP6835036B2 (ja) | チタン素材 | |
JP2018164943A5 (ru) | ||
JP2005281824A (ja) | マグネシウム合金とアルミニウムとのクラッド板およびその製造方法 | |
Park et al. | Characteristics of powder-rolled and sintered sheets made from HDH Ti powders | |
WO2018080374A1 (en) | Method of making a patterned composite metal plate | |
TWI600772B (zh) | Titanium composite material and hot processing titanium material | |
RU2548343C2 (ru) | Способ получения супермногослойных разнородных материалов с наноразмерной структурой слоев | |
RU2428289C2 (ru) | Способ получения многослойных металлических листов со стабильной субмикро- и наноразмерной структурой | |
Zhang et al. | Nanostructured NiTi shape memory alloy via Ni/Ti nanolamination | |
Kim et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of ultrafine grained commercially pure 1100 aluminum alloy processed by accumulative roll-bonding (ARB) | |
RU2632345C1 (ru) | Способ получения листовых композиционных материалов с дисперсно-армированными частицами | |
Khademzadeh et al. | Structural evolution and interdiffusion in Al/Cu nanocomposites produced by a novel manufacturing process | |
US20150258627A1 (en) | Layer composite | |
JP2002069545A (ja) | 積層圧延によるTiAl系金属間化合物の製造方法 | |
Jindal et al. | Development of IF steel–Al multilayer composite by repetitive roll bonding and annealing process | |
TW201718121A (zh) | 鈦複合材以及熱軋用鈦材 | |
JP2021523011A (ja) | 金属マトリックス複合材ストリップ製品を作製する方法 | |
RU2263014C1 (ru) | Способ получения листов из алюминия и низкопрочных алюминиевых сплавов с утолщенной плакировкой из высокопрочных алюминиевых сплавов | |
TWI589703B (zh) | Titanium composite material and hot processing titanium material | |
TW201718892A (zh) | 鈦複合材以及熱間加工用鈦材 | |
TWI608105B (zh) | Titanium for hot rolling |