RU2410199C1 - Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы - Google Patents
Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410199C1 RU2410199C1 RU2009139787/02A RU2009139787A RU2410199C1 RU 2410199 C1 RU2410199 C1 RU 2410199C1 RU 2009139787/02 A RU2009139787/02 A RU 2009139787/02A RU 2009139787 A RU2009139787 A RU 2009139787A RU 2410199 C1 RU2410199 C1 RU 2410199C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- mpa
- matrix
- silicon carbide
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способу получения металлических композиционных материалов с матрицей из магния или его сплавов, армированной тугоплавкими наполнителями. Может использоваться в качестве конструкционного материала деталей двигателя и корпуса вертолета, колесных дисков в автомобильной промышленности, рулевых тяг в авиационной промышленности. Смесь стружки магния или его сплава и порошка карбида кремния дисперсностью 1-10 мкм подвергают механическому легированию в среде инертного газа при температуре, не превышающей 100°С, не менее 30 ч. Прессуют брикет при температуре 250-300°С и давлении 40-50 МПа и экструдируют его при температуре 250-300°С и давлении 50-60 МПа. Способ позволяет повысить механические свойства и выход годного без применения специального оборудования. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способу получения металлических композиционных материалов с матрицей из магния или его сплавов, армированной тугоплавкими наполнителями, в частности карбидом кремния, для применения в качестве конструкционного материала деталей двигателя и корпуса вертолета, колесных дисков в автомобильной промышленности, рулевых тяг в авиационной промышленности и т.д.
Современное развитие техники выдвигает на первый план задачу получения металлических композиционных материалов (МКМ), сочетающих в себе низкий удельный вес с высокими прочностными характеристиками.
Известен способ получения дисперсионно-упрочненного композиционного материала с матрицей на основе магния, армированной частицами карбида кремния, согласно которому частицы SiC нагревают в окислительной атмосфере для образования на их поверхности слоя SiO2 и добавляют в расплав магния или магниевого сплава с последующим его литьем и кристаллизацией (заявка Японии №2003183748).
Недостатком данного способа является невысокий выход годного, т.к. при кристаллизации матричного металла в объеме формы образуется усадочная пористость за счет уменьшения объема металла, что создает опасность возникновения трещин от воздействия внешних факторов. Кроме того, в процессе окисления порошков SiC на поверхности могут появляться различные включения, что также ведет к снижению выхода годного и прочности композиционного материала. Недостатком этого способа также является большое количество технологических операций, приводящих к значительному увеличению энергозатрат и стоимости композиционного материала.
Известен способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы, в котором расплавленный металл, содержащий в качестве упрочнителя мелкие частицы B, SiC, C, льют на вращающийся диск для охлаждения и подвергают сверхбыстрому охлаждению при скорости 103-105°C/сек с получением мелкого порошка, затем мелкий порошок компактируют в желаемую форму и спекают при температуре 550-640°C (патент Японии №2129322).
Недостатком данного способа является сложный технологический процесс получения композиционного материала, требующий значительных энергозатрат и времени обработки, приводящий к увеличению стоимости конечного продукта. Кроме того, необходимо использовать дорогостоящее технологическое оборудование, необходимое для получения качественного продукта.
За прототип принят способ получения композиционного материала на основе металлической матрицы, содержащей карбид кремния в качестве керамического упрочнителя. Карбид кремния берут в форме нитевидных кристаллов (усов). В качестве матрицы может быть выбран металл из группы, содержащей алюминий, магний, титан, свинец, цинк, олово, железо, никель, медь или их сплавы, а также стекло, керамика или пластмасса. Способ включает приготовление смеси порошка матричного материала и керамического упрочнителя, формирование брикета из этой смеси при комнатной температуре и экструдирование полученного брикета с последующим отжигом (патент США №4463058).
Недостатком этого способа является высокая стоимость нитевидных кристаллов карбида кремния. Кроме того, в данном способе в процессе термической обработки экструдированных заготовок, например отжига, возникают такие дефекты, как расслоение, образование газовых пузырей и др., из-за присутствия водорода и других газов, содержащихся в оксидных пленках порошков матричного металла и упрочнителя, что не позволяет получать композиционный материал с высокими механическими свойствами и высоким выходом годного.
Технической задачей данного изобретения является изыскание простого способа получения недорогого металлического композиционного материала на основе магниевой матрицы, армированной частицами карбида кремния с низким удельным весом, улучшенными механическими характеристиками и высоким выходом годного.
Для достижения поставленной задачи предложен способ получения металлического композиционного материала на основе магниевой матрицы, армированной карбидом кремния, включающий приготовление смеси магниевой матрицы и керамического упрочнителя, формирование брикета из этой смеси и последующее экструдирование, отличающийся тем, что в качестве магниевой матрицы используют стружку магния или его сплава, а в качестве керамического упрочнителя - порошок карбида кремния дисперсностью 1-10 мкм, приготовленную смесь подвергают механическому легированию в среде инертного газа при температуре, не превышающей 100°C, в течение не менее 30 ч, формирование брикета осуществляют прессованием при температуре 250-300°C и давлении 40-50 МПа, а экструдирование - при температуре 250-300°C и давлении 50-60 МПа.
Применение в предъявленном способе стружки вместо порошка матричного материала и порошка карбида кремния дисперсностью 1-10 мкм в качестве армирующего наполнителя приводит к увеличению физико-механических свойств. Кроме того, использование стружки вместо порошка матричного материала значительно увеличивает спектр применения матричного сплава, снижает пожаро- и взрывоопасность по сравнению с порошками магния, а также стоимость конечного продукта. Механическое легирование и последующая деформация (прессование и экструзия) в предложенных режимах также обеспечивают получение металлического композиционного материала с заданными свойствами.
Предложенный способ позволяет получать композиционный материал с заданным объемным содержанием и равномерным распределением армирующего упрочнителя в объеме матрицы, с бездефектной структурой, высокими физико-механическими характеристиками и высоким выходом годного.
Примеры осуществления
Пример 1
Брали 3000 г смеси, состоящей из 2490 г стружки магниевого сплава МА 2-1 и 510 г порошка карбида кремния дисперсностью частиц 10 мкм. Смесь подвергли механическому легированию в вибромельнице с энергонапряженностью 0,02 кВт/л в течение 60 часов в среде технического аргона при температуре не более 100°C.
Полученные в результате обработки композиционные гранулы размером 0,5-2 мм брикетировали на гидравлическом прессе при температуре 250°C и давлении 40 МПа. Полученные брикеты экструдировали на пруток при температуре 250°C и давлении истечения 50 МПа. Полученный композиционный материал содержал 90% сплава МА 2-1 и 10% SiC.
Пример 2
Брали 3000 г смеси, состоящей из 2490 г стружки магниевого сплава МА 15 и 510 г порошка карбида кремния дисперсностью частиц 1 мкм. Смесь подвергли механическому легированию в вибромельнице с энергонапряженностью 0,02 кВт/л в течение 30 часов в среде технического аргона при температуре не более 100°C. Полученные в результате обработки композиционные гранулы размером 0,5-2 мм брикетировали на гидравлическом прессе при температуре 300°C и давлении 50 МПа. Полученные брикеты экструдировали на пруток при температуре 300°C и давлении истечения 60 МПа. Полученный композиционный материал содержал 90% сплава МА 15 и 10% SiC.
Пример 3
Брали 3000 г смеси, состоящей из 1980 г стружки магниевого сплава МА 15 и 1020 г порошка карбида кремния с размером частиц 10 мкм. Смесь подвергли механическому легированию в вибромельнице с энергонапряженностью 0,02 кВт/л в течение 40 часов в среде технического аргона при температуре не более 100°C. Полученные в результате обработки композиционные гранулы размером 0,5-2 мм брикетировали на гидравлическом прессе при температуре 300°C и давлении 50 МПа. Полученные брикеты экструдировали на пруток при температуре 300°C и давлении истечения 60 МПа. Полученный композиционный материал содержал 80% сплава МА 15 и 20% SiC.
Пример 4 (по прототипу)
Взяли 1000 г порошковой смеси, состоящей из 800 г порошка сплава магния и 200 г нитевидных кристаллов карбида кремния. Смесь подвергали перемешиванию. Сформированный из нее брикет подвергали прессованию, экструдированию и отжигу. Готовый материал содержал 90% сплава МА 15 и 10% SiC.
В таблице приведены механические свойства композиционного материала, полученного по предлагаемому способу и способу прототипу.
σв, МПа | δ, % | E, ГПа | Выход годного, % | |
Пример 1 | 180 | 7,5 | 56,6 | 90 |
Пример 2 | 251 | 7 | 51 | 90 |
Пример 3 | 170 | 8 | 46 | 85 |
Пример 4 по прототипу | 140 | 6 | 45 | 75 |
Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет получить композиционный материал на основе магниевой матрицы, армированной частицами карбида с улучшенными механическими свойствами, высоким выходом годного и без применения специального дорогостоящего оборудования.
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает получение металлического композиционного материала, который может быть использован в качестве конструкционного материала для деталей с повышенным ресурсом и надежностью в авиационной промышленности, автомобилестроении и других отраслях техники.
Claims (1)
- Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы, армированной карбидом кремния, включающий приготовление смеси магниевой матрицы с керамическим упрочнителем, формирование брикета из этой смеси и последующее его экструдирование, отличающийся тем, что в качестве магниевой матрицы используют стружку магния или его сплава, а в качестве керамического упрочнителя - порошок карбида кремния дисперсностью 1-10 мкм, перед формированием брикета полученную смесь подвергают механическому легированию в среде инертного газа при температуре, не превышающей 100°С в течение не менее 30 ч, формирование брикета осуществляют прессованием при температуре 250-300°С и давлении 40-50 МПа, а экструдирование проводят при температуре 250-300°С и давлении 50-60 МПа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139787/02A RU2410199C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139787/02A RU2410199C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2410199C1 true RU2410199C1 (ru) | 2011-01-27 |
Family
ID=46308326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139787/02A RU2410199C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410199C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621198C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения упрочненного нанокомпозиционного материала на основе магния |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139787/02A patent/RU2410199C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621198C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения упрочненного нанокомпозиционного материала на основе магния |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108129168B (zh) | 一种基于3d打印的铝基复合材料的制备方法及铝基复合材料 | |
CN109321767B (zh) | 一种复合强化法制备混杂颗粒增强铝基复合材料的方法 | |
CN102676883B (zh) | 一种碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN110773735B (zh) | 基于三维喷印和热等静压的金属零件近净成形方法及产品 | |
JP4541969B2 (ja) | 中性子吸収用アルミニウム粉末合金複合材及びその製造方法並びにそれで製造されたバスケット | |
CN110711862B (zh) | 一种6系铝合金的3d打印专用合金的制备方法 | |
CN108677051B (zh) | 利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法 | |
CN103789590A (zh) | 颗粒增强镁基复合材料的制备方法 | |
CN111822711B (zh) | 高致密度钛或钛合金零部件及其粉末冶金充型制造方法 | |
CN109576522B (zh) | 一种碳化硅增强铝基复合材料及其制备方法 | |
CN109234552B (zh) | 一种压力下凝固制备高Cu含量Al-Cu合金的方法 | |
CN115305375B (zh) | 一种半固态塑性变形制备成型高强韧铍/铝复合材料的方法 | |
CN108642315B (zh) | 利用回收的SiCp/Al复合材料制备团簇型铝基复合材料的方法 | |
CN109778018B (zh) | 铝碳化硅材料的制备方法及制备得到的铝碳化硅材料 | |
CN111218587A (zh) | 一种铝基复合材料及其制备方法 | |
RU2246379C1 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
CN114150175A (zh) | 一种利用粉末注射成形技术制备Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的方法 | |
JP4397425B1 (ja) | Ti粒子分散マグネシウム基複合材料の製造方法 | |
CN110983152B (zh) | 一种Fe-Mn-Si-Cr-Ni基形状记忆合金及其制备方法 | |
RU2410199C1 (ru) | Способ получения композиционного материала на основе магниевой матрицы | |
CN105483478B (zh) | 一种高强铝合金的制备方法 | |
JP2003277867A (ja) | 高温強度の優れたアルミニウム粉末合金及び内燃機関用ピストンの製造方法並びに内燃機関用ピストン | |
US4575450A (en) | Process for obtaining extruded semifinished products from high resistance aluminum alloy powder | |
CN116377306A (zh) | 利用陶瓷颗粒增强铝基复合材料废料制备铸件的方法 | |
CN108044122B (zh) | 一种Nb-Si基合金空心涡轮叶片的制备方法 |