RU2450892C1 - Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys - Google Patents
Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450892C1 RU2450892C1 RU2010145791/02A RU2010145791A RU2450892C1 RU 2450892 C1 RU2450892 C1 RU 2450892C1 RU 2010145791/02 A RU2010145791/02 A RU 2010145791/02A RU 2010145791 A RU2010145791 A RU 2010145791A RU 2450892 C1 RU2450892 C1 RU 2450892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- aluminum
- foaming
- aluminum alloy
- aluminium
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении материалов на основе пеноалюминия, обладающих уникальным набором свойств: прочностью, легкостью, высоким энергопоглощением, звуко- и теплоизоляционными характеристиками.The invention relates to powder metallurgy and can be used in the manufacture of foam-based materials with a unique set of properties: strength, lightness, high energy absorption, sound and heat insulation characteristics.
Известен способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, включающий в себя смешивание порошков алюминиевых сплавов с порофором с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в неразборную емкость из алюминиевого сплава, нагрев емкости с порошковой смесью до температуры ниже температуры солидуса порошка алюминиевого сплава, горячее прессование в плотную заготовку, горячую деформацию плотной заготовки, охлаждение, помещение заготовки в форму из материала, химически не взаимодействующего с материалом заготовки и сохраняющую геометрию и размеры при термообработке, термическую обработку (патент РФ № 2085339, B22F 3/11, 3/18, 1995 г.).A known method of producing porous semi-finished products and finished products from aluminum alloy powders, comprising mixing powders of aluminum alloys with a porophore with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of an aluminum alloy, filling the resulting mixture into a non-separable container from aluminum alloy, heating the container with the powder mixture to temperatures below the solidus temperature of aluminum alloy powder, hot pressing into a dense billet, hot deformation of a dense billet, cooling, the preparation of the preform into a mold from a material that does not chemically interact with the material of the preform and retains geometry and dimensions during heat treatment, heat treatment (RF patent No. 2085339, B22F 3/11, 3/18, 1995).
Недостатком этого способа является низкий выход годного изделия по массе из-за образующихся в плотной заготовке после горячего прессования и горячей деформации несплошностей.The disadvantage of this method is the low yield by weight due to discontinuities formed in the dense workpiece after hot pressing and hot deformation.
Известен способ получения пористых полуфабрикатов и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса порошка алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в емкость из алюминиевого сплава, нагрев емкости со смесью порошков, горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, в частности, прокаткой, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме с повторным охлаждением (патент №2154548, B22F 3/00, 3/24, 3/18, 1999 г.).A known method of producing porous semi-finished products and finished products from aluminum alloy powders, comprising mixing aluminum alloy powders with porophores with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of the aluminum alloy powder, filling the resulting mixture into an aluminum alloy container, heating the container with a mixture of powders, hot pressing , reheating, hot deformation of the pressed billet, in particular by rolling, its cooling and subsequent high-temperature processing in the form of repetition reflux cooling (patent No. 2154548, B22F 3/00, 3/24, 3/18, 1999).
Недостатком этого способа является невысокая производительность вследствие значительного количества технологических операций и их продолжительности и, следовательно, достаточно высокая себестоимость изделий.The disadvantage of this method is the low productivity due to a significant number of technological operations and their duration and, therefore, a sufficiently high cost of products.
Известен способ получения пористых материалов из алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков исходного материала из алюминиевого сплава и порофора с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса алюминиевого сплава, получение плотной заготовки при температуре ниже температуры солидуса алюминиевого сплава, размещение заготовки в форме, сохраняющей геометрию и размеры при термообработке, выполненной из материала, химически не взаимодействующего с материалом заготовки, и термическую обработку, смешивание проводят в высокоэнергетической мельнице, при термообработке осуществляют нагрев до температуры интенсивного разложения порофора со скоростью 200-2500°С/мин. При этом в качестве исходного материала могут быть использованы отходы алюминиевых сплавов двух и более составов (патент РФ № 2335379, B22F 3/11, С22С 1/08, 2007 г.).A known method of producing porous materials from aluminum alloys, comprising mixing the powders of the starting material from aluminum alloy and porophore with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of the aluminum alloy, obtaining a dense workpiece at a temperature below the solidus temperature of the aluminum alloy, placing the workpiece in a shape that preserves geometry and dimensions during heat treatment made of material not chemically interacting with the workpiece material, and heat treatment, mixed This is carried out in a high-energy mill, during heat treatment, heating is carried out to the temperature of intensive decomposition of the porophore at a rate of 200-2500 ° C / min. Moreover, aluminum alloy waste of two or more compositions can be used as the starting material (RF patent No. 2335379, B22F 3/11, C22C 1/08, 2007).
Указанный способ является наиболее близким аналогом настоящего изобретения по совокупности существенных признаков (прототипом).The specified method is the closest analogue of the present invention for the combination of essential features (prototype).
Недостатками указанного способа являются ограниченная возможность получения различной структуры пористых изделий и, как следствие, рядовые (обычные) механические характеристики изделий, а также технологическая необходимость использования инертного газа (аргон, азот) при получении порошковой смеси, что усложняет технологическую цепочку и увеличивает производственные затраты.The disadvantages of this method are the limited ability to obtain a different structure of porous products and, as a result, the ordinary (ordinary) mechanical characteristics of the products, as well as the technological need to use an inert gas (argon, nitrogen) to obtain a powder mixture, which complicates the process chain and increases production costs.
Техническая задача изобретения - улучшение механических характеристик конечного изделия за счет получения более качественной структуры пористого материала на основе пеноалюминия.The technical task of the invention is to improve the mechanical characteristics of the final product by obtaining a better structure of the porous material based on foam aluminum.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе получения пористых материалов на основе пеноалюминия (изделий) из алюминиевых сплавов, включающем получение порошковой смеси путем высокоэнергетической механической обработки исходного измельченного сырья из алюминиевых сплавов и вспенивающего материала (порофора), получение плотной скомпактированной заготовки, размещение плотной скомпактированной заготовки в форме для вспенивания, сохраняющей геометрию и размеры при термообработке, термическую обработку в виде нагрева и вспенивания заготовки с получением изделия, охлаждение формы со вспененным изделием, раскрытие формы со вспененным изделием, высокоэнергетическую механическую обработку исходного измельченного сырья из алюминиевых сплавов и вспенивающего материала (порофора) проводят в измельчающем устройстве при энергонапряженности 2-8 кВт на 1 дм3 объема измельчающего устройства, получают однородный порошок с мелкокристаллической структурой, состоящий из алюминиевого сплава (матрицы), керамических частиц оксида алюминия и вспенивающего материала (порофора), при этом синтез оксида алюминия осуществляют непосредственно в процессе высокоэнергетической механической обработки, причем количество оксида алюминия составляет 5-20% от массы порошка, полученный порошок используют при производстве изделий.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method for producing porous materials based on foam aluminum (products) from aluminum alloys, which includes obtaining a powder mixture by high-energy machining of the initial crushed raw materials from aluminum alloys and foaming material (porophore), obtaining a dense compacted billet, placing a dense compacted preform in the form for foaming, preserving the geometry and dimensions during heat treatment, heat treatment in the form of roaring and foaming of the workpiece to obtain the product, cooling the mold with a foamed product, opening the mold with a foamed product, high-energy machining of the initial crushed raw materials from aluminum alloys and foaming material (porophore) is carried out in a grinding device with an energy intensity of 2-8 kW per 1 dm 3 volume grinding device, get a homogeneous powder with a fine crystalline structure, consisting of an aluminum alloy (matrix), ceramic particles of aluminum oxide and a foaming mat rial (blowing agent), the synthesis of the alumina is carried out directly in the process of high-mechanical processing, the amount of alumina is 5-20% by weight of the powder, the resulting powder was used in the manufacture of products.
Кроме того, высокоэнергетическую механическую обработку исходного измельченного сырья из алюминиевых сплавов и вспенивающего материала (порофора) в измельчающем устройстве проводят в периодическом или непрерывном режиме в течение 5-15 минут.In addition, high-energy machining of the source of crushed raw materials from aluminum alloys and foaming material (porophore) in the grinding device is carried out in a batch or continuous mode for 5-15 minutes.
В результате высокоэнергетической механической обработки исходного измельченного сырья получают однородный порошок с мелкокристаллической структурой с размером зерна матричного алюминиевого сплава 30-100 нм.As a result of high-energy machining of the initial ground raw material, a homogeneous powder with a fine-crystalline structure with a grain size of a matrix aluminum alloy of 30-100 nm is obtained.
Кроме того, в качестве измельчающего устройства используют планетарную мельницу. Синтез оксида алюминия осуществляют за счет применения кислородосодержащей атмосферы контролируемого состава. При этом в качестве исходного сырья или в составе исходного сырья используют вторичное сырье, например отходы алюминиевых сплавов.In addition, a planetary mill is used as a grinding device. The synthesis of aluminum oxide is carried out through the use of an oxygen-containing atmosphere of controlled composition. At the same time, secondary raw materials, for example, waste from aluminum alloys, are used as the feedstock or as part of the feedstock.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Способ получения пористых материалов на основе пеноалюминия (изделий) из алюминиевых сплавов состоит в том, что измельченное до крупности 5-7 мм сырье из первичных алюминиевых сплавов или вторичное алюминиевое сырье смешивают с порошком или гранулами вспенивающего материала, которым является гидрид титана, в количестве от 0,5 до 1,5% (массовых) с температурой разложения, превышающей температуру плавления алюминиевого сплава. Смесь измельчают в высокоэнергетическом измельчающем устройстве типа планетарной мельницы в кислородсодержащей атмосфере контролируемого состава, например на воздухе. При измельчении энергонапряженность планетарной мельницы должна составлять 2-8 кВт на 1 дм3 полезного объема мельницы. В результате измельчения получают однородный порошок с мелкокристаллической структурой, состоящий из алюминиевого сплава (матрицы), керамических частиц оксида алюминия и вспенивающего материала (порофора). За счет измельчения в кислородсодержащей атмосфере синтез оксида алюминия происходит непосредственно в процессе высокоэнергетической механической обработки. Количество оксида алюминия составляет 5-20% от массы порошка. Полученный порошок с мелкокристаллической структурой используют при производстве изделий. Его смесь подают ровным слоем в плоский горизонтальный металлический формовочный контейнер, по размеру соответствующий требуемому размеру конечного изделия, и обеспечивают высоту слоя порошковой смеси в зависимости от требований к толщине изделия. Контейнер выполняют из стального листа и после загрузки порошковой смеси закрывают сверху плоским мерным листом с закрытием края контейнера по всему периметру. После этого получают плотную скомпактированную заготовку. Для этого в печи контейнер равномерно по всей площади нагревают до температуры 430-520°С в зависимости от состава порошкового материала и подают на горячее компактирование на прокатном стане. При этом обеспечивают удельное давление, достаточное для обеспечения относительной плотности скомпактированной порошковой смеси не менее 97% для получения качественной структуры пенометаллического слоя изделий при дальнейшем процессе вспенивания.A method of producing porous materials based on foam aluminum (products) from aluminum alloys consists in mixing raw materials from primary aluminum alloys crushed to a particle size of 5-7 mm or secondary aluminum raw materials mixed with a powder or granules of a foaming material, which is titanium hydride, in an amount of 0.5 to 1.5% (mass) with a decomposition temperature exceeding the melting point of the aluminum alloy. The mixture is ground in a high-energy grinding device such as a planetary mill in an oxygen-containing atmosphere of controlled composition, for example in air. When grinding, the energy intensity of the planetary mill should be 2-8 kW per 1 dm 3 of the useful volume of the mill. As a result of grinding, a homogeneous powder with a fine-crystalline structure is obtained, consisting of an aluminum alloy (matrix), ceramic particles of aluminum oxide and a foaming material (porophore). Due to grinding in an oxygen-containing atmosphere, the synthesis of aluminum oxide occurs directly in the process of high-energy machining. The amount of alumina is 5-20% by weight of the powder. The obtained powder with a fine crystalline structure is used in the manufacture of products. Its mixture is fed evenly into a flat horizontal metal molding container, the size corresponding to the desired size of the final product, and provide the height of the layer of the powder mixture depending on the requirements for the thickness of the product. The container is made of a steel sheet and, after loading the powder mixture, is closed from above with a flat measured sheet with closing of the container edge around the entire perimeter. After that, a dense compacted billet is obtained. To do this, in the furnace, the container is heated uniformly over the entire area to a temperature of 430-520 ° C, depending on the composition of the powder material and fed to the hot compaction on a rolling mill. At the same time, they provide a specific pressure sufficient to ensure the relative density of the compacted powder mixture of at least 97% to obtain a high-quality structure of the foam layer of the products during the subsequent foaming process.
Скомпактированный контейнер охлаждают и материал контейнера механически отделяют от скомпактированной из порошка заготовки. Заготовку обрезают по краям до нужного размера, укладывают в форму из диэлектрического материала и направляют на вспенивание. Незначительное количество образующихся при обрезке заготовки отходов направляют на измельчение и возвращают на получение порошковой смеси в начало технологического процесса. Стальной материал контейнера отправляется на утилизацию как вторичное сырье.The compacted container is cooled and the container material is mechanically separated from the workpiece compacted from powder. The workpiece is cut along the edges to the desired size, placed in a mold of dielectric material and sent to foaming. A small amount of waste generated during trimming of the workpiece is sent to grinding and returned to receive a powder mixture at the beginning of the process. The steel material of the container is sent for recycling as a secondary raw material.
Форма из диэлектрического материала разборная и задает размер конечного изделия по периметру, а также толщину по вертикали. Для вспенивания заготовки необходимо расплавить ее материал и обеспечить разложение гидрида титана, которое происходит в зависимости от его состава при температуре 650-690°С. Поэтому температура нагрева в печи вспенивания составляет 720-800°С.The shape of the dielectric material is collapsible and sets the size of the final product along the perimeter, as well as the vertical thickness. For foaming a preform, it is necessary to melt its material and ensure the decomposition of titanium hydride, which occurs depending on its composition at a temperature of 650-690 ° C. Therefore, the heating temperature in the foaming furnace is 720-800 ° C.
Важнейшим технологическим фактором, определяющим структуру и механические свойства конечного изделия, является структура и состав материала после измельчения сырья. Высокоэнергетическая механическая обработка должна обеспечить измельчение алюминиевого сырья и вспенивающего материала, их смешение, а также образование в алюминиевой матрице мелкокристаллического зерна крупностью 30-100 нм. Для обеспечения таких размеров зерна и оптимальной производительности планетарной мельницы требуется использовать мельницу с энегронапряженностью 2-8 кВт на 1 дм3 объема мельницы.The most important technological factor determining the structure and mechanical properties of the final product is the structure and composition of the material after grinding the raw materials. High-energy machining should ensure the grinding of aluminum raw materials and foaming material, their mixing, as well as the formation in the aluminum matrix of fine crystalline grain with a particle size of 30-100 nm. To ensure such grain sizes and optimal performance of the planetary mill, it is required to use a mill with a power intensity of 2-8 kW per 1 dm 3 of mill volume.
Проведение высокоэнергетической механической обработки исходного измельченного сырья из алюминиевых сплавов и вспенивающего материала (порофора) в измельчающем устройстве, например планетарной мельнице, можно осуществлять в периодическом или непрерывном режиме в течение 5-15 минут. Такой режим позволит получить оптимальное распределение по крупности частиц порошка, обладающего необходимой для засыпки текучестью, однородным распределением частиц порофора и мелкокристаллической структурой матричного алюминиевого сплава. При этом обеспечиваются достаточная производительность измельчающего устройства и требуемые затраты на измельчение. Увеличение энергонапряженности более 8 кВт на 1 дм3 объема мельницы приводит к технологически ненужному росту температуры материала при измельчении с последующим неконтролируемым окислением порошка при работе на воздухе. Снижение энергонапряженности менее 2 кВт на 1 дм3 объема мельницы приводит к увеличению продолжительности измельчения с потерей производительности мельницы, а также к недостижению необходимой крупности зерна мелкокристаллической структуры алюминиевого порошка. В конечном счете при вспенивании неоптимальная мелкокристаллическая структура сырья обеспечивает формирование однородных пор близкого размера и соответственно высокие механические характеристики конечного изделия.Carrying out high-energy machining of the initial crushed raw materials from aluminum alloys and foaming material (porophore) in a grinding device, such as a planetary mill, can be carried out in batch or continuous mode for 5-15 minutes. Such a regime will make it possible to obtain an optimal particle size distribution of a powder having the necessary fluidity for filling, a uniform distribution of porophore particles and a fine-grained structure of a matrix aluminum alloy. This ensures sufficient performance of the grinding device and the required cost of grinding. An increase in energy intensity of more than 8 kW per 1 dm 3 of mill volume leads to a technologically unnecessary increase in the temperature of the material during grinding, followed by uncontrolled oxidation of the powder when working in air. A decrease in energy intensity of less than 2 kW per 1 dm 3 of mill volume leads to an increase in grinding time with loss of mill productivity, as well as to the failure to achieve the required grain size of the finely crystalline structure of aluminum powder. Ultimately, when foaming, the non-optimal fine-crystalline structure of the raw material ensures the formation of homogeneous pores of close size and, accordingly, high mechanical characteristics of the final product.
Этому же результату способствует наличие 5-20% оксида алюминия в порошкообразном сырье, который синтезируется при измельчении в кислородсодержащей атмосфере. Снижение содержания оксида алюминия менее 5% от массы порошка приводит к последующему ухудшению режима вспенивания скомпактированной заготовки и получению более широкого диапазона размера пор, что ухудшает механические свойства изделия. Увеличение содержания оксида алюминия более 20% от массы порошка также ухудшает условия последующего вспенивания заготовки за счет роста вязкости расплава и ухудшает свойства конечного изделия.The presence of 5-20% alumina in the powdered raw material, which is synthesized by grinding in an oxygen-containing atmosphere, contributes to the same result. A decrease in the alumina content of less than 5% by weight of the powder leads to a subsequent deterioration of the foaming mode of the compacted preform and to a wider range of pore sizes, which impairs the mechanical properties of the product. An increase in the alumina content of more than 20% by weight of the powder also worsens the conditions for subsequent foaming of the preform due to an increase in melt viscosity and worsens the properties of the final product.
Измельчение сырья в кислородсодержащей атмосфере упрощает технологию, в отличие, например, от использования инертной атмосферы, применение которой требует дополнительных затрат.Grinding raw materials in an oxygen-containing atmosphere simplifies the technology, unlike, for example, the use of an inert atmosphere, the use of which requires additional costs.
После вспенивания и охлаждения изделие достают из формы, которую направляют на производство следующего изделия, а вспененный композиционный материал является товарным изделием.After foaming and cooling, the product is removed from the mold, which is sent to the production of the next product, and the foamed composite material is a commodity product.
Кроме того, в частном случае реализации способа порошки алюминиевых сплавов получают из вторичного алюминиевого сырья и алюминиевых отходов.In addition, in the particular case of the method, the powders of aluminum alloys are obtained from secondary aluminum raw materials and aluminum waste.
Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью существенных признаков, а также возможность реализации назначения изобретения, может быть подтверждена описанием следующих примеров.The possibility of carrying out the invention, characterized by the above set of essential features, as well as the possibility of realizing the purpose of the invention, can be confirmed by the description of the following examples.
Примеры реализации способа получения пористых материалов на основе пеноалюминия применительно к производству плоских панелей состоят в следующем.Examples of the implementation of the method of producing porous materials based on foam in relation to the production of flat panels are as follows.
Пример 1.Example 1
Порошок алюминиевого сплава марки Д16 промышленного производства (температура ликвидус сплава 640-645°С) в количестве 10 кг смешали с 0,5 кг вспенивающего материала - порофора (гидрид титана, температура разложения 650-690°С). Смешение проводили в вибросмесителе. Смесь в количестве 3,5 кг засыпали в горизонтальный плоский стальной формовочный контейнер, выполненный из стали толщиной 0,8 мм, размером 950×310 мм и высотой 10 мм. Формовочный контейнер предварительно уплотнили и закрыли сверху стальным листом, с выполнением завальцовки по периметру.Powder of aluminum alloy D16 grade of industrial production (liquidus temperature of the alloy 640-645 ° C) in an amount of 10 kg was mixed with 0.5 kg of foaming material - porophore (titanium hydride, decomposition temperature 650-690 ° C). Mixing was carried out in a vibratory mixer. The mixture in the amount of 3.5 kg was poured into a horizontal flat steel molding container made of steel with a thickness of 0.8 mm, a size of 950 × 310 mm and a height of 10 mm. The molding container was pre-compacted and closed on top with a steel sheet, with rolling along the perimeter.
Закрытый контейнер нагрели и провели компактирование горячей прокаткой на прокатном стане. После охлаждения кромку контейнера обрезали по периметру, контейнер открыли и получили плоскую скомпактированную заготовку с относительной плотностью 97-98%.The closed container was heated and compacted by hot rolling on a rolling mill. After cooling, the container edge was cut off around the perimeter, the container was opened and a flat compacted billet with a relative density of 97-98% was obtained.
Заготовку поместили в разборную керамическую форму для вспенивания размером 900×300 мм и высотой 20 мм, которую нагрели в печи до максимальной температуры 750°С и быстро охладили. Для быстрого охлаждения форма со вспененным изделием была извлечена из печи. После охлаждения форма была разобрана и из нее извлечена вспененная панель. Плотность полученной панели составила 0,60 г/см3. Панель имела ровные края и плоские верхнюю и нижнюю поверхности. Размер панели составил 900×300×20 мм. Полученная панель была подвергнута механическим испытаниям на сжатие, которые показали предел текучести на сжатие 9,5 МПа (значение σ0,2).The preform was placed in a collapsible ceramic foaming mold with a size of 900 × 300 mm and a height of 20 mm, which was heated in an oven to a maximum temperature of 750 ° C and quickly cooled. For quick cooling, the foam mold was removed from the oven. After cooling, the mold was disassembled and the foam panel was removed from it. The density of the obtained panel was 0.60 g / cm 3 . The panel had smooth edges and flat upper and lower surfaces. The panel size was 900 × 300 × 20 mm. The resulting panel was subjected to mechanical compression tests, which showed a compressive strength of 9.5 MPa (σ value 0.2 ).
В данном примере реализован способ получения изделия из рядового промышленного порошка, без высокоэнергетической механической обработки и наличия мелкокристаллической структуры алюминиевой матрицы. Определенное химическим анализом содержание оксида алюминия составило 2,8% от массы порошка.In this example, a method for producing an article from an ordinary industrial powder is realized without high-energy machining and the presence of a fine-crystalline structure of an aluminum matrix. The alumina content determined by chemical analysis was 2.8% by weight of the powder.
Полученная панель была подвергнута механическим испытаниям на сжатие, которые показали предел текучести на сжатие 9,5 МПа (значение σ0,2).The resulting panel was subjected to mechanical compression tests, which showed a compressive strength of 9.5 MPa (σ value 0.2 ).
Пример 2.Example 2
В данном примере в качестве сырья использовали вторичное сырье - стружку алюминиевого сплава марки Д16 (температура ликвидус сплава 640-645°С). Из стружки и порофора получали порошок в планетарной мельнице марки МПП-1-2 мощностью 4 кВт. Количество вторичного сырья сплава Д16 составило 4,0 кг и 0,03 кг вспенивающего материала - порофора (гидрид титана, температура разложения 650-690°С). В результате высокоэнергетического воздействия происходит образование однородного порошкообразного материала, каждая частица которого имеет структуру, состоящую из матрицы с высокой плотностью дефектов кристаллической решетки и равномерно распределенных в матрице дисперсных частиц порофора (гидрида титана). Энергонапряженность планетарной мельницы МП-1-2 составила 4,3 кВт на 1 дм3 объема барабанов. Измельчение проводили в воздушной атмосфере в течение 10 минут.In this example, secondary raw materials — shavings of an aluminum alloy of grade D16 (liquidus temperature of the alloy 640–645 ° C) —was used as raw material. Powder was obtained from shavings and porophore in a 4 kW MPP-1-2 planetary mill. The amount of secondary raw materials of alloy D16 was 4.0 kg and 0.03 kg of a foaming material - porophore (titanium hydride, decomposition temperature 650-690 ° C). As a result of high-energy exposure, a homogeneous powdery material is formed, each particle of which has a structure consisting of a matrix with a high density of defects in the crystal lattice and dispersed porophore particles (titanium hydride) uniformly distributed in the matrix. The energy intensity of the planetary mill MP-1-2 was 4.3 kW per 1 dm 3 of drum volume. Grinding was carried out in an air atmosphere for 10 minutes.
Во время обработки в высокоэнергетической мельнице происходят изменения внутренней структуры алюминиевой матрицы. Исследование субструктуры алюминиевых материалов при механическом легировании алюминиевого сырья выполнено с помощью рентгеноструктурного анализа. В алюминиевом порошке размер зерна матричного раствора составил 40-50 нм. Определенное химическим анализом содержание оксида алюминия составило 12,5% от массы порошка.During processing in a high-energy mill, changes occur in the internal structure of the aluminum matrix. A study of the substructure of aluminum materials during mechanical alloying of aluminum raw materials was performed using x-ray diffraction analysis. In aluminum powder, the grain size of the matrix solution was 40-50 nm. The alumina content determined by chemical analysis was 12.5% by weight of the powder.
Смесь после планетарной мельницы в количестве 3,5 кг засыпали в горизонтальный плоский стальной формовочный контейнер, выполненный из стали толщиной 0,8 мм, размером 950×310 мм и высотой 10 мм. Формовочный контейнер предварительно уплотнили и закрыли сверху стальным листом, с выполнением завальцовки по периметру.The mixture after a planetary mill in the amount of 3.5 kg was poured into a horizontal flat steel molding container made of 0.8 mm thick steel, 950 × 310 mm in size and 10 mm high. The molding container was pre-compacted and closed on top with a steel sheet, with rolling along the perimeter.
Закрытый контейнер нагрели и провели компактирование горячей прокаткой на прокатном стане. После охлаждения кромку контейнера обрезали по периметру и получили плоскую скомпактированную заготовку толщиной 6 мм и относительной плотностью 98%.The closed container was heated and compacted by hot rolling on a rolling mill. After cooling, the edge of the container was cut off around the perimeter and a flat compacted billet with a thickness of 6 mm and a relative density of 98% was obtained.
Заготовку уложили в разборную керамическую форму для вспенивания размером 900×300 мм и высотой 20 мм, которую нагрели в индукционной электрической печи до максимальной температуры 750°С. Для быстрого охлаждения форма со вспененным изделием была извлечена из печи. После охлаждения форма была разобрана и из нее извлечена вспененная панель. Плотность пенометаллического слоя полученной панели составила 0,62 г/см3. Размер панели составил 900×300×20 мм. Полученная панель была подвергнута механическим испытаниям на сжатие, которые показали предел текучести на сжатие 28 МПа (значение σ0,2).The blank was placed in a collapsible ceramic foaming mold with a size of 900 × 300 mm and a height of 20 mm, which was heated in an induction electric furnace to a maximum temperature of 750 ° C. For quick cooling, the foam mold was removed from the oven. After cooling, the mold was disassembled and the foam panel was removed from it. The density of the foam layer of the obtained panel was 0.62 g / cm 3 . The panel size was 900 × 300 × 20 mm. The resulting panel was subjected to mechanical compression tests, which showed a compressive strength of 28 MPa (σ value 0.2 ).
Таким образом, в примере 2 реализован способ получения пеноалюминиевой панели из вторичного сырья, которое было измельчено в высокоэнергетической планетарной мельнице в воздушной атмосфере.Thus, in example 2, a method for producing a foam aluminum panel from recycled materials, which was ground in a high-energy planetary mill in an air atmosphere, was implemented.
Полученная механическая прочность существенно превысила изделие, описание в примере 1.The resulting mechanical strength significantly exceeded the product, the description in example 1.
Приведенные примеры реализации изобретения обеспечивают возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.The examples of implementation of the invention provide the possibility of realizing the purpose of the invention and achieving the specified technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.
Реализация изобретения позволит получать материалы для применения в строительстве, транспорте и машиностроении с уровнем производственных затрат, позволяющих заместить существующие конкурирующие материалы.The implementation of the invention will allow to obtain materials for use in construction, transport and mechanical engineering with a level of production costs, allowing to replace existing competing materials.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145791/02A RU2450892C1 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145791/02A RU2450892C1 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450892C1 true RU2450892C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010145791/02A RU2450892C1 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450892C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200647C1 (en) * | 2001-07-17 | 2003-03-20 | Литвинцев Александр Иванович | Method for making porous semifinished products of aluminium alloy powders |
| RU2202443C2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Method for making semifinished products of foamed aluminum |
| WO2006005150A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Serguei Vatchiants | Processes for production of foamed aluminum bodies from coated aluminum powder |
| RU2335379C1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Method of porous materials production from aluminium alloys |
| CA2326784C (en) * | 1998-04-09 | 2009-12-22 | Mepura Metallpulvergesellschaft Mbh Ranshofen | Method for producing forms and foamed metal forms |
-
2010
- 2010-11-11 RU RU2010145791/02A patent/RU2450892C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2326784C (en) * | 1998-04-09 | 2009-12-22 | Mepura Metallpulvergesellschaft Mbh Ranshofen | Method for producing forms and foamed metal forms |
| RU2202443C2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" | Method for making semifinished products of foamed aluminum |
| RU2200647C1 (en) * | 2001-07-17 | 2003-03-20 | Литвинцев Александр Иванович | Method for making porous semifinished products of aluminium alloy powders |
| WO2006005150A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Serguei Vatchiants | Processes for production of foamed aluminum bodies from coated aluminum powder |
| RU2335379C1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Method of porous materials production from aluminium alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104313383B (en) | A kind of preparation method of closed-cell foam composite material of magnesium alloy | |
| JP5520727B2 (en) | Porous metal and method for producing the same | |
| JP6417642B2 (en) | Method for manufacturing a part made of a metal alloy having an amorphous phase | |
| CN102390135A (en) | Preparation method of foamed aluminum sandwich plate | |
| CN102703738A (en) | Preparation method of Al-Ti-B-C quaternary grain refiner | |
| CN114729424B (en) | Weldable aluminium alloy containing Zn as main alloying element for direct metal laser sintering | |
| RU2444416C2 (en) | Method of producing article from foamed aluminium-based laminar composite material | |
| RU2200647C1 (en) | Method for making porous semifinished products of aluminium alloy powders | |
| JP2001515140A (en) | Alloys for producing metal foams using powders containing nucleation additives | |
| WO2006005150A1 (en) | Processes for production of foamed aluminum bodies from coated aluminum powder | |
| EA018035B1 (en) | Method for manufacturing articles from titanium alloys | |
| RU2335379C1 (en) | Method of porous materials production from aluminium alloys | |
| JP6693575B2 (en) | Silicon nitride powder, release agent for polycrystalline silicon ingot, and method for producing polycrystalline silicon ingot | |
| RU2444417C1 (en) | Method of producing article from foamed aluminium-based composite material | |
| WO2020224760A1 (en) | Composition for suppressing the cracking behaviour of h13 steel in direct metal laser sintering processes | |
| RU2450892C1 (en) | Method of producing porous materials (articles) based on aluminium foam from aluminium alloys | |
| CN106041759B (en) | Superhard material products additive raw material composition, additive and preparation method thereof, combined binder and superhard material products | |
| ES2277736B1 (en) | MANUFACTURING PROCEDURE OF AN ALUMINUM SANDWICH PANEL. | |
| CN102560167B (en) | Aluminum alloy and preparation method thereof | |
| CN112941358B (en) | Preparation method of graphene-reinforced Mg-Al-Zn alloy | |
| JP5620658B2 (en) | Method for producing high-strength porous aluminum alloy | |
| Sharma et al. | Development of aluminum metal foam using blowing agent | |
| Guo et al. | Effect of TiH2 particle size on aluminum foam pore structure | |
| RU2032496C1 (en) | Method of obtaining aluminides of transition metals | |
| RU2202443C2 (en) | Method for making semifinished products of foamed aluminum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201112 |