RU2458762C1 - Method of producing porous semis from aluminium alloys - Google Patents
Method of producing porous semis from aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458762C1 RU2458762C1 RU2011113608/02A RU2011113608A RU2458762C1 RU 2458762 C1 RU2458762 C1 RU 2458762C1 RU 2011113608/02 A RU2011113608/02 A RU 2011113608/02A RU 2011113608 A RU2011113608 A RU 2011113608A RU 2458762 C1 RU2458762 C1 RU 2458762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- workpiece
- aluminum alloy
- powders
- billet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам изготовления пористых полуфабрикатов и изделий из порошков алюминиевых сплавов, применяемых в авиа- и судостроении, в производстве наземных транспортных средств, в строительстве и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of powder metallurgy, and in particular to methods for the manufacture of porous semi-finished products and products from powders of aluminum alloys used in aircraft and shipbuilding, in the production of land vehicles, in construction and other industries.
Известно, что пористые полуфабрикаты и изделия, изготовленные из порошков алюминиевых сплавов, обладают уникальным сочетанием физических, технологических и эксплуатационных свойств, а именно малой плотностью, высокими характеристиками прочности и жесткости, способностью поглощать энергию (тепловую, акустическую и электромагнитную), высокими демпфирующими свойствами (поглощение механической энергии), износостойкостью, негорючестью, плавучестью, экологической чистотой. Совокупность указанных свойств дает неограниченные возможности использования пористых полуфабрикатов и изделий в качестве конструкционного материала в различных отраслях промышленности.It is known that porous semi-finished products and products made of aluminum alloy powders have a unique combination of physical, technological and operational properties, namely low density, high strength and stiffness characteristics, the ability to absorb energy (thermal, acoustic and electromagnetic), high damping properties ( absorption of mechanical energy), wear resistance, incombustibility, buoyancy, environmental cleanliness. The combination of these properties gives unlimited opportunities for the use of porous semi-finished products and products as a structural material in various industries.
Широкое применение металлических пен в качестве конструкционного материала предъявляет новый уровень требований к свойствам получаемых полуфабрикатов.The widespread use of metal foams as a structural material presents a new level of requirements for the properties of the resulting semi-finished products.
Однако пористые полуфабрикаты и изделия, получаемые по известным способам из порошков алюминиевых сплавов, обладают одним существенным недостатком, а именно недостаточной однородностью и равномерностью поровой структуры.However, porous semi-finished products and products obtained by known methods from powders of aluminum alloys have one significant drawback, namely, insufficient homogeneity and uniformity of the pore structure.
При этом именно структура порового пространства оказывает существенное влияние на весь комплекс свойств пористых полуфабрикатов и конечных изделий и является одним из важнейших показателей качества.Moreover, it is the structure of the pore space that has a significant impact on the whole range of properties of porous semi-finished products and final products and is one of the most important quality indicators.
Известен способ получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков алюминиевого сплава и порофора, засыпку полученной смеси в емкость, компактирование смеси до получения плотной заготовки, горячую деформацию и высокотемпературную обработку заготовки (патент ФРГ №4101630, МПК B22F 3/18, B22F 3/24, 1991 г.).A known method of producing porous semi-finished products from powders of aluminum alloys, including mixing powders of aluminum alloy and porophore, filling the mixture into a container, compacting the mixture to obtain a dense workpiece, hot deformation and high-temperature processing of the workpiece (German patent No. 4101630, IPC B22F 3/18, B22F 3/24, 1991).
Недостатками указанного способа получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов являются низкий выход годного, низкая производительность процесса, невысокое качество полуфабриката.The disadvantages of this method of obtaining porous semi-finished products from powders of aluminum alloys are low yield, low productivity of the process, low quality of the semi-finished product.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков, относится то, что указанный способ характеризуется получением узкой номенклатуры полуфабрикатов по размеру и форме, длительностью процесса спекания порошковой массы, а полуфабрикаты, изготовленные по указанному способу, характеризуются неоднородностью и неравномерностью поровой структуры.The reasons for the occurrence of the above disadvantages include the fact that the method is characterized by obtaining a narrow range of semi-finished products in size and shape, the duration of the sintering process of the powder mass, and semi-finished products made by the specified method are characterized by heterogeneity and uneven pore structure.
Известен способ получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков алюминиевого сплава и порофора с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в емкость, уплотнение смеси, компактирование смеси до получения плотной заготовки, прокатку заготовки при температурах ниже температуры солидуса алюминиевого сплава, высокотемпературную обработку заготовки в форме и охлаждение (патент РФ №2200647, МПК B22F 3/11, B22F 3/08, 2003 г.).A known method of producing porous semi-finished products from powders of aluminum alloys, including mixing powders of aluminum alloy and porophore with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of the aluminum alloy, filling the mixture into a container, compacting the mixture, compacting the mixture to obtain a dense workpiece, rolling the workpiece at temperatures below solidus temperature of the aluminum alloy, high-temperature processing of the workpiece in the mold and cooling (RF patent No. 2200647, IPC B22F 3/11, B22F 3/08, 2003).
Недостатками указанного способа получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов являются значительная трудоемкость и энергоемкость процесса, недостаточно высокое качество полуфабрикатов, высокая себестоимость изготовления полуфабриката.The disadvantages of this method of obtaining porous semi-finished products from powders of aluminum alloys are the significant complexity and energy consumption of the process, the insufficient quality of the semi-finished products, the high cost of manufacturing the semi-finished product.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков, относится то, что указанный способ характеризуется наличием дополнительных энергозатратных операций, таких как механическое легирование, использованием дополнительных ингредиентов для приготовления смеси порошков, использованием дорогостоящего оборудования, а полуфабрикаты, изготовленные по указанному способу, характеризуются недостаточной однородностью и равномерностью поровой структуры.The reasons for the occurrence of the above disadvantages include the fact that this method is characterized by the presence of additional energy-consuming operations, such as mechanical alloying, using additional ingredients to prepare a powder mixture, using expensive equipment, and semi-finished products made by the specified method are characterized by insufficient uniformity and the uniformity of the pore structure.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков алюминиевого сплава и порофора с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в емкость, уплотнение смеси, компактирование смеси до получения плотной заготовки, прессование и прокатку заготовки при температурах ниже температуры солидуса алюминиевого сплава, высокотемпературную обработку заготовки в форме и охлаждение (патент РФ №2154548, МПК B22F 3/00, B22F 3/18, 2000 г.).The closest method of the same purpose to the claimed invention by the set of essential features is a method for producing porous semi-finished products from aluminum alloy powders, comprising mixing aluminum alloy and porophore powders with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of the aluminum alloy, filling the resulting mixture into a container, compaction of the mixture , compacting the mixture to obtain a dense preform, pressing and rolling the preform at temperatures below the solidus temperature of aluminum alloy, high-temperature processing of the workpiece in the mold and cooling (RF patent No. 2154548, IPC B22F 3/00, B22F 3/18, 2000).
Недостатками указанного способа получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, принятого за прототип, являются недостаточно высокое качество полуфабриката.The disadvantages of this method of obtaining porous semi-finished products from powders of aluminum alloys, adopted as a prototype, are not high enough quality semi-finished product.
К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков, относится то, что полуфабрикаты, изготовленные по указанному способу, характеризуются недостаточной однородностью и равномерностью поровой структуры.The reasons for the occurrence of the above disadvantages include the fact that the semi-finished products made by this method are characterized by insufficient homogeneity and uniformity of the pore structure.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, свободного от недостатков, перечисленных выше и присущих известным техническим решениям.The problem to which the invention is directed, is to create a method for producing porous semi-finished products from powders of aluminum alloys, free from the disadvantages listed above and inherent in known technical solutions.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в получении пористых полуфабрикатов высокого качества, характеризующихся равномерной и однородной структурой, при повышении экономичности технологии, снижении себестоимости изготовления полуфабрикатов.The technical result achieved by using the present invention is to obtain porous semi-finished products of high quality, characterized by a uniform and uniform structure, while increasing the efficiency of the technology, reducing the cost of manufacturing semi-finished products.
Поставленная задача с достижением упомянутого технического результата решается тем, что в известном способе получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов, включающем смешивание порошков алюминиевого сплава и порофора с температурой разложения, превышающей температуру солидуса-ликвидуса алюминиевого сплава, засыпку полученной смеси в емкость, уплотнение смеси, компактирование смеси до получения плотной заготовки, прессование и прокатку заготовки при температурах ниже температуры солидуса алюминиевого сплава, высокотемпературную обработку заготовки в форме и охлаждение, особенность заключается в том, что порошок алюминиевого сплава перед смешиванием окисляют до образования в нем окисных фаз в количестве 4-10 мас.%, прессование заготовки проводят со скоростью истечения 0,5-1,5 м/мин и коэффициентом вытяжки не менее 15, после чего прокатку заготовки проводят в направлении, перпендикулярном оси прессования заготовки, со степенью деформации 50-90%.The problem is achieved with the achievement of the aforementioned technical result is solved by the fact that in the known method for producing porous semi-finished products from aluminum alloy powders, comprising mixing aluminum alloy and porophore powders with a decomposition temperature exceeding the solidus-liquidus temperature of the aluminum alloy, filling the resulting mixture into a container, compacting the mixture, compacting the mixture to obtain a dense billet, pressing and rolling the billet at temperatures below the solidus temperature of the aluminum alloy, in high-temperature processing of the billet in the mold and cooling, the feature is that the aluminum alloy powder is oxidized before mixing to form oxide phases in it in an amount of 4-10 wt.%, the billet is pressed at a flow rate of 0.5-1.5 m / min and a drawing coefficient of at least 15, after which the rolling of the workpiece is carried out in the direction perpendicular to the axis of pressing the workpiece, with a degree of deformation of 50-90%.
Как известно, сущность процесса изготовления пористых материалов из металлических порошков состоит во вспенивании в процессе высокотемпературной обработки заготовки из смеси металлического порошка и порофора (порообразователя), причем температура активного разложения порофора должна находиться в диапазоне температур солидуса-ликвидуса порошка металла, сопровождающемся разложением порофора с выделением большого количества газа, вызывающего появление пористости в объеме жидкого металла, последующим охлаждением и затвердеванием материала с остаточной пористостью.As is known, the essence of the process of manufacturing porous materials from metal powders consists in foaming during the high-temperature processing of a workpiece from a mixture of metal powder and porophore (pore former), the temperature of the active decomposition of the porophore must be in the temperature range of solidus-liquidus of the metal powder, accompanied by the decomposition of the porophore with the release a large amount of gas, causing porosity in the volume of the liquid metal, followed by cooling and solidification Therians with residual porosity.
Нами установлено, что образующаяся в процессе высокотемпературной обработки заготовки металлическая пена представляет собой метастабильную многофазную неравновесную систему, стремящуюся к разрушению.We found that the metal foam formed during the high-temperature processing of the workpiece is a metastable multiphase nonequilibrium system, tending to destruction.
При этом структура порового пространства, формирующаяся в процессе вспенивания посредством высокотемпературной обработки и последующего охлаждения, - один из важнейших показателей качества пористого материала. Проведенные исследования показали, что распределение газовых пор в объеме материала оказывает существенное влияние на свойства конечных пористых полуфабрикатов. Чем однороднее размер пор и равномернее их распределение в объеме материала, тем выше прочностные и пластические свойства материала и ниже анизотропия свойств в продольном и поперечном направлениях.Moreover, the structure of the pore space, which is formed in the process of foaming by high-temperature processing and subsequent cooling, is one of the most important indicators of the quality of the porous material. Studies have shown that the distribution of gas pores in the volume of the material has a significant effect on the properties of the final porous semi-finished products. The more uniform the pore size and the more uniform their distribution in the bulk of the material, the higher the strength and plastic properties of the material and the lower the anisotropy of the properties in the longitudinal and transverse directions.
Нами было установлено, что окисные фазы порошка алюминиевого сплава, включающие в свой состав Al2O3, MgO, CuO и прочие соединения, представленные в виде тонких пленок на поверхности частиц алюминиевого порошка, являются эффективными стабилизаторами металлической пены, предотвращающими процесс слияния ячеек, утончения стенок ячеек и гравитационного дренирования и обеспечивающими однородный размер пор и их равномерное распределение в объеме вспененного металла.We found that the oxide phases of the aluminum alloy powder, including Al 2 O 3 , MgO, CuO and other compounds represented in the form of thin films on the surface of aluminum powder particles, are effective stabilizers of the metal foam, preventing the process of cell fusion, thinning cell walls and gravity drainage and providing a uniform pore size and their uniform distribution in the volume of the foamed metal.
Нами установлено, что для достижения указанного эффекта стабилизации алюминиевой пены достаточно, чтобы окисные фазы алюминиевого сплава присутствовали в порошке алюминиевого сплава в количестве 5-10 мас.%.We found that in order to achieve the indicated effect of stabilization of aluminum foam, it is enough that the oxide phases of the aluminum alloy are present in the amount of aluminum alloy powder in an amount of 5-10 wt.%.
В получаемых промышленным способом порошках алюминиевого сплава путем распыления расплава инертным газом, используемых как исходное сырье для приготовления смеси с порофором, содержание окисных фаз находится в пределах 3-4 мас.%, что недостаточно для достижения эффекта стабилизации алюминиевой пены.In industrially obtained powders of aluminum alloy by spraying the melt with an inert gas, used as feedstock for preparing a mixture with porophore, the content of oxide phases is in the range of 3-4 wt.%, Which is insufficient to achieve the effect of stabilization of aluminum foam.
Для окисление порошка алюминиевого сплава, с целью увеличения в нем окисных фаз до содержания в количестве 5-10 мас.%, могут использоваться различные физические и химические методы. На наш взгляд, наиболее простым и эффективным способом повышения содержания окисных фаз в порошке алюминиевого сплава до требуемых пределов является термическое окисление, включающее в себя нагрев порошка алюминиевого сплава до температуры в пределах 450-500°С и выдержку его в течение 4-6 часов.Various physical and chemical methods can be used to oxidize the powder of the aluminum alloy, in order to increase the oxide phases in it to a content of 5-10 wt.%. In our opinion, the most simple and effective way to increase the content of oxide phases in the aluminum alloy powder to the required limits is thermal oxidation, which includes heating the aluminum alloy powder to a temperature in the range of 450-500 ° C and holding it for 4-6 hours.
Снижение содержания окисных фаз в порошке алюминиевого сплава ниже 5 мас.% не обеспечивает эффекта стабилизации алюминиевой пены, а повышение содержание окисных фаз в порошке алюминиевого сплава свыше 10 мас.% приводит к снижению пластичности порошка алюминиевого сплава и, как следствие, к образованию трещин в процессе последующей деформации заготовки и наличию дефектов структуры порового пространства вспененного полуфабриката.A decrease in the content of oxide phases in the aluminum alloy powder below 5 wt.% Does not provide the effect of stabilizing the aluminum foam, and an increase in the content of oxide phases in the powder of aluminum alloy over 10 wt.% Leads to a decrease in the ductility of the powder of the aluminum alloy and, as a result, cracking in the process of subsequent deformation of the workpiece and the presence of defects in the structure of the pore space of the foamed semi-finished product.
Другая особенность способа заключается в том, что с целью обеспечения измельчения и равномерного распределения частиц окисных фаз в объеме заготовки, а также иных компонентов смеси, прессование проводят со скоростью истечения 0,5-1,5 м/мин и коэффициентом вытяжки не менее 15, после чего прокатку заготовки проводят в направлении, перпендикулярном оси прессования заготовки, со степенью деформации 50-90%.Another feature of the method is that in order to ensure grinding and uniform distribution of particles of oxide phases in the volume of the workpiece, as well as other components of the mixture, pressing is carried out with a flow rate of 0.5-1.5 m / min and a draw ratio of at least 15, after which the rolling of the workpiece is carried out in the direction perpendicular to the axis of pressing the workpiece, with a degree of deformation of 50-90%.
Указанные скорость истечения в пределах 0,5-1,5 м/мин и коэффициент вытяжки не менее 15 при прессовании и степень деформации в пределах 50-90% при прокатке способствуют эффективному измельчению окисных пленок на поверхности частиц алюминиевого порошка (до тонких, менее 100 нм, металлоокисных волокон), а деформация при прокатке в направлении, перпендикулярном направлению оси прессования, обеспечивает выравнивание распределения этих частиц в алюминиевой матрице заготовки за счет значительных сдвиговых деформаций при течении металла в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, активизирующих диффузионные процессы.The indicated flow rate in the range of 0.5-1.5 m / min and a drawing ratio of at least 15 during pressing and a degree of deformation in the range of 50-90% during rolling contribute to the effective grinding of oxide films on the surface of aluminum powder particles (to thin, less than 100 nm, metal oxide fibers), and the deformation during rolling in the direction perpendicular to the direction of the extrusion axis ensures equalization of the distribution of these particles in the aluminum matrix of the workpiece due to significant shear deformations when the metal flows in two ways but perpendicular planes, activating diffusion processes.
Нижние пределы коэффициента вытяжки при прессовании и степени деформации при прокатке обусловлены минимальными величинами деформации, при которой обеспечивается частичное разрушение окисленной поверхности частиц порошка. Превышение верхних пределов коэффициента вытяжки при прессовании и степени деформации при прокатке, а также рекомендованных скоростей истечения металла ведет к образованию дефектов в структуре заготовки, что негативно сказывается при их вспенивании.The lower limits of the extrusion coefficient during pressing and the degree of deformation during rolling are due to the minimum values of deformation, at which partial destruction of the oxidized surface of the powder particles is ensured. Exceeding the upper limits of the extrusion coefficient during pressing and the degree of deformation during rolling, as well as the recommended flow rates of the metal, leads to the formation of defects in the structure of the workpiece, which negatively affects their foaming.
Кроме того, с целью синхронизации в объеме заготовки процессов разложения порофора с выделением газа и перехода порошка алюминиевого сплава в твердожидкую фазу нагрев при высокотемпературной обработке заготовки предпочтительно проводить равномерно, с перепадом температур по заготовке не более 3°С.In addition, in order to synchronize the processes of porophore decomposition with gas evolution in the volume of the workpiece and the transition of the aluminum alloy powder to the solid-liquid phase, it is preferable to uniformly heat up the workpiece during high-temperature processing, with a temperature drop across the workpiece of not more than 3 ° C.
С целью фиксации структуры порового пространства предпочтительно проводить ускоренное охлаждение пористого полуфабриката со скоростью 0,5-10°С/сек.In order to fix the structure of the pore space, it is preferable to carry out accelerated cooling of the porous semi-finished product at a speed of 0.5-10 ° C / sec.
Сочетание в способе получения пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов указанных выше содержания окисных фаз в составе порошка алюминиевого сплава и режимов горячей деформации заготовки позволяет достичь требуемой структуры порового пространства полуфабриката и снизить анизотропию свойств в продольном и поперечном направлениях пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов.The combination in the method for producing porous semi-finished products from aluminum alloy powders of the above-mentioned content of oxide phases in the composition of the aluminum alloy powder and the hot deformation of the workpiece allows us to achieve the desired pore space structure of the semi-finished product and to reduce the anisotropy of properties in the longitudinal and transverse directions of porous semi-finished products from aluminum alloy powders.
Кроме того, используемый способ обеспечивает пассивацию порошка для исключения самопроизвольного возгорания самой мелкой фракции в процессе обработки, а также позволяет повысить прочность, твердость и коррозионные свойства полученных полуфабрикатов.In addition, the method used provides the passivation of the powder to prevent spontaneous ignition of the smallest fraction during processing, and also improves the strength, hardness and corrosion properties of the obtained semi-finished products.
Примеры реализации изобретенияExamples of the invention
Пример №1. Порошок алюминиевого сплава марки 1160 (температура ликвидуса 643-645°С) в количестве 260 кг нагревали в течение 6 часов при температуре 470°С. После чего смешали окисленный порошок с содержанием окисных фаз 6% с 2,86 кг порофора TiH2 (температура разложения 690°С). Смесь порошков засыпали в неразборную емкость из алюминиевого сплава АД1 диаметром 410 мм, высотой 1300 мм и производили виброуплотнение, по окончании которого плотность порошка в гильзе составила 1,56 г/см3.Example No. 1. The powder of aluminum alloy grade 1160 (liquidus temperature 643-645 ° C) in the amount of 260 kg was heated for 6 hours at a temperature of 470 ° C. Then mixed the oxidized powder with a content of oxide phases of 6% with 2.86 kg of porophore TiH 2 (decomposition temperature 690 ° C). A mixture of powders was poured into a non-separable container made of aluminum alloy AD1 with a diameter of 410 mm, a height of 1300 mm and vibro-compaction was performed, after which the density of the powder in the sleeve was 1.56 g / cm 3 .
Горячее компактирование порошка в алюминиевой гильзе проводили на горизонтально-гидравлическом прессе усилием 50 мН при температуре 450-470°С. В результате данной операции получили брикет, относительная плотность которого составила 0,98.Hot compaction of the powder in an aluminum sleeve was carried out on a horizontal hydraulic press with a force of 50 mN at a temperature of 450-470 ° C. As a result of this operation, a briquette with a relative density of 0.98 was obtained.
Затем брикет выгрузили из пресса и нагрели до температуры 450-470°С.Then the briquette was unloaded from the press and heated to a temperature of 450-470 ° C.
Прессование производилось в контейнере диаметром 420 мм с использованием одноочковой матрицы с профилем сечения 22×270 мм. Скорость истечения металла при прессовании составила 0,5-0,6 м/мин. Коэффициент вытяжки 23,3. Полученную полосу разрезали на мерные заготовки длиной 1000 мм.Pressing was carried out in a container with a diameter of 420 mm using a single-point matrix with a section profile of 22 × 270 mm. The flow rate of the metal during pressing was 0.5-0.6 m / min. The drawing ratio is 23.3. The resulting strip was cut into measuring blanks 1000 mm long.
Три мерные заготовки размером 22×270×1000 мм каждая нагревали до температуры 450-470°С и прокатывали на листы и плиты. Прокатку заготовок проводили в направлении, перпендикулярном оси прессования, в следующем порядке, 1 заготовку с высоты 22 мм до высоты 10 мм, степень деформации составила 55%, 1 заготовку с высоты 22 мм до высоты 5 мм, степень деформации составила 77%, 1 заготовку с высоты 22 мм высоты 3 мм, степень деформации составила 86%.Three dimensional blanks measuring 22 × 270 × 1000 mm each were heated to a temperature of 450-470 ° C and rolled onto sheets and plates. The blanks were rolled in the direction perpendicular to the pressing axis, in the following order, 1 blank from a height of 22 mm to a height of 10 mm, the degree of deformation was 55%, 1 blank from a height of 22 mm to a height of 5 mm, the degree of deformation was 77%, 1 blank from a height of 22 mm, a height of 3 mm, the degree of deformation was 86%.
Далее катанные заготовки разрезали на мерные заготовки 10×500×500 мм, 5×500×500 мм, 3×500×500 мм, каждую из которых поместили в замкнутую форму размерами, соответствующими заготовкам, и подвергали высокотемпературной обработке при температуре 720°С. Нагрев производили равномерно с максимальным перепадом температур по заготовке не более 2°С. После достижения указанной температуры производилась выдержка вспененной заготовки в печи до полного заполнения формы. Для фиксации структуры порового пространства производили ускоренное охлаждение полученных плит со скоростью 1,5-2°С/сек.Next, rolled billets were cut into measuring billets 10 × 500 × 500 mm, 5 × 500 × 500 mm, 3 × 500 × 500 mm, each of which was placed in a closed shape with dimensions corresponding to the billets, and subjected to high-temperature processing at a temperature of 720 ° C. Heating was carried out uniformly with a maximum temperature difference in the workpiece of not more than 2 ° C. After reaching the indicated temperature, the foamed billet was held in the furnace until the mold was completely filled. To fix the structure of the pore space, accelerated cooling of the resulting plates was carried out at a speed of 1.5-2 ° C / s.
Были получены пористые плиты размерами 40×500×500 мм, 30×500×500 мм, 20×500×500 мм, плотностью 0,6-0,8 г/см3. Полученные полуфабрикаты характеризовались однородной поровой структурой и равномерным распределением пор, а также ровной поверхностью листов.Porous plates with dimensions of 40 × 500 × 500 mm, 30 × 500 × 500 mm, 20 × 500 × 500 mm, and a density of 0.6-0.8 g / cm 3 were obtained. The resulting semi-finished products were characterized by a uniform pore structure and uniform pore distribution, as well as a flat surface of the sheets.
Пример №2Example No. 2
Порошок вторичного алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si-Cu (температура ликвидус 640-645°С) в количестве 700 кг нагревали в течение 4 часов при температуре 500°С. После чего смешали окисленный порошок с содержанием окисных фаз 7% с 7,7 кг порофора TiH2 (температура разложения 690°С).The powder of the secondary aluminum alloy of the Al-Mg-Si-Cu system (liquidus temperature 640-645 ° C) in an amount of 700 kg was heated for 4 hours at a temperature of 500 ° C. Then mixed the oxidized powder with a content of oxide phases of 7% with 7.7 kg of porophore TiH 2 (decomposition temperature 690 ° C).
Смесь порошков засыпали в неразборную емкость из алюминиевого сплава АД1 диаметром 640 мм и высотой 1400 мм и производили виброуплотнение, по окончании которого плотность порошка в гильзе составила 1,56 г/см3.A mixture of powders was poured into a non-separable container made of aluminum alloy AD1 with a diameter of 640 mm and a height of 1400 mm and produced vibro-compaction, after which the density of the powder in the sleeve was 1.56 g / cm 3 .
Горячее компактирование порошка в алюминиевых гильзах производили на горизонтально-гидравлическом прессе усилием 120 мН при температуре 450-470°С. В результате данной операции получили брикет с относительной плотностью 0,99.Hot compaction of the powder in aluminum sleeves was carried out on a horizontal-hydraulic press with a force of 120 mN at a temperature of 450-470 ° C. As a result of this operation, a briquette with a relative density of 0.99 was obtained.
Затем брикет выгрузили из пресса и нагрели до температуры 450-470°С.Then the briquette was unloaded from the press and heated to a temperature of 450-470 ° C.
Последующее прессование производили в контейнере диаметром 650 мм с использованием двухочковой матрицы с сечением 20×400 мм. Скорость истечения металла при прессовании 0,7-0,8 м/мин. Коэффициент вытяжки составил 20,7. Полученные полосы разрезали на мерные заготовки длиной 1000 мм.Subsequent pressing was performed in a container with a diameter of 650 mm using a two-point matrix with a cross section of 20 × 400 mm. The flow rate of the metal during pressing is 0.7-0.8 m / min. The hood ratio was 20.7. The resulting strips were cut into measuring blanks 1000 mm long.
Отпрессованные полосы 20×400×1000 мм нагревали до температуры 450-470°С и прокатывали на листы и плиты. Прокатку заготовок проводили в направлении, перпендикулярном оси прессования.The pressed strips of 20 × 400 × 1000 mm were heated to a temperature of 450-470 ° C and rolled onto sheets and plates. The blanks were rolled in a direction perpendicular to the pressing axis.
Полученные заготовки высотой 10 мм собрали в пакет с листами 6061 и совместно прокатали. Получили плакированные с двух сторон листы, плакирующие слои из сплава 6061 сверху и снизу высотой 3 мм и слой из смеси порошков алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si-Cu и порофора высотой 4 мм в середине.The resulting workpieces with a height of 10 mm were collected in a bag with sheets 6061 and rolled together. Got clad sheets on both sides, cladding layers of 6061 alloy on top and bottom with a height of 3 mm and a layer of a mixture of powders of an aluminum alloy of the Al-Mg-Si-Cu system and a porophore of 4 mm high in the middle.
В дальнейшем порезанные в меру плакированные заготовки поместили в замкнутую форму размерами, соответствующими заготовкам, и подвергали высокотемпературной обработке при температуре 720°С. Нагрев производили равномерно с максимальным перепадом температур по заготовке не более 3°С. После достижения указанной температуры производилась выдержка вспененной заготовки в печи до полного заполнения формы. Для фиксации структуры производили ускоренное охлаждение полученных плит со скоростью 2-3°С/с.Subsequently, clad billets cut to the best extent were placed in a closed shape with the dimensions corresponding to the billets and subjected to high-temperature processing at a temperature of 720 ° C. Heating was carried out uniformly with a maximum temperature difference over the workpiece of not more than 3 ° C. After reaching the indicated temperature, the foamed billet was held in the furnace until the mold was completely filled. To fix the structure, accelerated cooling of the resulting plates was carried out at a rate of 2-3 ° C / s.
Были получены плакированные с двух сторон пористые плиты (сэндвич-панели) с размерами 20×500×500 мм. Поровая структура плакированных панелей характеризуется однородностью и равномерностью распределения пор.Porous slabs (sandwich panels) with dimensions of 20 × 500 × 500 mm were clad on both sides. The pore structure of the clad panels is characterized by uniformity and uniformity of pore distribution.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113608/02A RU2458762C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method of producing porous semis from aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011113608/02A RU2458762C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method of producing porous semis from aluminium alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2458762C1 true RU2458762C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011113608/02A RU2458762C1 (en) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | Method of producing porous semis from aluminium alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458762C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1177711A (en) * | 1967-07-31 | 1970-01-14 | Olin Mathieson | Method of making Sheet Metal Panel |
| RU2085339C1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-07-27 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Method for obtaining porous semi-finished products from aluminum alloy powders |
| RU2154548C1 (en) * | 1999-03-18 | 2000-08-20 | Арбузова Лариса Алексеевна | Method of producing porous semifinished and finished products from powders of aluminum alloys (versions) |
| US7105127B2 (en) * | 2001-01-16 | 2006-09-12 | Ags Taron Technologies Inc. | Method for production of metal foam or metal-composite bodies with improved impact, thermal and sound absorption properties |
-
2011
- 2011-04-07 RU RU2011113608/02A patent/RU2458762C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1177711A (en) * | 1967-07-31 | 1970-01-14 | Olin Mathieson | Method of making Sheet Metal Panel |
| RU2085339C1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-07-27 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Method for obtaining porous semi-finished products from aluminum alloy powders |
| RU2154548C1 (en) * | 1999-03-18 | 2000-08-20 | Арбузова Лариса Алексеевна | Method of producing porous semifinished and finished products from powders of aluminum alloys (versions) |
| US7105127B2 (en) * | 2001-01-16 | 2006-09-12 | Ags Taron Technologies Inc. | Method for production of metal foam or metal-composite bodies with improved impact, thermal and sound absorption properties |
| EP1379346B1 (en) * | 2001-01-16 | 2007-08-08 | Ags Taron Investments Inc. | Foamable or foamed metal pellets, parts and panels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hassani et al. | Production of graded aluminum foams via powder space holder technique | |
| Michailidis et al. | Establishment of process parameters for producing Al-foam by dissolution and powder sintering method | |
| EP1379346B1 (en) | Foamable or foamed metal pellets, parts and panels | |
| CN104818401B (en) | Prepare the friction stir welding method of closed-cell foam metal | |
| CN104550972B (en) | Preparation method of special-shaped aluminum foam irregular parts | |
| US20020112838A1 (en) | Production of large-area metallic integral foams | |
| Huo et al. | Preparation of open-celled aluminum foams by counter-gravity infiltration casting | |
| Sazegaran et al. | Effects of copper content on microstructure and mechanical properties of open-cell steel foams | |
| RU2200647C1 (en) | Method for making porous semifinished products of aluminium alloy powders | |
| Papadopoulos et al. | The use of dolomite as foaming agent and its effect on the microstructure of aluminium metal foams—Comparison to titanium hydride | |
| Matsumoto et al. | Filling of surface pores of aluminum foam with polyamide by selective laser melting for improvement in mechanical properties | |
| Kanetake et al. | Foaming behavior of aluminum precursor produced from machined chip waste | |
| CN102653000A (en) | Manufacturing method of chromium-aluminum ceramic alloy plate for neutron absorption shielding of nuclear power reactor | |
| RU2444416C2 (en) | Method of producing article from foamed aluminium-based laminar composite material | |
| RU2335379C1 (en) | Method of porous materials production from aluminium alloys | |
| RU2458762C1 (en) | Method of producing porous semis from aluminium alloys | |
| Surace et al. | Investigation and comparison of aluminium foams manufactured by different techniques | |
| RU2193948C2 (en) | Method for making porous metal and articles of such metal | |
| CA3077575A1 (en) | Method for foaming metal in a liquid bath | |
| RU2444417C1 (en) | Method of producing article from foamed aluminium-based composite material | |
| Surace et al. | Experimental analysis of the effect of control factors on aluminium foam produced by powder metallurgy. | |
| RU2582846C2 (en) | Method of producing granules of foam metals | |
| RU2154548C1 (en) | Method of producing porous semifinished and finished products from powders of aluminum alloys (versions) | |
| Ganin et al. | New foaming agents for aluminum foams | |
| US20090165981A1 (en) | Process For Recycling Light Metal Parts |