RU2486988C2 - Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав - Google Patents
Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486988C2 RU2486988C2 RU2011116736/02A RU2011116736A RU2486988C2 RU 2486988 C2 RU2486988 C2 RU 2486988C2 RU 2011116736/02 A RU2011116736/02 A RU 2011116736/02A RU 2011116736 A RU2011116736 A RU 2011116736A RU 2486988 C2 RU2486988 C2 RU 2486988C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- fibers
- composite material
- crucible
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. Способ включает пропитку алюминиевым расплавом волокон углеродной ткани. Расплав 1 заливают в тигель 2, который устанавливают на индуктор 3, подключенный к магнитно-импульсной установке. Над тиглем размещают углеродную ткань 4. В результате взаимодействия вихревых токов в расплаве и магнитного поля возникает сила, отталкивающая расплав от индуктора. Расплав проникает в межволоконные пространства ткани. Метание скоростного потока расплава приводит к улучшению смачиваемости металла матрицы и армирующих волокон и обеспечивает улучшение качества получаемого композиционного материала. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов.
Известен способ получения композиционного материала на основе матрицы из алюминиевого сплава, армированной углеродными волокнами, методом непрерывного литья (см. Шоршоров, М.Х. Волокнистые композиционные материалы. - М.: Машиностроение, 1981. - 272 с. С.156). Суть метода состоит в том, что углеродные волокна протягиваются через расплав алюминия или его сплава. Данным методом могут быть получены полуфабрикаты композиционного материала любой конструктивной формы с постоянным поперечным сечением.
К недостаткам этого способа относят нетехнологичность волокон углерода, их малый диаметр (6-10 мкм), хрупкость, высокую реакционную способность и плохую смачиваемость алюминиевыми расплавами при температурах ниже 1030°C.
Для улучшения смачиваемости матричным расплавом углеродных волокон существует способ изготовления композиционного материала с использованием технологических и барьерных покрытий (патент SU №1817913, МПК C22C 1/09, B22D 19/14, 1995 г.).
Недостатком данного способа является значительное усложнение технологического процесса изготовления композиционного материала,
Так же известны способы получения композиционного материала различными методами пропитки: нагревом формы, содержащей волокна и материал матрицы в виде фольги, порошка или покрытия на волокнах до или выше температуры плавления материала матрицы с последующей опрессовкой формы; погружением в расплав или заливкой расплава в форму в вакууме, в защитной среде или на воздухе; вакуумным всасыванием расплава; подачей расплава в форму под давлением; центробежным литьем; плазменным напылением матричного материала на волокна композита (Костиков В.И., Варенков А.Н. Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов, армированных углеродными волокнами. - М.: «Интермет Инжиниринг», 2000. - 446 с.). Для всех вариантов пропитки общим является наличие литейной формы с фиксированными в ней волокнами.
Недостатком данного способа является большая длительность процесса по сравнению с непрерывным литьем, в связи с чем волокна должны иметь высокую стойкость в металлических расплавах.
Наиболее близким техническим решением является способ пропитки волокон матричным материалом под давлением (Патент RU 2392090, МПК B22D 19/14, C22C 47/00, заявл. 16.09.2008, опубл. 20.06.2010). Способ заключается в следующем: из неметаллического волокна изготавливают преформу методом вакуумного фильтрования. Размещают преформу в пресс-форме, дно которой выполнено перфорированным. Уплотняют преформу с одновременным удалением воды через перфорированное дно. Сжатую преформу фиксируют в пресс-форме, сушат и заливают расплавом матричного металла. Использование пресс-формы с перфорированным дном и фиксирующими элементами позволяет совместить в одной оснастке несколько операций технологического цикла: (уплотнение, сушку, заливку и пропитку матричным расплавом), снизив при этом время и стоимость процесса, а также обеспечить целостность волокон и плотную беспористую структуру получаемого композиционного материала. Пропитка под давлением методом направленной кристаллизации позволяет избежать усадочной пористости матричного материала. В качестве неметаллического волокна используют дискретные волокна углерода, оксида алюминия или карбида кремния, в качестве матричного металла используют алюминий, магний, цинк, олово, свинец или их сплавы. Обеспечивается получение композитного материала, обладающего высокой теплопроводностью, низким коэффициентом термического расширения, малым удельным весом.
Недостатком данного способа является сложность подготовки преформы к пропитке, а также необходимость использования специального герметичного оборудования, подвода и отвода газов, поддержания высокой температуры и давления, что не может не сказываться на стоимости изделия.
В основу данного изобретения поставлена задача повысить производительность процесса получения и улучшить качество композиционного материала.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения композиционного материала «алюминий-углеродное волокно», включающий пропитку алюминиевым расплавом волокон углеродной ткани, согласно изобретению пропитку осуществляют метанием скоростного потока расплавленного металла на ткань импульсным магнитным полем. Кроме того, пропитывают не менее одного слоя композиционного материала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема метания расплавленного металла на угольную ткань. На фиг.2 приведена схема получения многослойного композиционного материала методом динамической пропитки. На фиг.3 приведена фотография образца композиционного материала, полученного предложенным способом.
Суть предложенного метода заключается в том, что расплавленный алюминиевый сплав 1 заливают в тигель 2 и помещают его на индуктор 3, над тиглем 2 с расплавом размещают натянутую на специальную оправку углеродную ткань 4.
Пример конкретного исполнения: индуктор 3 подключают к магнитно-импульсной установке. После разряда батареи конденсаторов формируется импульс тока. Проходя через индуктор, импульс тока создает магнитное поле, которое наводит в расплаве вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов в расплаве с магнитным полем индуктора возникает сила, стремящаяся оттолкнуть расплав от индуктора, что обеспечивает метание расплава со скоростью от 10 м/с на углеродную ткань, размещенную на оправке. Происходит динамическое взаимодействие расплава с углеродной тканью, расплав проникает в межволоконные пространства ткани, обеспечивая ее качественную пропитку.
Кроме того, динамическое взаимодействие расплава с тканью приводит к улучшению смачиваемости металла матрицы и армирующих волокон, что обеспечивает улучшение качества получаемого композиционного материала.
Цикл метания может быть многократным.
Claims (1)
- Способ получения композиционного материала «алюминий - углеродное волокно», включающий пропитку алюминиевым расплавом волокон углеродной ткани, отличающийся тем, что осуществляют динамическую пропитку метанием импульсным магнитным полем потока расплава на углеродную ткань.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116736/02A RU2486988C2 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116736/02A RU2486988C2 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011116736A RU2011116736A (ru) | 2012-11-10 |
| RU2486988C2 true RU2486988C2 (ru) | 2013-07-10 |
Family
ID=47321809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116736/02A RU2486988C2 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2486988C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1694674A1 (ru) * | 1989-04-14 | 1991-11-30 | Белорусский Политехнический Институт | Способ получени композиционных электроконтактных материалов |
| RU2276631C2 (ru) * | 2004-08-02 | 2006-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский Электродный завод" | Способ получения углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
| RU2392090C2 (ru) * | 2008-09-16 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения композиционного материала |
-
2011
- 2011-04-27 RU RU2011116736/02A patent/RU2486988C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1694674A1 (ru) * | 1989-04-14 | 1991-11-30 | Белорусский Политехнический Институт | Способ получени композиционных электроконтактных материалов |
| RU2276631C2 (ru) * | 2004-08-02 | 2006-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский Электродный завод" | Способ получения углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
| RU2392090C2 (ru) * | 2008-09-16 | 2010-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения композиционного материала |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011116736A (ru) | 2012-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rajan et al. | Developments in processing of functionally gradient metals and metal–ceramic composites: a review | |
| Hajjari et al. | The effect of applied pressure on fracture surface and tensile properties of nickel coated continuous carbon fiber reinforced aluminum composites fabricated by squeeze casting | |
| RU2571295C1 (ru) | Способ изготовления композиционных материалов | |
| CN102021503B (zh) | 一种连续纤维增强金属基复合材料的制备方法 | |
| CN109648082A (zh) | 一种钛镍形状记忆合金的4d打印方法及应用 | |
| Fu et al. | An investigation on selective laser melting of Al-Cu-Fe-Cr quasicrystal: From single layer to multilayers | |
| CN101225502A (zh) | 纤维增强金属间化合物复合材料及其制备成型的方法 | |
| CN109371356A (zh) | 一种渗铜工艺及其制备的渗铜材料与应用 | |
| CN102286709A (zh) | 一种连续纤维增强金属基复合材料型材的制备方法 | |
| CN112974773B (zh) | 一种压力浸渗制备高强塑性铍铝复合材料的方法 | |
| CN104174831A (zh) | 一种高体积分数增强相钛基复合材料铸件的铸造方法 | |
| US20160319410A1 (en) | Device for producing a composite component formed from carbon fibers coated with pyrolytic carbon | |
| CN108546892A (zh) | 一种铝基碳纤维增强复合材料的电磁脉冲成形装置及方法 | |
| Rajan et al. | Formation of solidification microstructures in centrifugal cast functionally graded aluminium composites | |
| RU2486988C2 (ru) | Способ получения композиционного материала динамическим воздействием импульсного магнитного поля на расплав | |
| Kumar et al. | Conventional and 3D printing technology for the manufacturing of metal-matrix composite: a study | |
| RU2392090C2 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
| Li et al. | Effects of Thermal History and Isostatic Pressing on the Microstructure Evolution of Metallic Components Manufactured by Selective Laser Melting (SLM). | |
| CN103710561B (zh) | 一种可调节基体相和增强相组成的多孔陶瓷/金属双连续相复合材料的制备方法 | |
| Raghunandan et al. | Processing of primary silicon and Mg2Si reinforced hybrid functionally graded aluminum composites by centrifugal casting | |
| Lianxi et al. | Development of the technique of extrusion directly following infiltration for the manufacturing of metal-matrix composites | |
| CN101629272B (zh) | 一种制备连续纤维局部增强铝合金零件的方法 | |
| Manu et al. | Synthesis of porous SiC preform and squeeze infiltration processing of Aluminium-SiC Metal ceramic composites | |
| CN103710562B (zh) | 一种多孔陶瓷/金属双连续相复合材料的制备方法 | |
| Etemadi | Effect of processing parameters and matrix shrinkage on porosity formation during synthesis of metal matrix composites with dual-scale fiber reinforcements using pressure infiltration process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20121114 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20130123 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200428 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210624 |