RU2499849C1 - Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония - Google Patents
Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499849C1 RU2499849C1 RU2012122675/02A RU2012122675A RU2499849C1 RU 2499849 C1 RU2499849 C1 RU 2499849C1 RU 2012122675/02 A RU2012122675/02 A RU 2012122675/02A RU 2012122675 A RU2012122675 A RU 2012122675A RU 2499849 C1 RU2499849 C1 RU 2499849C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- zirconium oxide
- composite material
- magnesium alloy
- aluminium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов, упрочненных нанодисперсными частицами. Упрочняющие нанодисперсные частицы оксида циркония вводят в расплав на основе сплава алюминий-магний. Расплав кристаллизуют в поле центрифуги с коэффициентом гравитации 150-200 g и времени жизни расплава 8-10 сек/кг. Обеспечивается получение градиентного материала с пространственно неоднородной структурой и высокими свойствами. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к их упрочнению нанодисперсными частицами.
Известен способ получения конструкционного материала из сплава на основе алюминия с содержанием Mg [Патент 2380453 Российская Федерация, МПК C22F 1/047 (2006.01); C22C 21/06 (2006.01). Способ получения конструкционного материала из сплава на основе алюминия с содержанием Mg 10% /, Анисимов О.В, Костиков В.И. и др.; заявитель НИТУ МИСиС, патентообладатель Анисимов О.В. - №2008114166/02; заявл. 15.04.2008; опубл. 27.01.2010]. В основу данного изобретения положена задача создания способа производства конструкционного материала из сплава на основе алюминия с содержанием магния до 15,5%, включающего получение слитка, термообработку, прокат, который обеспечил бы повышение прочности, пластичности проката и повысил бы технологичность получения листового материала. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении физических характеристик материала на основе алюминия с содержанием магния около 15% за счет перевода литейного сплава в конструкционный и получение материала с прочностью выше, чем у материала с содержанием магния до 10%. Кристаллизацию слабо перегретого расплава производят во вращающемся кристаллизаторе при коэффициенте гравитации, равном 180-250, времени жизни расплава, равном 12-15 с/кг, и скорости охлаждения не выше 5°C/с. Величина перегрева расплава вместе со скоростью охлаждения должна обеспечить завершение процессов кристаллизации в силовом поле центрифуги до начала кристаллизации расплава в обычных условиях.
Данное изобретение имеет несколько отличий и недостатков:
1. Кристаллизацию расплава проводят во вращающемся кристаллизаторе при коэффициенте гравитации, равном 180-250;
2. Время жизни расплава составляет 12-15 с/кг;
3. Скорость охлаждения не выше 5°C/с;
4. Слиток подвергают термообработке и прокатке.
Однако данный способ по совокупности сходных признаков: использование сплава алюминий-магний, силовых полей центрифуги, близкие значения коэффициента гравитации, принят за прототип.
Целью предлагаемого изобретения является равномерное распределение нанодисперсных частиц ZrO2 по сечению композиционного материала на основе сплава Al-Mg. В связи с этим был использован метод центробежного литья. В результате центрифугирования композиционного расплава получаются градиентные композиционные материалы. Такие композиты отличаются наличием пространственно неоднородных структур, благодаря которым приобретают новые свойства. Поверхностные слои с повышенной концентрацией армирующей фазы различной природы и состава организуются за счет направленного перемещения дисперсных частиц в жидкометаллической суспензии. Твердые дисперсные частицы, имеющие плотность большую, чем матричный алюминиевый сплав, перемещаются к наружной стенке изложницы, а менее плотные - к оси вращения, во внутреннюю часть отливки.
Матричный сплав - АМг6 - получен сплавлением в открытом индукторе в керамическом тигле чистых алюминия и магния при соотношениях, вес.%: алюминий 94, магний 6. Температура расплава составила 700°C.
В качестве упрочняющих добавок использовали нанодисперсный порошок ZrO2 (2% Y2O3, ост. - ZrO2, размер частиц 10-20 нм).
Кристаллизацию расплава проводят в поле центрифуги, при коэффициенте гравитации, равном 150-200 g, при времени жизни расплава, равном 8-10 сек/кг, и скорости охлаждения 450°C\сек. Кристаллизующийся материал при вращении испытывает переменные в радиальном направлении нагрузки в зависимости от складывающегося коэффициента гравитации. Обороты ротора задавались такими, что при радиусе 75 мм давали значения коэффициента гравитации, равным 200, 175, 150 g.
Испытания установки проводились в диапазоне скоростей вращения от 1300 до 1600 об/мин.
Коэффициент гравитации рассчитывается по следующей формуле:
где µ - плотность расплава, г/см3;
V - объем материала, см3, ω - угловая скорость, рад/с2;
R - радиус, м;
g - ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2.
Уравнение, связывающее коэффициент гравитации и давление, имеет следующий вид:
где µ - плотность расплава, г/см3;
h - глубина, м;
R(t), R(t0) - радиус внешний и внутренний, м;
n - число оборотов, об/мин.
В таблице представлены значения используемых коэффициентов гравитации и соответствующие им давления. Максимальный коэффициент гравитации соответствует скорости вращения ротора в 1500 об/мин.
Значения коэффициентов гравитации | ||
Коэффициент гравитации | Давление в расплаве | |
атм | МПа | |
К150 | 150-200 | 20 |
К175 | 175-253 | 25,3 |
К200 | 303 | 30 |
Введение порошка-наполнителя в расплав можно осуществлять, используя различные методы, в том числе метод порошковой металлургии.
Пример
Был выбран метод введения частиц в алюминиевый расплав в виде предварительно подготовленной порошковой лигатуры (алюминиевая пудра ГОСТ 5494-95 и оксид циркония в соотношениях, вес.%: 1:3 соответственно), что исключает риск попадания в расплав вредных примесей, возможный при введении легирующих добавок в виде механической смеси порошков. Таким образом, за счет исключения воздействия примесей повышаются физические и технологические свойства готовых изделий. Оптимальная масса брикетов составила 1-2 г. Приготовление брикетов осуществляется прессованием механической смеси порошков в стальной пресс-форме. Оптимальное давление прессования составляет 1,5-2 т/см2.
Для обеспечения полного растворения брикетов их вводили в расплав АМг6, перегретый на 40-50°C выше температуры плавления, и выдерживали 10-15 минут перед заливкой в ротор с изложницей, закрепленной в центрифуге для равномерного распределения упрочняющих добавок.
Затем расплав заливали в крутящийся ротор с изложницей. Испытания установки проводились в диапазоне скоростей вращения от 1300 до 1600 об/мин. Время центрифугирования составляло 2 минуту. После полной остановки ротора отливку извлекали и охлаждали в воде со скоростью охлаждения 450°C\сек до комнатной температуры.
Claims (3)
1. Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний, включающий введение упрочняющих нанодисперсных частиц, отличающийся тем, что в качестве упрочняющих частиц вводят оксид циркония, а процесс ведут путем кристаллизации расплава в поле центрифуги с коэффициентом гравитации, равным 150-200 g, и временем жизни расплава, равном 8-10 с/кг.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оксид циркония вводят в расплав в виде таблеток, спрессованных из предварительно смешанных порошков алюминия и оксида циркония, которые упрочняют полученный композиционный материал.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что скорость охлаждения расплава составляет 450°C/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122675/02A RU2499849C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122675/02A RU2499849C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2499849C1 true RU2499849C1 (ru) | 2013-11-27 |
Family
ID=49710526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122675/02A RU2499849C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2499849C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025527C1 (ru) * | 1988-01-07 | 1994-12-30 | Ланксид Текнолоджи Компани, ЛП | Способ получения композиционного материала с металлической матрицей |
RU2171307C1 (ru) * | 2000-02-22 | 2001-07-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Композиционный материал антифрикционного назначения для работы в условиях ограниченной смазки |
EP1728881A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-06 | United Technologies Corporation | High temperature aluminium alloys |
RU2353475C2 (ru) * | 2007-03-20 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
-
2012
- 2012-06-04 RU RU2012122675/02A patent/RU2499849C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025527C1 (ru) * | 1988-01-07 | 1994-12-30 | Ланксид Текнолоджи Компани, ЛП | Способ получения композиционного материала с металлической матрицей |
RU2171307C1 (ru) * | 2000-02-22 | 2001-07-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Композиционный материал антифрикционного назначения для работы в условиях ограниченной смазки |
EP1728881A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-06 | United Technologies Corporation | High temperature aluminium alloys |
RU2353475C2 (ru) * | 2007-03-20 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9775647B2 (en) | Magnesium alloy | |
Wu et al. | Microstructure and properties of rheo-diecast Al-20Si-2Cu-1Ni-0.4 Mg alloy with direct ultrasonic vibration process | |
JP2012132054A (ja) | アルミニウム合金製鋳物およびその製造方法 | |
JP4390762B2 (ja) | デファレンシャルギアケース及びその製造方法 | |
RU2499849C1 (ru) | Способ получения композиционного материала на основе сплава алюминий-магний с содержанием нанодисперсного оксида циркония | |
CN100469913C (zh) | Ti-6Al-4V合金感应凝壳熔炼过程液态置氢细化凝固组织的方法 | |
JP6811768B2 (ja) | 高温で向上した機械的特性を有する複合材料 | |
Yeom et al. | Effects of Mg enhancement and heat treatment on microstructures and tensile properties of Al2Ca-added ADC12 die casting alloys | |
JP7096690B2 (ja) | ダイカスト鋳造用アルミニウム合金およびアルミニウム合金鋳物 | |
JP2010000514A (ja) | マグネシウム合金部材の製造方法 | |
US5019178A (en) | Aluminum-silicon alloy article and method for its production | |
JP2000303133A (ja) | 疲労強度に優れた圧力鋳造用アルミニウム合金 | |
JP2021508783A (ja) | アルミニウム合金 | |
Wang et al. | Microstructures in centrifugal casting of SiC p/AlSi9Mg composites with different mould rotation speeds | |
JP5862406B2 (ja) | アルミニウム合金部材およびその製造方法 | |
Syarifudin et al. | Effect of ZrO2 addition on mechanical properties and microstructure of Al-9Zn-6Mg-3Si matrix composites manufactured by squeeze casting | |
RU2820862C1 (ru) | Способ получения алюминиевого композита, упрочненного базальтом | |
RU2184789C1 (ru) | Способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья | |
RU2430177C1 (ru) | Способ получения литейного алюминиево-магниевого сплава | |
RU2539886C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-фосфор | |
CN106048314A (zh) | 一种铝‑锰合金熔体复合处理的方法 | |
Hasirci | Influences Of Al And AlTiB Additions On The Microstructure And Mechanical Properties Of Mgznsn Alloy Poured Into Green Sand Mold | |
Tupaj et al. | Fatigue Properties of AlSi7Mg Alloy with Diversified Microstructure | |
RU2631996C2 (ru) | Способ получения дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия | |
Ilyushchenko et al. | Powder Manufacturing: POWDER INERT AND REACTIVE INOCULATORS OBTAINED BY MECHANICAL ACTIVATION METHODS AND SHS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170605 |