RU2542044C1 - Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия - Google Patents
Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542044C1 RU2542044C1 RU2013149191/02A RU2013149191A RU2542044C1 RU 2542044 C1 RU2542044 C1 RU 2542044C1 RU 2013149191/02 A RU2013149191/02 A RU 2013149191/02A RU 2013149191 A RU2013149191 A RU 2013149191A RU 2542044 C1 RU2542044 C1 RU 2542044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- melt
- ligature
- rods
- diboride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению легких сплавов с повышенной прочностью на основе алюминия, и может быть использовано в ракетно-космической, авиационной, автомобильной промышленностях. Способ включает получение лигатуры из смеси порошков алюминия и диборида или карбида титана ударно-волновым компактированием в виде стержней при содержании в лигатуре 5 мас.% порошка диборида или карбида титана с размером частиц (1÷5) мкм и введение полученных стержней в расплав алюминиевой основы, разогретой до 720°C, при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля. Изобретение направлено на повышение прочности и износостойкости сплавов. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению легких сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью и износостойкостью за счет введения в них упрочняющих дисперсных добавок. Дисперсно-упрочненные легкие сплавы на основе алюминия используются для изготовления отдельных деталей и изделий в целом, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками при малом весе, в ряде отраслей промышленности (ракетно-космическая, авиационная, автомобильная и т.д.).
В настоящее время нашли широкое применение легкие сплавы с плотностью не более 3000 кг/м3 на основе алюминия, в которые вводят до 15 мас.% кремния, магния, цинка, меди, марганца, титана и других металлов. Одним из наиболее перспективных направлений повышения прочностных характеристик сплавов на основе алюминия (дюралей, силуминов, дуралюминов) является введение в их состав дисперсных добавок из тугоплавких соединений.
Известен способ получения дисперсно-упрочненных алюминиевых сплавов путем горячей экструзии гранулированных композиций, включающих карбонаты и оксид магния [1].
Известен способ получения литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава путем введения в расплав алюминия брикетов из высокопрочных керамических частиц, причем брикетирование проводят под давлением (100÷130) МПа, а брикеты перед вводом в расплав нагревают до температуры ~110°C [2].
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является способ получения сплава на основе алюминия [3]. Этот способ основан на введении в расплавленную алюминиевую основу (1÷15) мас.% мелкодисперсных порошков оксидов металла с размером частиц в диапазоне (1÷100) нм, температура плавления которых превышает температуру плавления расплава.
Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа получения упрочненных сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью и износостойкостью.
Для достижения указанного технического результата предложен способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия, включающий введение в расплав алюминиевой основы лигатуры, содержащей модифицирующие добавки. В качестве лигатуры используют смесь порошков алюминия и модифицирующих добавок - диборида или карбида титана, которую предварительно компактируют ударно-волновым воздействием в виде стержней. Полученные стержни вводят в расплав алюминия, разогретый до 720°C, при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля. Содержание порошка диборида или карбида титана с размером частиц (1÷5) мкм в лигатуре составляет 5 мас.%.
Полученный положительный эффект (повышение прочности и износостойкости легких сплавов) обусловлен следующими факторами.
1. Использование в качестве модифицирующих добавок диборида (TiB2) или карбида (TiC) титана связано со снижением размеров зерен в алюминиевых сплавах при введении этих модификаторов. Снижение структурных элементов сплава (зерен) повышает его прочностные характеристики (см., например, [4]).
2. Использование ударно-волнового воздействия при компактировании лигатуры в отличие от традиционно применяемого метода механической активации с последующим прессованием брикетов позволяет получать образцы с высокой плотностью (близкой к плотности сплошного материала). Кратковременность воздействия высоких температур и давлений при взрывном компактировании позволяет в основном сохранить исходную структуру и свойства компонентов. В то же время варьирование интенсивности и времени воздействия высоких давлений и температур при ударном сжатии позволяет контролируемым образом варьировать структуру и свойства компактов [5].
3. Введение модифицирующих добавок (TiB2 или TiC) в расплав на основе алюминия обеспечивается плавлением матричного алюминия стержней. Это предотвращает агрегацию (коагуляцию) частиц модификатора, которая проявляется при введении в расплав порошкового модификатора.
4. Воздействие ультразвукового поля на расплав алюминиевой основы при введении в него стержней лигатуры обеспечивает более равномерное распределение модифицирующей добавки (TiB2 или TiC) в объеме расплава на основе алюминия.
5. Заявляемые оптимальные значения диапазона размеров частиц порошка TiB2 или TiC (1÷5) мкм, содержание модифицирующих добавок в лигатуре (5 мас.%) и температуры расплава алюминия (720°C) получены экспериментально при упрочнении легких сплавов на основе алюминия (силумины АК-7 и АК-9, содержащие 7 и 9% кремния, соответственно). При повышении температуры расплава выше 720°C возможно укрупнение размеров зерен и интенсификация процесса окисления алюминия.
Пример реализации способа
Смесь порошка алюминия промышленной марки АСД-6 со среднемассовым диаметром частиц D43=4.6 мкм (95 мас.%) и порошка карбида титана TiC со среднемассовым диаметром частиц D43=3.0 мкм (5 мас.%) помещали в контейнер и подвергали ударно-волновому воздействию (взрывному компактированию). Взрывное компактирование происходило под действием продуктов детонации контактных зарядов взрывчатого вещества (аммонит 6ЖВ) с максимальным давлением в детонационной волне 1500 МПа.
Полученные в результате компактирования стержни лигатуры диаметром 15 мм и высотой 400 мм вводили в расплав силумина АК-7 (93 мас.% алюминия и 7 мас.% кремния), разогретый в тигле объемом 1 л дотемпературы 720°C. Соотношение массы вводимой лигатуры к массе расплава составляло Мл/Мр=0.1. В процессе ввода стержней лигатуры на расплав силумина в тигле в течение (7÷10) минут воздействовали ультразвуковым полем частотой f=17.5 кГц, генерируемым ультразвуковым технологическим аппаратом УЗТА-1/22-0. Амплитуда колебаний рабочего органа аппарата (стержень из тугоплавкого металла, помещенный в тигель с расплавом) составляла (10÷30) мкм.
Расплав с введенным модификатором (карбидом титана) разливали в кокиль и после полного остывания проводили металлографическое исследование образцов полученного материала.
По результатам лабораторного металлографического анализа показано, что введение модификатора (~0.5 мас.%) в расплав на основе алюминия - силумин АК-7 - уменьшает средний размер зерен на (30÷50)% - от 250 мкм (чистый алюминий в литом состоянии) до (125÷175) мкм (модифицированный материал).
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить прочность легких сплавов на основе алюминия за счет снижения размеров зерен путем введения модификаторов (диборида или карбида титана) при его равномерном распределении в объеме расплава.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ №1797218, МПК B22F 9/04, С22С 1/05. Способ получения дисперсно-упрочненных алюминиевых сплавов / Ф.Г. Ловшенко, Г.Ф. Ловшенко; опубл. 10.09.1996.
2. Патент РФ №2323991, МПК C22C 1/10, C22C 1/00, D22F 3/02, B22F 3/26, B82B 3/00. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения / А.В. Панфилов, Д.Н. Бранчуков, А.А. Панфилов [и др.]; опубл. 10.05.2008.
3. Патент РФ №2177047, МПК B22F 9/04, C22C 1/05. Способ получения сплава на основе алюминия / В.А. Моисеев, В.Н. Стацура, Ю.И. Гордеев, В.В. Летуновский; опубл. 20.12.2001.
4. Разрушение. Т.1 Микроскопические и макроскопические основы механики разрушения. / Ред. Г. Либовиц; Пер. с англ. А.С. Вавакина и др. / Под ред. А.Ю. Ишлинского. М.: Мир, 1973. - 763 с.
5. Бузюркин А.Е. Теоретическое и экспериментальное исследование ударно-волнового нагружения металлических порошков под действием взрыва / А.Е. Бузюркин, Е.Н. Краус, Я.Л. Лукьянов // Вестник НГУ. Серия: Физика. - 2010. - Т.5. - Вып.3. - С.71-78.
Claims (1)
- Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия, включающий введение в расплав алюминиевой основы лигатуры, содержащей модифицирующие добавки, отличающийся тем, что лигатуру предварительно получают в виде стержней из смеси порошков алюминия и модифицирующих добавок диборида или карбида титана, которую компактируют путем ударно-волнового воздействия, при этом содержание порошка диборида или карбида титана с размером частиц (1÷5) мкм в лигатуре составляет 5 мас.%, а полученные стержни вводят в расплав алюминия, разогретый до 720°C, при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149191/02A RU2542044C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149191/02A RU2542044C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542044C1 true RU2542044C1 (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149191/02A RU2542044C1 (ru) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542044C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621198C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения упрочненного нанокомпозиционного материала на основе магния |
RU2631996C2 (ru) * | 2015-12-01 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия |
RU2693580C1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ получения нейтронно-поглощающего материала на основе алюминия, содержащего слои с диборидом титана |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988003520A1 (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-19 | Martin Marietta Corporation | Process for forming metal-second phase composites and product thereof |
SU1650746A1 (ru) * | 1988-10-18 | 1991-05-23 | Омский политехнический институт | Способ получени лигатур дл алюминиевых сплавов |
RU2031969C1 (ru) * | 1992-09-28 | 1995-03-27 | Научно-внедренческое предприятие "Новые металлургические технологии" | Лигатура для измельчения зерна алюминиевых сплавов |
WO1996030550A1 (en) * | 1995-03-31 | 1996-10-03 | Merck Patent Gmbh | TiB2 PARTICULATE CERAMIC REINFORCED AL-ALLOY METAL-MATRIX COMPOSITES |
RU2323991C1 (ru) * | 2006-09-22 | 2008-05-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
-
2013
- 2013-11-05 RU RU2013149191/02A patent/RU2542044C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988003520A1 (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-19 | Martin Marietta Corporation | Process for forming metal-second phase composites and product thereof |
SU1650746A1 (ru) * | 1988-10-18 | 1991-05-23 | Омский политехнический институт | Способ получени лигатур дл алюминиевых сплавов |
RU2031969C1 (ru) * | 1992-09-28 | 1995-03-27 | Научно-внедренческое предприятие "Новые металлургические технологии" | Лигатура для измельчения зерна алюминиевых сплавов |
WO1996030550A1 (en) * | 1995-03-31 | 1996-10-03 | Merck Patent Gmbh | TiB2 PARTICULATE CERAMIC REINFORCED AL-ALLOY METAL-MATRIX COMPOSITES |
RU2323991C1 (ru) * | 2006-09-22 | 2008-05-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621198C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения упрочненного нанокомпозиционного материала на основе магния |
RU2631996C2 (ru) * | 2015-12-01 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) | Способ получения дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия |
RU2693580C1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ получения нейтронно-поглощающего материала на основе алюминия, содержащего слои с диборидом титана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Reddy et al. | Structural, mechanical and thermal characteristics of Al-Cu-Li particle reinforced Al-matrix composites synthesized by microwave sintering and hot extrusion | |
Kumar et al. | Synthesis and characterization of TiB 2 reinforced aluminium matrix composites: a review | |
US9222158B2 (en) | Method of producing particulate-reinforced composites and composites produced thereby | |
EP0433397A1 (en) | Heat treatment for aluminum-lithium based metal matrix composites | |
Rivero et al. | Compressive properties of Al-A206/SiC and Mg-AZ91/SiC syntactic foams | |
RU2542044C1 (ru) | Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия | |
Patel et al. | Effect of ultrasonic stirring on changes in microstructure and mechanical properties of cast insitu Al 5083 alloy composites containing 5wt.% and 10wt.% TiC particles | |
RU2567779C1 (ru) | Способ получения модифицированных алюминиевых сплавов | |
RU2354501C1 (ru) | Способ получения порошковых материалов на основе алюминида никеля или алюминида титана | |
CN109706337A (zh) | 一种钨颗粒增强铝基复合材料的制备方法 | |
JP4397425B1 (ja) | Ti粒子分散マグネシウム基複合材料の製造方法 | |
RU2621198C2 (ru) | Способ получения упрочненного нанокомпозиционного материала на основе магния | |
Zhang et al. | Solution treatment behaviors of 6061 aluminum alloy prepared by powder thixoforming | |
US3472709A (en) | Method of producing refractory composites containing tantalum carbide,hafnium carbide,and hafnium boride | |
RU2637545C1 (ru) | Способ получения модифицирующей лигатуры Al - Ti | |
Li et al. | Effects of reheating time on microstructure and tensile properties of SiC p/2024 Al-based composites fabricated using powder thixoforming | |
DE102014002583B3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines verschleißbeständigen Leichtmetall-Bauteils | |
RU2687355C1 (ru) | Способ получения твердых сплавов с округлыми зернами карбида вольфрама для породоразрушающего инструмента | |
Karthick et al. | Investigation on Mechanical Properties of Aluminum Metal Matrix Composites–A Review | |
RU2344989C2 (ru) | Алюминиевый порошковый материал и способ его получения | |
RU2631996C2 (ru) | Способ получения дисперсно-упрочненного нанокомпозитного материала на основе алюминия | |
RU2636212C1 (ru) | Способ получения титановой лигатуры для алюминиевых сплавов | |
Elsayed et al. | Effect of Consolidation and Extrusion Temperatures on Tensile Properties of Hot Extruded ZK61 Magnesium Alloy Gas Atomized Powders via Spark Plasma Sintering | |
Khmeleva et al. | Structure and mechanical properties of A356-C alloys | |
RU2032496C1 (ru) | Способ получения алюминидов переходных металлов |