RU2666657C2 - Способ получения композиционного материала - Google Patents
Способ получения композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666657C2 RU2666657C2 RU2016140791A RU2016140791A RU2666657C2 RU 2666657 C2 RU2666657 C2 RU 2666657C2 RU 2016140791 A RU2016140791 A RU 2016140791A RU 2016140791 A RU2016140791 A RU 2016140791A RU 2666657 C2 RU2666657 C2 RU 2666657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- aluminum alloy
- composite material
- vacuum
- aluminum
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018464 Al—Mg—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
- C22C49/04—Light metals
- C22C49/06—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения литейных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, и может быть использовано при производстве изделий из деформируемых алюминиевых сплавов. Способ получения литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава, армированного волокнами, включает приготовление расплава из алюминиевого сплава, введение в него путем замешивания армирующих волокон из алюминиевого сплава того же состава, полученных методом экструзии гранул, и затвердевание расплава, при этом приготовление расплава, введение в него армирующих волокон и их замешивание осуществляют в тигельной вакуумной индукционной высокочастотной печи при разрежении 0,799-1,066 Па, после чего производят заливку полученного расплава в металлическую форму, расположенную внутри вакуумной камеры, которую извлекают после затвердевания расплава. Изобретение направлено на повышение механических свойств сплава. 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения литого композиционного материала на основе алюминиевого деформируемого сплава Д16, армированного волокнами, который может использоваться в качестве конструкционного материала при создании аэрокосмической техники.
Известен способ получения литого композиционного материала путем механического замешивания дискретных частиц карбида кремния SiC в жидкий алюминиевый деформируемый сплав Д16 с последующей жидкой штамповкой [Патент РФ №2136774. МПК6, С1 С22С 1/10; С22С 21/00. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения. Опубл. 10.09.1999 г.].
Известен также способ получения литого высокоармированного алюмоматричного композиционного материала, включающий инфильтрацию (заливку) алюминиевым расплавом насыпного объема нагретых до 850-900°С частиц карбида кремния SiC при одновременном перемешивании расплава, после чего полученную композицию прессуют [Патент РФ №2356968. МПК C1 С22С 1/10; B22F 3/15; С22С 21/00. Способ получения литого высокоармированного алюмоматричного композиционного материала. Опубл. 27.05.2009 г.].
Недостатки указанных способов получения композиционного материала связаны с применением операции замешивания армирующих частиц в расплав без предохранения его контакта с открытым воздухом, в связи с чем происходит как окислениеалюминиевой составляющей композиции с замешиванием образующихся окислов и плен в расплав, так и насыщение расплава атмосферными газами, что, как известно, ухудшает качество готовых продуктов, в том числе и алюминиевых деформируемых сплавов, снижая его характеристики [Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах / В.И. Добаткин, P.M. Габидуллин, Б.А. Колачев, Г.С. Макаров. М.: Металлургия, 1976. 264 с.].
Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является способ получения композиционного материала на основе алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si [Патент РФ №2538245 С1 МПК С22С 49/06 С22С 49/14 С22С 101/08 С22С 111/00 Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами. Опубл. 10.01.2015 г.], включающий введение в жидкий сплав армирующих волокон длиной 2…5 мм, полученных из этого же сплава методом высокоскоростного затвердевания расплава с помощью вращающегося водоохлаждаемого диска-кристаллизатора, путем их засыпания на поверхность расплава при вращающемся со скоростью 200-300 оборотов в минуту импеллере.
Недостатки данного способа связаны с применением импеллера, при работе которого происходит бурление металла, вызывающего его окисление и замешивание образующихся окислов в расплав, а также газонасыщение, что приводит к ухудшению качества готового продукта.
Целью изобретения является получение литейного композиционного материала путем замешивания в него армирующих частиц при одновременном исключении его окисления и попадания окислов в расплав, а также предотвращении газонасыщения расплава.
Решение поставленной задачи было осуществлено путем введения армирующих волокон в жидкий сплав, находящийся в вакуумной индукционной высокочастотной печи без снятия вакуума.
Пример
Алюминиевый деформируемый сплав Д16 (3,8-4,9% Cu; 1,2-1,8% Mg; 0,3-0,9% Mn; ост. - Al) готовили по стандартной цеховой технологии в тигельной вакуумной индукционной высокочастотной печи, и при 730°C и разрежении 0,799-1,066 Па без снятия вакуума через шлюзовую загрузочную камеру вводили в расплав до 4…5 масс. % волокон длиной 5…10 мм и диаметром от 22 до 27 мкм (Фиг. 1), полученные по описанному в патенте [Патент РФ №2348488. С2 МПК B22F 3/20. Способ изготовления алюминиевых волокон. Опубл. 10.03.2009 г.] способу путем экструзии композиции, состоящей из гранул этого же сплава, полученных методом центробежной разливки, и нанопорошка оксида алюминия Al2O3 с размерами частиц до 100 нанометров, выполняющих роль изолирующего материала, обеспечивающего деформацию гранул изолированно друг от друга при их превращении в волокна. После окончания плавки путем наклона печи без снятия вакуума производили заливку сплава в металлическую форму, находящуюся на тележке внутри вакуумной камеры. Тележки имеют привод и могут перемещаться в камере. Форму извлекают из камеры после затвердевания в ней металла.
Из отлитых заготовок вытачивали образцы для испытания механических свойств, результаты которых показали (литое состояние, средние значения): временное сопротивление разрушению σв - 255 МПа, предел текучести σ0,2 - 137 МПа и относительное удлинение 5-15%, что превосходит требования по ГОСТ 21488-97. Прутки, прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов.
Технические условия, которые без термической обработки должны быть не меньше: σв - 245 МПа; σ0,2 - 120 МПа; δ - 12%.
Claims (1)
- Способ получения литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава, армированного волокнами, включающий приготовление расплава из алюминиевого сплава, введение в него путем замешивания армирующих волокон из алюминиевого сплава того же состава, полученных методом экструзии гранул, и затвердевание расплава, отличающийся тем, что приготовление расплава, введение в него армирующих волокон и их замешивание осуществляют в тигельной вакуумной индукционной высокочастотной печи при разрежении 0,799-1,066 Па, после чего производят заливку полученного расплава в металлическую форму, расположенную внутри вакуумной камеры, которую извлекают после затвердевания расплава.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140791A RU2666657C2 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ получения композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140791A RU2666657C2 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ получения композиционного материала |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016140791A RU2016140791A (ru) | 2018-04-18 |
| RU2016140791A3 RU2016140791A3 (ru) | 2018-06-19 |
| RU2666657C2 true RU2666657C2 (ru) | 2018-09-11 |
Family
ID=61974635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016140791A RU2666657C2 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ получения композиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2666657C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193822A (en) * | 1977-07-15 | 1980-03-18 | Comalco Aluminium (Bellbay) Limited | High strength aluminium base alloys |
| RU2136774C1 (ru) * | 1998-05-27 | 1999-09-10 | Институт металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова РАН | Композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
| EP0897994B1 (en) * | 1997-08-20 | 2002-06-12 | Inco Limited | Cast-alumina metal matrix composites and method of manufacturing the same |
| RU2356968C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-05-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения литого высокоармированного алюмоматричного композиционного материала |
| RU2538245C1 (ru) * | 2013-10-24 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ -Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского" | Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами |
-
2016
- 2016-10-17 RU RU2016140791A patent/RU2666657C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193822A (en) * | 1977-07-15 | 1980-03-18 | Comalco Aluminium (Bellbay) Limited | High strength aluminium base alloys |
| EP0897994B1 (en) * | 1997-08-20 | 2002-06-12 | Inco Limited | Cast-alumina metal matrix composites and method of manufacturing the same |
| RU2136774C1 (ru) * | 1998-05-27 | 1999-09-10 | Институт металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова РАН | Композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения |
| RU2356968C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-05-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения литого высокоармированного алюмоматричного композиционного материала |
| RU2538245C1 (ru) * | 2013-10-24 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МАТИ -Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского" | Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016140791A (ru) | 2018-04-18 |
| RU2016140791A3 (ru) | 2018-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10844461B2 (en) | Method for manufacturing quasicrystal and alumina mixed particulate reinforced magnesium-based composite material | |
| US4753690A (en) | Method for producing composite material having an aluminum alloy matrix with a silicon carbide reinforcement | |
| Khademian et al. | Fabrication and characterization of hot rolled and hot extruded boron carbide (B 4 C) reinforced A356 aluminum alloy matrix composites produced by stir casting method | |
| Gui M.-C. et al. | Microstructure and mechanical properties of cast (Al–Si)/SiCp composites produced by liquid and semisolid double stirring process | |
| US20210254194A1 (en) | Preparation method for magnesium matrix composite | |
| RU2666657C2 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
| RU2722378C2 (ru) | Композитные материалы с улучшенными механическими свойствами при повышенных температурах | |
| JP5360040B2 (ja) | 展伸材およびその製造方法 | |
| JP3870380B2 (ja) | 塑性加工用アルミニウム合金及びその製造方法 | |
| CN116377306A (zh) | 利用陶瓷颗粒增强铝基复合材料废料制备铸件的方法 | |
| RU2750658C1 (ru) | Способ получения алюминиевого сплава, армированного карбидом бора | |
| JP6768677B2 (ja) | 低ケイ素アルミニウム合金で作られた部品を得る方法 | |
| Wang et al. | Microstructures in centrifugal casting of SiC p/AlSi9Mg composites with different mould rotation speeds | |
| Haghayeghi et al. | Melt conditioned direct chill casting (MC-DC) of wrought Al-alloys | |
| JP2021008651A (ja) | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 | |
| JPH1150172A (ja) | 炭化物分散強化銅合金材 | |
| US5256183A (en) | Process for production of reinforced composite materials and products thereof | |
| CN117144175B (zh) | 一种铝锂合金及其制备方法 | |
| RU2263089C1 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
| JP4381330B2 (ja) | 鋳造用金属基複合材料の製造方法 | |
| KR100391563B1 (ko) | 금속복합재료 제조용 용탕교반장치 | |
| JP2005068469A (ja) | マグネシウム基複合材料の製造方法およびマグネシウム基複合材料 | |
| JPH05214477A (ja) | 複合材料とその製造方法 | |
| Chen et al. | Net-shape formation of hypereutectic Al–Si alloys by thixocasting of gas-atomised powder preforms | |
| JP2004292932A (ja) | 半溶融成形用鉄−炭素系合金とそれを用いた半溶融成形法及び半溶融成形体 |