RU2684255C1 - Method of producing layered glass metal composites - Google Patents
Method of producing layered glass metal composites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684255C1 RU2684255C1 RU2018120070A RU2018120070A RU2684255C1 RU 2684255 C1 RU2684255 C1 RU 2684255C1 RU 2018120070 A RU2018120070 A RU 2018120070A RU 2018120070 A RU2018120070 A RU 2018120070A RU 2684255 C1 RU2684255 C1 RU 2684255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- metal
- temperature
- aluminum
- plates
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 239000006060 molten glass Substances 0.000 claims description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 12
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- JECXXFXYJAQVAH-UHFFFAOYSA-N amg-3 Chemical compound C=1C(O)=C2C3CC(C)=CCC3C(C)(C)OC2=CC=1C1(CCCCCC)SCCS1 JECXXFXYJAQVAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/04—Joining glass to metal by means of an interlayer
- C03C27/042—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C03C27/044—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of glass, glass-ceramic or ceramic material only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
- B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
- B32B17/061—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам соединения разнородных материалов с получением многослойных структур и может найти применение при изготовлении различных конструкций в судостроении, авиастроении, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, в строительстве.The invention relates to methods for joining dissimilar materials to obtain multilayer structures and can find application in the manufacture of various structures in shipbuilding, aircraft manufacturing, chemical, petrochemical and other industries, in construction.
Известен способ получения листового стеклометаллокомпозита (RU 2304117, опубл. 2007.08.10) с использованием для соединения стекла с металлом высокой температуры и давления при условии, что коэффициент температурного расширения у стекла ниже, чем у металла, включающий попеременную укладку металлических пластин и стеклянных листов с последующим разогревом металлических пластин до температуры, обеспечивающей размягчение прилегающих поверхностей стеклянных листов, оставляя в твердом состоянии их внутренний объем, а полученный стеклометаллопакет сдавливают до полного прилегания его слоев по поверхностям соприкосновения. Однако из описания не вполне ясно, на какую именно глубину стеклянные листы прогреваются до температуры размягчения и каким образом ведется за этим контроль, что имеет важное значение, поскольку в непрогретой массе стекла диффузии молекул практически не происходит, неизбежные дефекты и микротрещины, проникающие на глубину до 1 мм от поверхности, не устраняются, при этом качество полученного композита получается неудовлетворительным. Кроме того, при использовании листов из сплавов алюминия имеющаяся на их поверхности прочная, химически стойкая и плавящаяся при температуре выше 2000°С пленка Al2O3 препятствует диффузии молекул стекла в металл и надежному соединению металла и стекла.A known method of producing sheet glass-metal composite (RU 2304117, publ. 2007.08.10) using to connect glass with a metal of high temperature and pressure, provided that the coefficient of thermal expansion of glass is lower than that of metal, including the alternate laying of metal plates and glass sheets with subsequent heating of the metal plates to a temperature that provides softening of the adjacent surfaces of the glass sheets, leaving their internal volume in the solid state, and the resulting glass metal squeeze to fit his complete layers on the surfaces of contact. However, it is not clear from the description to which depth the glass sheets are heated to the softening temperature and how this is controlled, which is important because in the unheated glass mass there is practically no diffusion of molecules, inevitable defects and microcracks penetrating to a depth of 1 mm from the surface are not eliminated, while the quality of the composite obtained is unsatisfactory. In addition, when using sheets of aluminum alloys, the Al 2 O 3 film on the surface is strong, chemically stable and melts at temperatures above 2000 ° C and prevents the diffusion of glass molecules into the metal and the reliable connection of metal and glass.
Известно ламинированное металлом листовое стекло (KR 100964028, опубл. 2010.06.15), содержащее более одного металлического листа и более одного стеклянного листа, и способ его производства путем склеивания листов металла и листов стекла с помощью помещаемого между ними слоя термопластичной смолы, несущего узор или другие декоративные элементы. Известный способ обеспечивает получение композита чисто декоративного назначения. Термопластичная смола не сообщает ему должной прочности и надежности для использования в качестве конструктивного материала.Known laminated metal sheet glass (KR 100964028, publ. 2010.06.15), containing more than one metal sheet and more than one glass sheet, and a method for its production by gluing metal sheets and glass sheets using a layer of thermoplastic resin between them, bearing a pattern or other decorative elements. The known method provides a composite for purely decorative purposes. Thermoplastic resin does not give him the proper strength and reliability for use as a structural material.
Известен способ изготовления листового стеклометаллокомпозита (RU 2505495, опубл. 2014.01.27) в камере на плоском основании с антиадгезионным покрытием, путем последовательного нанесения на упомянутое основание чередующихся слоев расплава металла и расплава стекла, при этом используют металл, имеющий химическое сродство со стеклом. Полученный пакет остужают до температуры стеклования стеклянных листов и отжигают до полной релаксации напряжений и стабилизации стекла в стеклянных листах, после чего понижают его температуру до температуры окружающей среды. Однако получение известным способом стеклометаллокомпозита на основе алюминия и его сплавов и силикатного стекла, тем более многослойного стеклометаллокомпозита, крайне затруднено по следующим причинам. Во-первых, из-за большой разницы температур расплава силикатного стекла (1200-1450°С) и расплава алюминия и его сплавов (около 660°С) невозможно получить плоские слои стекла и алюминия равномерной толщины, поскольку в указанных условиях при заливке расплавленного стекла неизбежно произойдет неконтролируемое и неравномерное перемешивание упомянутых расплавов. Во-вторых, в этих условиях неизбежной является реакция между оксидами кремния и других элементов, входящих в состав стекла, с выделением продуктов реакции и, в частности, оксида алюминия (алюмотермия), в результате которой стекло разрушается.A known method of manufacturing a sheet of glass-metal composite (RU 2505495, publ. 2014.01.27) in a chamber on a flat base with a release coating, by successively applying alternating layers of metal melt and glass melt onto said base, using a metal having a chemical affinity for glass. The resulting package is cooled to the glass transition temperature of the glass sheets and annealed until the stress is completely relaxed and the glass is stabilized in the glass sheets, and then its temperature is lowered to ambient temperature. However, obtaining in a known manner a glass-metal composite based on aluminum and its alloys and silicate glass, especially a multilayer glass-metal composite, is extremely difficult for the following reasons. Firstly, due to the large temperature difference between the melt of silicate glass (1200-1450 ° C) and the melt of aluminum and its alloys (about 660 ° C), it is impossible to obtain flat layers of glass and aluminum of uniform thickness, since under the indicated conditions when pouring molten glass uncontrolled and uneven mixing of said melts will inevitably occur. Secondly, under these conditions, the reaction between the oxides of silicon and other elements that make up the glass with the release of reaction products and, in particular, aluminum oxide (aluminothermy), as a result of which the glass breaks, is inevitable.
Известен также способ изготовления листового трехслойного стеклометаллокомпозита (RU 2567584, опубл. 2015.11.10), содержащего лист стекла, размещенный между двумя металлическими листами, имеющими коэффициент температурного расширения, превышающий его величину у стекла. Стеклометаллокомпозит формируют в камере, заполненной нейтральным газом при давлении порядка 105 Па, перемещая в расплаве алюминия, разогретом до температуры, превышающей температуру стеклования используемого листового стекла, лист этого стекла, разогретый до температуры, не превышающей температуру его стеклования, таким образом, чтобы на выходе из камеры температура его поверхности на 10% превышала упомянутую температуру стеклования. Основным недостатком известного способа является невозможность получения многослойного стеклометаллокомпозита, необходимого для его практического применения, где требуются пяти- и семислойные композиты, а также определенная технологическая сложность, связанная с необходимостью тщательного контроля температурного режима.There is also a known method of manufacturing a sheet of three-layer glass-metal composite (RU 2567584, publ. 2015.11.10), containing a sheet of glass placed between two metal sheets having a coefficient of thermal expansion exceeding its value in glass. A glass-metal composite is formed in a chamber filled with a neutral gas at a pressure of about 10 5 Pa, moving in a molten aluminum heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the used sheet glass, a sheet of this glass heated to a temperature not exceeding its glass transition temperature, so that when leaving the chamber, its surface temperature was 10% higher than the glass transition temperature. The main disadvantage of this method is the inability to obtain a multilayer glass-metal composite, necessary for its practical application, where five- and seven-layer composites are required, as well as a certain technological complexity associated with the need for careful control of the temperature regime.
Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления композиционного изделия, включающего слои металлического материала и стекломатериала (RU 2196747, опубл. 20.01.2003), согласно которому поочередно укладывают упомянутые слои, при этом с помощью специальных добавок регулируют коэффициент термического расширения стекломатериала таким образом, чтобы он был ниже, чем у металлического материала примерно в полтора раза, нагревают полученный пакет до температуры размягчения стекломатериала, обжимают до полного прилегания его слоев по поверхностям соприкосновения и выдерживают под давлением до их соединения между собой, после чего отключают нагрев и дают остыть до комнатной температуры.Closest to the claimed is a method of manufacturing a composite product comprising layers of a metal material and glass material (RU 2196747, publ. 20.01.2003), according to which the layers are stacked in turn, while using special additives regulate the coefficient of thermal expansion of the glass material so that it was lower than that of a metal material by about one and a half times, heat the resulting package to a softening temperature of the glass material, compress it until its layers completely adhere by turning contact and withstand pressure until they are connected to each other, then turn off the heat and allow to cool to room temperature.
В случае использования алюминиевых пластин или пластин из его сплавов известный способ не обеспечивает достаточно прочного и равномерного соединения слоев композита, что обусловлено наличием на поверхности алюминия и его сплавов беспористой пленки оксида алюминия Al2O3 малой толщины (2⋅10-5 см), однако химически устойчивой и термостойкой с температурой плавления выше 2000°С, препятствующей диффузии компонентов стекла в металл. Согласно известному способу, изготовление композита проводится при гораздо более низкой температуре (500-700°С), и в результате адгезия между его слоями оказывается слабой (проявляется местами либо практически отсутствует), прочностные характеристики, в частности, устойчивость к ударным нагрузкам, являются низкими.In the case of using aluminum plates or plates of its alloys, the known method does not provide a sufficiently strong and uniform connection of the composite layers, which is due to the presence on the surface of aluminum and its alloys of a non-porous film of aluminum oxide Al 2 O 3 of small thickness (2⋅10 -5 cm), however, chemically stable and heat-resistant with a melting point above 2000 ° C, which prevents the diffusion of glass components into metal. According to the known method, the manufacture of the composite is carried out at a much lower temperature (500-700 ° C), and as a result, the adhesion between its layers is weak (manifested in places or practically absent), strength characteristics, in particular, resistance to shock loads, are low .
Задачей изобретения является разработка технологически простого способа изготовления прочного, ударостойкого и одновременно легкого слоистого стеклометаллокомпозита.The objective of the invention is to develop a technologically simple method for the manufacture of durable, impact resistant and at the same time lightweight laminated glass-metal composite.
Технический результат способа заключается в повышении устойчивости получаемого слоистого стеклометаллокомпозита к разрушению при динамических нагрузках за счет увеличения адгезии между его слоями при одновременном снижении общего веса.The technical result of the method is to increase the resistance of the resulting laminated glass-metal composite to destruction under dynamic loads by increasing the adhesion between its layers while reducing the total weight.
Указанный технический результат достигают способом изготовления слоистого стеклометаллокомпозита, включающим формирование стеклометаллопакета путем укладки чередующихся металлических пластин и слоев листового силикатного стекла, уплотнение и термообработку упомянутого стеклометаллопакета при температуре стеклования силикатного стекла с последующим снижением температуры до комнатной, в котором, в отличие от известного, в качестве металлических пластин используют пластины из алюминия и его сплавов, которые перед укладкой в течение 5-10 минут выдерживают в расплаве легкоплавкого стекла, полученного в системе B2O3-Na2O-Sb2O3, и дают им остыть до комнатной температуры, при этом термообработку сформированного стеклометаллопакета проводят в течение 2-3 часов, а снижение температуры осуществляют со скоростью 4-6°С/час.The specified technical result is achieved by a method of manufacturing a laminated glass-metal composite, including the formation of a glass-metal packet by stacking alternating metal plates and layers of sheet silicate glass, compaction and heat treatment of the glass-metal packet at a glass transition temperature of silicate glass, followed by lowering the temperature to room temperature, in which, unlike the known one, as metal plates use plates of aluminum and its alloys, which before laying in flow 5-10 minutes are kept in the melt of the fusible glass obtained in the B 2 O 3 -Na 2 O-Sb 2 O 3 system and allowed to cool to room temperature, while the heat treatment of the formed glass packet is carried out for 2-3 hours, and temperature reduction is carried out at a speed of 4-6 ° C / hour.
В преимущественном варианте осуществления способа алюминиевые пластины выдерживают в расплаве стекла, полученного в системе В2О3-Na2O-Sb2O3, температура стеклования которого составляет 450-550°С.In an advantageous embodiment of the method, the aluminum plates are kept in the molten glass obtained in the B 2 O 3 -Na 2 O-Sb 2 O 3 system , the glass transition temperature of which is 450-550 ° C.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Пластины из алюминия или его сплава погружают в расплав легкоплавкого борсодержащего стекла, полученного в системе B2O3-Na2O-Sb2O3 при таком количественном соотношении компонентов, которое обеспечивает температуру его стеклования от 450 до 550°С, выдерживают в расплаве при этой температуре в течение 5-10 минут, после чего их вынимают и дают остыть до комнатной температуры. Одновременно часть алюминиевых пластин покрывают этим же легкоплавким борсодержащим стеклом с одной стороны.Plates of aluminum or its alloy are immersed in a melt of fusible boron-containing glass obtained in the B 2 O 3 -Na 2 O-Sb 2 O 3 system with such a quantitative ratio of components that ensures its glass transition temperature from 450 to 550 ° C, and is kept in the melt at this temperature for 5-10 minutes, after which they are removed and allowed to cool to room temperature. At the same time, part of the aluminum plates is coated with the same fusible boron-containing glass on one side.
Затем из обработанных таким образом пластин и листового стекломатериала, преимущественно силикатного, формируют стеклометаллопакет, принципиальная схема укладки которого схематично показана на чертеже. На плоское дно 1 соответствующей емкости или на поддон укладывают алюминиевую пластину 2, покрытую с одной стороны легкоплавким борсодержащим стеклом непокрытой стороной вниз. Сверху на покрытую легкоплавким стеклом сторону накладывают листовое силикатное стекло 3. Далее чередуют алюминиевые пластины 4, покрытые легкоплавким борсодержащим стеклом с двух сторон, и листовое силикатное стекло 3. В завершение сверху укладывают алюминиевую пластину 2, покрытую борсодержащим легкоплавким стеклом с одной стороны, причем непокрытой стороной наружу, и прижимают металлической крышкой 5 для создания давления на полученный пакет из стекла и металла, необходимого для плотного прилегания слоев формируемого композита по всей поверхности. Массу и размеры крышки 5 выбирают в зависимости свойств листового стекла.Then, from the plates and sheet glass material processed in this way, mainly silicate, a glass-metal packet is formed, the laying principle of which is schematically shown in the drawing. An
Сформированный стеклометаллопакет, толщина которого определяется назначением композита, содержащий обычно 3-7, преимущественно 5 алюминиевых пластин, помещают в муфельную печь, нагревают до температуры стеклования листового силикатного стекла (около 600°С, в зависимости от состава стекла) и выдерживают при этой температуре в течение 2-3 часов, после чего не вынимая из печи, охлаждают со скоростью 4-6°С/мин до комнатной температуры.The formed glass and metal packet, the thickness of which is determined by the purpose of the composite, usually containing 3-7, mainly 5 aluminum plates, is placed in a muffle furnace, heated to the glass transition temperature of sheet silicate glass (about 600 ° C, depending on the composition of the glass) and kept at this temperature for for 2-3 hours, after which it is not removed from the oven, cooled at a speed of 4-6 ° C / min to room temperature.
В результате получают прочный стеклометаллокомпозит.The result is a durable glass metal composite.
В процессе предварительной обработки пластин, изготовленных из алюминия либо из алюминиевого сплава, в расплаве борсодержащего легкоплавкого стекла при температуре выше 450°С компоненты этого стекла (В2О3, Na2O и Sb2O3) вступают в химическую реакцию с поверхностным слоем упомянутых пластин. Они растворяют оксидную пленку Al2O3, очищают поверхность алюминия или его сплава, и в результате процесса диффузии проникают в поверхностный слой алюминия. В дальнейшем процессе при температурах стеклования силикатного листового стекла происходит активное смешивание компонентов его поверхностного слоя толщиной несколько мкм с компонентами борсодержащего стекла, которые, проникая в поверхностный слой листового стекла, растворяются в нем, устраняя при этом все микротрещины и другие поверхностные дефекты. Образовавшийся в результате по всей поверхности соприкосновения алюминиевых пластин и листового стекла тонкий диффузионный слой, характеризующий взаимное проникновение металла и стекла, обеспечивает прочную связь слоев полученного композита, чему способствует устранение имеющихся в стекле поверхностных дефектов. Примеры конкретного осуществления способаDuring the pretreatment of plates made of aluminum or aluminum alloy in a melt of boron-containing low-melting glass at temperatures above 450 ° C, the components of this glass (B 2 O 3 , Na 2 O and Sb 2 O 3 ) react chemically with the surface layer mentioned plates. They dissolve the oxide film of Al 2 O 3 , clean the surface of aluminum or its alloy, and, as a result of the diffusion process, penetrate the surface layer of aluminum. In the further process, at glass transition temperatures of silicate sheet glass, the components of its surface layer several microns thick are actively mixed with the components of boron-containing glass, which penetrate the surface layer of sheet glass and dissolve in it, eliminating all microcracks and other surface defects. The thin diffusion layer formed as a result of the entire contact surface of aluminum plates and sheet glass, characterizing the mutual penetration of metal and glass, provides a strong bond between the layers of the composite obtained, which helps to eliminate surface defects in the glass. Examples of specific implementation of the method
По известной методике была определена ударная вязкость изготовленных композитов, которая характеризует сопротивление материала разрушению при динамических нагрузках, иными словами, ударному разрушению, и определяется отношением работы, затраченной на разрушение образца, к площади его поперечного сечения в месте излома.Using the well-known method, the impact strength of the made composites was determined, which characterizes the material’s resistance to fracture under dynamic loads, in other words, impact fracture, and is determined by the ratio of the work spent on fracture of the sample to its cross-sectional area at the fracture site.
Полученные образцы композита с надрезами Т-образной формы установленного размеров размещали на опорах маятникового копра КММ-50 надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника. Подсчитывали среднее значение ударной вязкости из 5 измерений.The obtained samples of a composite with T-shaped notches of a fixed size were placed on the supports of the KMM-50 pendulum head with an incision in the direction opposite to the impact of the pendulum knife. The average impact strength of 5 measurements was calculated.
Пример 1Example 1
Одну часть пластин толщиной 2 мм, выполненных из сплава алюминия АМг3 (масс. %: Mg 3,2-3,8; Mn 0,3-0,6; Si 0,5-0,8; А1 - остальное), методом погружения покрывали расплавом стекла следующего состава, масс. %: 20 В2О3 - 70 Na2O - 10 Sb2O3 с двух сторон. Одновременно другую, меньшую, часть пластин с помощью металлической щетки покрывали этим же составом с одной стороны. После остывания подготовленных пластин до комнатной температуры (время не контролировали) осуществляли укладку стеклометаллопакета, как описано выше, используя силикатное листовое стекло состава, масс. %: 62 SiO2- 5,5 Al2O3 - 2,6 MgO - 6,5 СаО - 13,6 Na2O - 9,8 В2О3 толщиной 5 мм.One part of 2 mm thick plates made of aluminum alloy AMg3 (wt.%: Mg 3.2-3.8; Mn 0.3-0.6; Si 0.5-0.8; A1 - the rest), by the method immersion was covered with a molten glass of the following composition, mass. %: 20 V 2 O 3 - 70 Na 2 O - 10 Sb 2 O 3 on both sides. At the same time, another, smaller, part of the plates with a metal brush was coated with the same composition on one side. After cooling the prepared plates to room temperature (time was not controlled), the glass-metal packet was laid, as described above, using silicate sheet glass of the composition, mass. %: 62 SiO 2 - 5.5 Al 2 O 3 - 2.6 MgO - 6.5 CaO - 13.6 Na 2 O - 9.8 V 2 O 3 with a thickness of 5 mm.
Было приготовлено два стеклометаллопакета: 1) 3 пластины сплава АМг3, обработанного легкоплавким стеклом и 2 листа силикатного стекла; и 2) 5 пластин сплава АМг3, обработанного легкоплавким стеклом и 4 листа силикатного стекла.Two glass and metal packets were prepared: 1) 3 plates of AMg3 alloy treated with low-melting glass and 2 sheets of silicate glass; and 2) 5 plates of AMg3 alloy treated with low-melting glass and 4 sheets of silicate glass.
После уплотнения пакеты, помещенные на поддон дополнительно прижимали сверху крышкой массой в первом случае 1, во втором - 3 кг и подвергали термообработке при температуре 560°С в течение 3 часов с последующим охлаждением до комнатной температуры со скоростью 4°С в минуту.After sealing, the packages placed on the pallet were additionally pressed on top with a lid weighing 1 in the first case, 3 kg in the second and subjected to heat treatment at 560 ° C for 3 hours, followed by cooling to room temperature at a speed of 4 ° C per minute.
Среднее значение ударной вязкости в результате 5 испытаний составило 180±5 кДж/м2, что превышает ударную вязкость стекла (1,5-2,5 кДж/м2) более, чем в 100 раз.The average value of impact strength as a result of 5 tests was 180 ± 5 kJ / m 2 , which exceeds the impact strength of glass (1.5-2.5 kJ / m 2 ) by more than 100 times.
Пример 2Example 2
Пластины из алюминия марки А8 (масс. %: Fe 0,06; Si 0,08; общие примеси - не более 0,15; А1 - не менее 99.8) обрабатывали в условиях примера 1. Аналогичным образом собирали два стеклоалюмопакета, используя строительное листовое силикатное стекло состава, масс. %: 71SiO2 - 1,5Al2O3 - 15Na2O - 6СаО - 3MgO - 3В2О3. Собранные и подпрессованные пакеты подвергали термообработке при температуре 650°С в течение 2 часов и охлаждению до комнатной температуры со скоростью 6°С в минуту.A8 aluminum plates (mass%: Fe 0.06; Si 0.08; total impurities — not more than 0.15; A1 — not less than 99.8) were processed under the conditions of Example 1. Two glass and aluminum packets were assembled in a similar way using a building sheet silicate glass composition, mass. %: 71SiO 2 - 1.5Al 2 O 3 - 15Na 2 O - 6СаО - 3MgO - 3В 2 О 3 . The collected and pressed bags were heat treated at a temperature of 650 ° C for 2 hours and cooled to room temperature at a rate of 6 ° C per minute.
Ударная вязкость составила 230±5 кДж/м2.Impact strength was 230 ± 5 kJ / m 2 .
Упрочнение связи между слоями полученного композитного материала и уменьшение поверхностных дефектов листового стекла обеспечивает его высокое сопротивление динамическому разрушению.Strengthening the connection between the layers of the obtained composite material and reducing surface defects of sheet glass provides its high resistance to dynamic destruction.
Таким образом, полученный слоистый стеклометаллокомпозит позволяет расширить круг легких и в то же время прочных конструкционных материалов, хорошо выдерживающих ударные нагрузки.Thus, the resulting laminated glass-metal composite allows you to expand the range of lightweight and at the same time strong structural materials that can withstand shock loads.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018120070A RU2684255C1 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Method of producing layered glass metal composites |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018120070A RU2684255C1 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Method of producing layered glass metal composites |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684255C1 true RU2684255C1 (en) | 2019-04-04 |
Family
ID=66089990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018120070A RU2684255C1 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Method of producing layered glass metal composites |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684255C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06256972A (en) * | 1993-03-02 | 1994-09-13 | Shinko Pantec Co Ltd | Glass-metal composite material and its production |
| RU2196747C2 (en) * | 1999-02-15 | 2003-01-20 | Пикуль Владимир Васильевич | Method of composite article manufacture |
| RU2428388C1 (en) * | 2009-12-31 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева) | Method of producing glass-metal composite |
| WO2014130335A1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-08-28 | Corning Incorporated | Methods of forming strengthened sintered glass structures |
| US20160031187A1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-02-04 | Schott Glass Technologies (Suzhou) Co., Ltd. | Flexible Glass/Metal Foil Composite Articles and Production Process Thereof |
| JP2016036998A (en) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 日本ゼオン株式会社 | Method for manufacturing composite laminate |
| JP6256972B2 (en) * | 2013-08-30 | 2018-01-10 | 株式会社小糸製作所 | Vehicle lighting |
-
2018
- 2018-05-30 RU RU2018120070A patent/RU2684255C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06256972A (en) * | 1993-03-02 | 1994-09-13 | Shinko Pantec Co Ltd | Glass-metal composite material and its production |
| RU2196747C2 (en) * | 1999-02-15 | 2003-01-20 | Пикуль Владимир Васильевич | Method of composite article manufacture |
| RU2428388C1 (en) * | 2009-12-31 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева) | Method of producing glass-metal composite |
| WO2014130335A1 (en) * | 2013-02-21 | 2014-08-28 | Corning Incorporated | Methods of forming strengthened sintered glass structures |
| US20160031187A1 (en) * | 2013-04-10 | 2016-02-04 | Schott Glass Technologies (Suzhou) Co., Ltd. | Flexible Glass/Metal Foil Composite Articles and Production Process Thereof |
| JP6256972B2 (en) * | 2013-08-30 | 2018-01-10 | 株式会社小糸製作所 | Vehicle lighting |
| JP2016036998A (en) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 日本ゼオン株式会社 | Method for manufacturing composite laminate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK172193B1 (en) | Fiber reinforced composite materials with metal matrix | |
| EP0134770A2 (en) | Carbonaceous articles having oxidation prohibitive coatings thereon | |
| US20050121499A1 (en) | Methods and device for controlling pressure in reactive multilayer joining and resulting product | |
| FR2683831A1 (en) | Coated metal article | |
| KR900016479A (en) | Manufacturing method of metal-ceramic composite workpiece | |
| JP2009511752A5 (en) | ||
| JPS59232979A (en) | Ceramic aluminum alloy composite body | |
| TW200904773A (en) | A fused cast refractory product with a high alumina content | |
| RU2684255C1 (en) | Method of producing layered glass metal composites | |
| US4921738A (en) | Li2 O-Al2 O3 -SiO2 glass ceramic-aluminum containing austenitic stainless steel composite body and a method of producing the same | |
| RU2202456C1 (en) | Method for applying wear resistant coating on surfaces of steel parts | |
| NO310348B1 (en) | Glass ceramic material and its use as a means for joining different types of material and as support | |
| JPS6326205A (en) | Production of steel sheet having excellent weatherability and sea water resistance | |
| RU2505495C1 (en) | Method of manufacturing laminated glass-metal-composite | |
| KR101806309B1 (en) | Ceramic-metal composites and manufacturing method for the same | |
| RU2702799C1 (en) | Method of making glass metal composite | |
| KR20200063213A (en) | Method for manufacturing semi-finished metal products, method for manufacturing metal-ceramic substrates and metal-ceramic substrates | |
| RU2196747C2 (en) | Method of composite article manufacture | |
| JPH0429614B2 (en) | ||
| US3582419A (en) | Vitreous or vitrocrystalline laminate product | |
| EP0600471A1 (en) | An aluminum phosphate/silicon dioxide-based sealing material | |
| Esposito et al. | Joining of ceramic oxides by liquid wetting and capillarity | |
| JPH0959074A (en) | Production of combination of ceramic member with aluminum member | |
| RU2560897C1 (en) | Method of making composite copper-titanium material | |
| JP2585548B2 (en) | Hermetic ceramic coating and method for producing the same |