RU2700341C1 - Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава - Google Patents
Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700341C1 RU2700341C1 RU2019108621A RU2019108621A RU2700341C1 RU 2700341 C1 RU2700341 C1 RU 2700341C1 RU 2019108621 A RU2019108621 A RU 2019108621A RU 2019108621 A RU2019108621 A RU 2019108621A RU 2700341 C1 RU2700341 C1 RU 2700341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- composite material
- aluminum alloy
- silicon
- composition
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
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, в частности к композиционным материалам на основе алюминиевого сплава, к которым предъявляются промышленные требования по повышенной прочности, жаропрочности, а также стойкости против абразивного износа и образования трещин. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит оксид алюминия с размером частиц не менее 30 мкм, а также кремний, марганец, никель, медь, магний, цинк и алюминий при следующем содержании компонентов, мас. %: алюминий 65,4-79,6, оксид алюминия 13-20, кремний 4,3-8, медь 2,6-4, марганец 0,2-0,5, никель до 0,4, магний 0,2-0,5, цинк до 1,2. Предлагаемый состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава обладает высокими механическими и служебными свойствами по всему сечению изделия в сочетании с низкой стоимостью. 2 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к композиционным материалам на основе алюминиевого сплава, к которым предъявляются промышленные требования по повышенной прочности, жаропрочности, а также стойкости против абразивного износа и образования различных трещин.
Известен состав алюминиевого сплава на основе системы алюминий-кремний-медь (сплав АК5М4) (ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия). Известный сплав характеризуются повышенной жаропрочностью. Применяются для' изготовления поршней насосов, тормозной аппаратуры, реже - для поршней тракторных и автомобильных двигателей. Однако детали, полученные на его основе не обладают стойкостью против абразивного износа и образования трещин.
Известен композиционный материал, содержащий от 2,5 до 10 вес.% оксида алюминия, при этом структура композиционного материала представлена матрицей на основе твердого раствора и равномерно размещенными в ней равноосными дисперсными частицами оксида алюминия, размером менее 2000 А (200 нм) и характеризуется пределом прочности более чем 45,000 фунтов на квадратный дюйм; (315 МПа) (патент US 3816080, опубл. 23.02.1973).
Однако данный сплав является дорогостоящим из-за стоимости исходных материалов, содержащих частицы размером менее 200 нм.
Известен патент на изобретение«Способ получения легированного порошка на ' основе алюминия» (RU 2113941, опубл. 09.07.1997). В патенте раскрыт способ получения композиционного материала. Согласно известному способу получают легированный порошок на основе алюминия с содержанием карбида кремния до 30%. Из легированного порошка получают материал, характеризующийся, микротвердостью металлической матрицы в интервале 2300-3000 Мпа, увеличенным средним размером частиц и обладающим улучшенной свариваемостью.
Однако данный сплав является дорогостоящим из-за входящего в состав карбид кремния.
Известен патент РФ №2542044 (приоритет 05.11.2013) «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ' УПРОЧНЕННЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ». 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°С, при одновременном воздействии на расплав ультразвукового поля. Изобретение направлено на повышение прочности и износостойкости сплавов. Техническим результатом изобретения является разработка способа получения упрочненных сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью и износостойкостью.
Однако данный сплав является дорогостоящим из-за входящего в состав диборида или карбида титана.
Известен патент Китая CN 105779914 (приоритет 01.03.2016) Aluminum matrix composite for automobile brake calipers and preparation method of such composite. Данное изобретение относится к алюминиевому матричному композиту для автомобильных тормозных суппортов и способу его изготовления и относится к области техники композитов. Композицию алюминиевой матрицы для автомобильных тормозных суппортов готовят из следующих массовых компонентов: 40-60 частей алюминия, 5-10 частей кремния, 8-20 частей карбидокремниевых волокон, 3-7 частей марганца, 1-4 части магния, 3-8 частей оксида алюминия, 1-5 частей дисульфида молибдена, 1-4 части диоксида титана, 1-3 части нитрида бора и 2-5 частей графита. Композит, предлагаемый в настоящем изобретении, обладает высокой удельной прочностью, высоким модулем упругости, хорошей термостойкостью и абразивной стойкостью и применим к автомобильным тормозным суппортам.
Однако данный сплав является дорогостоящим из-за входящего в состав карбидокремниевых волокон, дисульфида молибдена, диоксида титана и нитрида бора.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является изобретение «Способ получения композиционного материала из алюминиевого сплава (его вариант) и композиционный материал» (патент RU 2202643, опубл. 26.09.2001). Состав известного композиционного материала на основе алюминиевого сплава содержит различную, объемную долю оксида алюминия от 10 до 25 об.% и алюминиевый сплав. В качестве алюминиевого сплава используют сплав АК12М2МгН(Al-12% Si-1,2% Mg-2% Cu-1% Ni-1% Fe-0,5% Mn). Известный состав характеризуется длительной твердостью НВ1350 не менее 160 МПа.
Однако в данном составе используется в качестве матрицы АК12М2МгН, с повышенным содержанием легирующих элементов, что увеличивает стоимость сплава.
Технический результат от использования изобретения заключается в получении детали из заявленного состава с высокой конструктивной прочностью по всему сечению изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит оксид алюминия, а также кремний, марганец, никель, медь, магний, при следующем содержании компонентов, мас. %:
Алюминий 65,4-79,6
Оксид алюминия 13-20%, размер частиц не менее 30 мкм
Кремний 4,3-8
Медь 2,6-4
Марганец 0,2-0,5
Никель до 0,4
Магний 0,2-0,5
Цинк до 1,2.
Вышеуказанные и иные аспекты и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном его описании.
Кремний в составе композиционного материала на основе алюминия повышает его жидкотекучесть и снижает линейную усадку, в результате чего у сплавов на основе алюминия, содержащих кремний, хорошие литейные свойства. Было обнаружено, что содержание кремния в пределах от 4,3 до 8 мас. % делает предлагаемый состав сплава пригодным для изготовления различных деталей.
Состав легирующих добавок, таких как магний и медь, уменьшен по сравнению с аналогом, однако это не сказывается на ухудшении механических и служебных свойств предлагаемой композиции.
Соотношение компонентов в предлагаемой композиции подобрано экспериментальным путем и является оптимальным, что позволяет получить технический результат соответствующий поставленной задаче.
Введение в предлагаемый состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава одновременно всех компонентов в предложенных количествах позволяет получить композиционный материал, обладающий меньшую стоимость по сравнению с аналогами, при сохранении комплекса механических и служебных свойств.
Заявляемый композиционный материал готовят следующим образом.
Расплав алюминия продувают кислород-азотной смесью содержащей не менее 30% кислорода. При этом за счет взаимодействия алюминия с кислородом образуется оксид алюминия. При достижении заданного содержания оксида алюминия производится внесение других легирующих элементов.
Осуществление изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Расплав алюминия продували газовой смесью содержащей кислород 80% азот 20%. При достижении 20% содержания оксида алюминия производили внесение кремния 8%, марганца 0,5%, никеля 0,5%, меди 3,5%, магния 0,5%, цинка 1,1%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 220 МПа.
Пример 2.
Расплав алюминия продували газовой смесью содержащей кислород 65% азот 35%. При достижении 20% содержания оксида алюминия производили внесение кремния 7%, марганца 0,5%, никеля 0,5%, меди 3,5%, магния 0,5%, цинка 1,1%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 220 МПа.
Предлагаемый состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава является эффективным, обладающим высокими механическими и служебными свойствами в сочетании с низкой стоимостью.
Claims (2)
- Композиционный материал на основе алюминиевого сплава, содержащий оксид алюминия с размером частиц не менее 30 мкм, кремний, марганец, никель, медь, магний, цинк и алюминий при следующем содержании компонентов, мас. %:
-
Алюминий 65,4-79,6 Оксид алюминия 13-20 Кремний 4,3-8 Медь 2,6-4 Марганец 0,2-0,5 Никель до 0,4 Магний 0,2-0,5 Цинк до 1,2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108621A RU2700341C1 (ru) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108621A RU2700341C1 (ru) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700341C1 true RU2700341C1 (ru) | 2019-09-16 |
Family
ID=67989779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108621A RU2700341C1 (ru) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700341C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6187260B1 (en) * | 1996-12-09 | 2001-02-13 | The Chinese University Of Hong Kong | Aluminum metal matrix composite materials reinforced by intermetallic compounds and alumina whiskers |
EP0637478B1 (en) * | 1993-08-06 | 2001-11-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for producing structural member of aluminium alloy |
US20090263277A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | United Technologies Corporation | Dispersion strengthened L12 aluminum alloys |
RU2682740C1 (ru) * | 2017-12-22 | 2019-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева" (НГТУ) | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава |
-
2019
- 2019-03-26 RU RU2019108621A patent/RU2700341C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0637478B1 (en) * | 1993-08-06 | 2001-11-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for producing structural member of aluminium alloy |
US6187260B1 (en) * | 1996-12-09 | 2001-02-13 | The Chinese University Of Hong Kong | Aluminum metal matrix composite materials reinforced by intermetallic compounds and alumina whiskers |
US20090263277A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | United Technologies Corporation | Dispersion strengthened L12 aluminum alloys |
RU2682740C1 (ru) * | 2017-12-22 | 2019-03-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева" (НГТУ) | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101124235B1 (ko) | 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 주물 | |
CN1643171A (zh) | 高温应用中的高强度铝合金 | |
US6592687B1 (en) | Aluminum alloy and article cast therefrom | |
KR102422213B1 (ko) | 부가 제조 기술용 알루미늄 합금 | |
CN114829643A (zh) | 耐热铝粉材料 | |
KR102235378B1 (ko) | 강도와 내마모성이 우수한 알루미늄 합금 주물 | |
JP2017078213A (ja) | 摺動部品向け熱間鍛造用アルミニウム合金粉末、その製造方法、摺動部品用アルミニウム合金鍛造品、およびその製造方法 | |
JP3082152B2 (ja) | ピストン用素材とその製造方法 | |
JP7152977B2 (ja) | アルミニウム合金 | |
KR101277456B1 (ko) | 알루미늄 합금 및 이 합금으로 이루어진 주형 부품 | |
RU2682740C1 (ru) | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава | |
RU2700341C1 (ru) | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава | |
US5478418A (en) | Aluminum alloy powder for sliding members and aluminum alloy therefor | |
Afkham et al. | Incorporation of silicon carbide and alumina particles into the melt of A356 via electroless metallic coating followed by stir casting | |
US20220372599A1 (en) | Powder Aluminum Material | |
RU2741874C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав на основе вторичного сырья | |
JP6563494B2 (ja) | 熱伝導性に優れた耐摩環用複合体 | |
RU2700342C1 (ru) | Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава | |
JPH0261023A (ja) | 耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金材及びその製造方法 | |
JPH06192780A (ja) | 高耐熱・高耐摩耗性アルミニウム合金および高耐熱・高耐摩耗性アルミニウム合金粉末 | |
JPWO2020095777A1 (ja) | ダイカスト用アルミニウム合金及びアルミニウム合金ダイカスト材 | |
DE102012018934A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie nach dem Verfahren erhältliche Halbzeuge | |
KR101269516B1 (ko) | 스칸듐이 없는 다이캐스팅용 고강도 알루미늄 합금 | |
JP2787703B2 (ja) | 極低熱膨張係数を有するA▲l▼―Si系合金粉末鍛造部材 | |
JP2021055177A (ja) | 鋳造用アルミニウム合金、アルミニウム合金鋳物及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200928 |