RU2809613C1 - Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих боридные составляющие хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - Google Patents
Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих боридные составляющие хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809613C1 RU2809613C1 RU2022131336A RU2022131336A RU2809613C1 RU 2809613 C1 RU2809613 C1 RU 2809613C1 RU 2022131336 A RU2022131336 A RU 2022131336A RU 2022131336 A RU2022131336 A RU 2022131336A RU 2809613 C1 RU2809613 C1 RU 2809613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- boron
- aluminum
- reaction mixture
- synthesis
- Prior art date
Links
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N chromium(iii) boride Chemical compound [Cr]=[B] NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 6
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 6
- 101100110007 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) asd-1 gene Proteins 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- -1 carbon Chemical compound 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 2
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N alumanylidynechromium Chemical compound [Al].[Cr] QQHSIRTYSFLSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения композиционных алюмоматричных материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), и может использоваться с качестве лигатуры для алюминиевых сплавов. К реакционной смеси, состоящей из порошкообразных хром- и борсодержащих материалов, взятых в соотношении массы хрома к массе бора от 1 до 8, добавляют порошкообразный алюминий или сплав на его основе с соблюдением отношения массы алюминия или алюминиевого сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100. Реакционная смесь может дополнительно содержать порошки меди, никеля, титана, циркония или сплавов на их основе в количестве не менее 3% от массы реакционной смеси. Полученную смесь перемешивают и подвергают компактированию и инициируют СВС с получением алюмоматричного материала с керамическими составляющими в виде боридов хрома. Обеспечивается получение алюмоматричного композиционного материала с широким диапазоном содержания боридной фазы при низком тепловыделении и универсальность процесса за счет отсутствия специального плавильного оборудования. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения композиционных материалов на основе алюминия или его сплавов с применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).
Из уровня техники известен способ получения тугоплавких неорганических материалов методом СВС, в том числе боридов хрома, включающий приготовление реакционных смесей, их прессование и инициирование синтеза (Левашов Е.А., Рогачев А.С., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: «Издательство БИНОМ», 1991. - 176 с.). Для получения металлокерамических композитов в данной технологии предусмотрено смешивание керамических порошков, в том числе и карбида борида, полученных СВС, с порошками металлов с последующим прессованием и спеканием, что усложняет технологический процесс и снижает применимость способа.
Из уровня техники известен способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома, включающий изготовление легирующей композиции из порошкообразных хрома и ферробора с клеевым связующим с последующим нанесением на поверхность модели из пенополистирола и формообразованием отливки (Патент РФ №2735384 С1, МПК В22С 9/04, B22D 27/18. 30.10.2020. Бюл. №31). Недостатком данного способа является его узкая область применения, заключающаяся в формировании борида хрома на поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов, полученных методом литья по газифицируемым моделям.
Из уровня техники известен способ получения лигатуры для измельчения зерна алюминиевых сплавов, в состав которой входят алюминий, титан, бор и углерод (Патент РФ №2031969 С1, МПК С22С 21/00, С22С 35/00. 27.03.1995). В описанном способе лигатуру готовят плавлением в индукционной печи алюминия, содержащего титан и бор под слоем флюса, и дополнительно в расплав вдувают дисперсный углерод в потоке газа. Полученный материал, содержащий диборид и карбид титана, в последующем используют в качестве легирующей добавки при выплавке алюминиевых сплавов. Недостатком данного способа является многостадийность технологического процесса и ограниченная область применения, связанная с необходимостью получения металлического расплава и невозможностью в широких пределах регулировать содержание керамической фазы в сплаве.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана, включающий плавление алюминия, введение в расплав алюминия порциями экзотермической смеси из порошков титана, углерода и флюса криолита в стехиометрическом соотношении с осуществлением после введения каждой порции СВС-реакции и кристаллизации множества керамических включений карбида титана с размером ≤1-2 мкм и перемешивание расплава перед введением следующей порции экзотермической смеси, при этом получают сплав, содержащий не более 10% карбида титана (Патент РФ №2448178 С2, МПК С22С 1/02. 24.04.2012. Бюл. №11). Недостатком прототипа является ограниченная область применения, связанная с необходимостью получить металлический расплав и невозможность в широких пределах регулировать содержание карбидной фазы в сплаве. Кроме того, формирование упрочняющей фазы карбида титана в процессе СВС сопровождается значительным тепловыделением, что вызывает дополнительный разогрев расплава и требует введение экзотермической смеси порционно с перемешиванием и выдержкой расплава.
Все это снижает универсальность и техническую применимость прототипа.
Предлагаемый способ является более технически применимым и универсальным для получения алюмоматричных композиционных материалов содержащих боридные составляющие хрома, по отношению к прототипу.
Повышение универсальности и технической применимости предлагаемого способа выражается в том, что он позволяет получать компактные алюмоматричные материалы с формированием боридных составляющих хрома без применения специального плавильного оборудования. Применение предлагаемого способа также обеспечивает получение материалов, содержание боридной фазы в которых можно регулировать в широких пределах. Реакции образования боридов хрома имеют более низкое тепловыделение, что в процессе синтеза не приводит к значительному разогреву материала.
Способ осуществляется следующим образом.
На первом этапе путем смешивания готовят реакционную смесь, состоящую из порошкообразных хром- и борсодержащих материалов, при этом отношение массы хрома к массе бора в данной смеси находится в пределах от 1 до 8. Второй этап заключается в добавлении к вышеупомянутой реакционной смеси порошкообразного алюминия или сплава на его основе с соблюдением отношения массы алюминия или алюминиевого сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100. Полученную порошкообразную смесь, содержащую алюминий или алюминиевый сплав и реакционную смесь из хром- и борсодержащих компонентов перемешивают и подвергают компактированию. В зависимости от технического оснащения способ допускает производить процесс компактирования любым доступным способом - в металлических формах с применением прессов, в изостатах, методами импульсного компактирования и др. После получения спрессованного порошкообразного материала осуществляют инициирование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза любым доступным способом -локальным нагревом (сварочной дугой, через запальную смесь и др.) или объемным нагревом (в муфельных и индукционных печах). Применение объемного нагрева, в зависимости от соотношения реакционной смеси и алюминия или алюминиевого сплава, способ допускает проводить при температурах ниже температуры плавления алюминия или алюминиевого сплава. В этом случае основа (алюминий) не будет подвергаться плавлению от внешнего источника тепла, при этом тепловыделение от синтеза должно быть достаточно для спекания алюминия. Применение температур нагрева скомпактированных составов равной либо превышающей температуру плавления алюминия или алюминиевого сплава, позволяет обеспечить протекание СВС даже при использовании незначительного количества реакционной смеси.
С целью регулирования количества боридной фазы в материале в широком диапазоне способ предусматривает добавление к реакционной смеси, состоящей из хром- и борсодержащих компонентов алюминия или алюминиевого сплава при отношении массы алюминия или его сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100. Если данное отношение равно 1, то соответственно в материале после синтеза содержание боридов хрома буде находиться в пределах 50% масс. - в пересчете на реакционную смесь хрома и бора, взятых в отношениях массы хрома к массе бора равным 4,8 для случая образования борида хрома CrB и 2,4 - для случая образования борида хрома CrB2, и без учет других возможных взаимодействий, кроме образования соответствующих боридов. Для инициирования СВС при данном соотношении возможно применение локального нагрева, поскольку реакционной смеси (хрома и бора) будет достаточно для распространения фронта реакции по всему объему образца. Отношение массы алюминия или алюминиевого сплава к массе реакционной смеси из хром- и борсодержащих компонентов равное 100 позволит получить в образце около 1% боридов хрома при вышеуказанных соотношениях между компонентами реакционной смеси и допущении получения в ходе синтеза только боридов CrB и CrB2. Поскольку данные порошкообразные смеси содержат относительно незначительное количество реакционной смеси, то для получения композита СВС целесообразно инициировать объемным нагревом.
Для формирования в материале, наряду с боридами хрома, дополнительных структурных составляющих, (интерметаллиды, бориды и др.) способ предусматривает изготовление реакционной смеси из хром- и борсодержащих компонентов при отношении массы хрома к массе бора от 1 до 8. Соотношение 1 вызывает в реакционной смеси избыточное содержание борсодержащих материалов по сравнению со стехиометрией образования боридов хрома CrB и CrB2, и в процессе синтеза в материале возможно образование других боридных составляющих, кроме боридов хрома. Соотношение 8 приводит к избыточному количеству хромсодержащих компонентов, что в ходе синтеза позволяет формировать в материале, наряду с боридами хрома, также интерметаллиды, например системы алюминий-хром.
В качестве хромсодержащих материалов в реакционной смеси способ допускает применение хрома или феррохрома, в том числе углеродистого. Возможность использования феррохрома в реакционной смеси обусловлена тем, что железо и углерод, в случае углеродистого феррохрома, входящие в ферросплав, также в ходе синтеза участвуют во взаимодействии, в результате чего в материале, наряду с боридами хрома, формируются дополнительно составляющие, содержащие железо (интерметаллиды системы алюминий-железо, бориды железа и др.) и карбидные составляющие - в случае использования углеродистого феррохрома.
В качестве борсодержащих материалов в реакционной смеси способ допускает применение бора (аморфного или кристаллического), карбида бора и ферробора с содержанием бора не менее 7%. Вышеперечисленные материалы имеют различную реакционную способность. Подбирая борсодержащий материал можно проводить регулирование энергетических параметров реакции образования боридов хрома. Способ допускает применять ферробор с содержанием бора не менее 7%, меньшее содержание может не позволить инициировать синтез в предлагаемых системах.
Для обеспечения большей плотности и повышения физико-механических характеристик полученному в ходе СВС материалу, способ допускает его последующую переплавку. В процессе переплава также можно получить методами литья композиционный алюмоматричный материал сложной формы. Способ также допускает использовать полученный в ходе синтеза алюмоматричный материал в качестве легирующей добавки при выплавке алюминия или сплавов на его основе для легирования последних боридами хрома. Полученный материал уже содержит сформированные в ходе СВС бориды хрома, поэтому при использовании его в качестве лигатуры не приведет к бурному протеканию реакции в расплаве, в отличие от введения порошкообразных смесей системы хром-бор.
Для расширения области применения данного способа он предусматривает дополнительное введение к реакционной смеси, состоящей из хром- и борсодержащих материалов, порошкообразных добавок металлов меди, никеля, титана, циркония или сплавов на их основе в количестве, не менее 3% от массы реакционной смеси.
Способ осуществляется следующим образом.
К реакционной смеси, состоящей из хром- и борсодсодержащих материалов, при соотношении массы хрома к массе бора от 1 до 8, дополнительно вводят порошкообразные добавки металлов меди, никеля, титана, циркония или сплавов на их основе, в количестве, не менее 3% от массы исходной смеси. В зависимости от реакционной способности добавок упомянутых металлов или сплавов к компонентами реакционной смеси хром- и борсодержащих материалов, в ходе синтеза возможно образование наряду с боридами хрома новых фаз, что приводит к изменению состава, структуры и свойств получаемого материала. Так, относительно инертные добавки, такие как медь, никель или сплавы на их основе в ходе СВС не участвуют в процессах боридообразования, при этом взаимодействуя с алюминием или алюминиевым сплавом, позволяют получать материал, содержащий совместно с боридами хрома, дополнительно интерметаллиды системы алюминий-никель, алюминий-медь. Введение к реакционной смеси боридообразующих компонентов, таких как титан, цирконий позволяет формировать в ходе синтеза в материале дополнительные, наряду с боридами хрома, боридные составляющие титана и циркония. Количество добавок металлов или сплавов к реакционной смеси составляет не менее 3% от массы из хром- и борсодержащих компонентов. Меньшее количество добавок не позволяет в широком диапазоне варьировать состав и свойства материала вследствие незначительного количества образующихся в ходе синтеза фаз с участием компонентов добавок. Для формирования в материале боридных составляющих хрома способ предусматривает использование в качестве хромсодержащих материалов хрома или феррохрома, в том числе углеродистого, а в качестве борсодержащих компонентов бора, карбида бора, ферробора с содержанием бора не менее 7% при отношении массы хрома к массе бора от 1 до 8. Применение безуглеродистого феррохрома позволяет получать в материале в результате синтеза дополнительно боридные составляющие железа, а углеродистый феррохром обеспечивает получение, наряду с боридами хрома, также карбидные составляющие хрома и железа. Применение в качестве борсодержащих компонентов бора позволяет формировать преимущественно бориды, карбида бора - боридные и карбидные составляющие, а ферробор обеспечивает наряду с получением боридов титана, также боридов железа. Способ допускает применять ферробор с содержанием бора не менее 7%, меньшее содержание может не позволить инициировать синтез в предлагаемых системах.
После приготовления реакционной смеси, состоящей из хром- и борсодержащих материалов с добавками порошкообразных металлов или сплавов, к вышеупомянутой смеси добавляют порошкообразный алюминий или сплав на его основе при отношении массы алюминия или его сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100. Данное отношение позволяет регулировать количество боридной составляющей в материале в зависимости от требуемого технического результата. Так, отношение равное 1 позволяет получать алюмоматричный материал со значительным, около 50%, содержанием боридных составляющих хрома, соотношение 100 обеспечивает формирование в материале около 1% боридов хрома. Полученную порошкообразную смесь, состоящую из реакционной смеси хром- с борсодержащими материалами и добавками металлов или сплавов, и алюминия или алюминиевого сплава компактируют любым доступным способом, после чего инициируют процесс СВС. Способ допускает инициировать синтез либо локальным, либо объемным нагревом. Последний вариант наиболее целесообразно применять к материалам, содержащим незначительное количество реакционной смеси вследствие их незначительной реакционной способности. Для улучшения физико-механических характеристик способ допускает переплав полученного материала. Для легирования отливок из алюминия или сплавов на его основе способ допускает применение полученного материала в качестве лигатур.
Примеры конкретного исполнения:
Пример 1. В качестве реакционной смеси использовали смесь хрома и аморфного бора при соотношении массы хрома к массе бора, равное 5 (1,0 г хрома и 0,2 г бора). Полученную реакционную смесь смешивали с порошком алюминия АСД-1 при отношении массы алюминия к массе смеси 2 (10 г алюминия и 5,0 г смеси) и компактировали. Прессовки помещали в печь и путем постадийного нагрева инициировали СВС, максимальная температура нагрева составляла 950°С, время выдержки 10 мин. Основа полученного материала алюминий, при этом он дополнительно содержал комплексный борид Cr2AlB2 и интерметаллид Al13Cr7.
Пример 2. В качестве реакционной смеси использовали смесь хрома и аморфного бора при соотношении массы хрома к массе бора, равное 2 (1,0 г хрома и 0,5 г бора). Полученную реакционную смесь смешивали с порошком алюминия АСД-1 при отношении массы алюминия к массе смеси 5 (10 г алюминия и 2,0 г смеси) и компактировали. Прессовки помещали в печь и путем постадийного нагрева инициировали СВС, максимальная температура нагрева составляла 950°С, время выдержки 10 мин. Основа полученного материала алюминий, при этом он дополнительно содержал борид хрома CrB2 в количестве ~6% (мас.).
Пример 3. В качестве реакционной смеси использовали смесь хрома и аморфного бора при соотношении массы хрома к массе бора, равное 1 (1,0 г хрома и 1,0 г бора). Полученную реакционную смесь смешивали с порошком алюминия АСД-1 при отношении массы алюминия к массе смеси 2 (10 г алюминия и 5,0 г смеси) и компактировали. Прессовки помещали в печь и путем постадийного нагрева инициировали СВС, максимальная температура нагрева составляла 950°С, время выдержки 10 мин. Основа полученного материала алюминий, при этом он дополнительно содержал бориды хрома (CrB2) и алюминия (AlB2).
Пример 4. То же, что в примере 2, только в качестве хромсодержащего материала использовали углеродистый феррохром (8% С, 65% Cr). После инициирования синтеза постадийным нагревом до температуры 950°С и выдержке 10 мин., полученный материал на основе алюминия содержал бориды хрома (CrB2) и железа (FeB), карбиды хрома (Cr7C3, Cr23C6).
Пример 5. В качестве реакционной смеси использовали смесь хрома и карбида бора при соотношении массы хрома к массе бора, равное 2. Полученную реакционную смесь смешивали с порошком алюминия АСД-1 при отношении массы алюминия к массе смеси 2 (10 г алюминия и 5,0 г смеси) и компактировали. Прессовки помещали в печь и путем постадийного нагрева инициировали СВС, максимальная температура нагрева составляла 950°С, время выдержки 10 мин. Основа полученного материала алюминий, при этом он дополнительно содержал борид хрома CrB2, карбид хрома Cr23C6 и интерметаллид Al13Cr7.
Пример 6. То же, что в примере 2, только к реакционной смеси дополнительно вводили медь, в количестве 30% (на 1,5 г смеси хрома с бором добавляли 0,45 г меди). Полученный при нагреве спрессованных составов до 950°С и выдержке 10 мин. материал на основе алюминия, наряду с боридом хрома CrB2, содержал дополнительно интерметаллид Al2Cu.
Пример 7. В качестве реакционной смеси использовали смесь хрома и ферробора (17% В) при соотношении массы хрома к массе бора, равное 2,3 (1,0 г хрома и 2,58 г ферробора). Полученную реакционную смесь смешивали с порошком алюминия АСД-1 при отношении массы алюминия к массе смеси 3,3 (10 г алюминия и 3,0 г смеси) и компактировали. Прессовки помещали в печь и путем постадийного нагрева инициировали СВС, максимальная температура нагрева составляла 1200°С, время выдержки 10 мин. Основа полученного материала алюминий, при этом он дополнительно содержал бориды хрома CrB2 и железа Fe2B и интерметаллид Al13Fe4.
Пример 8. Полученный в примере 8 материал использовали в качестве лигатуры при выплавке алюминиевого сплава ВАЛ10, при этом, количество лигатуры составляло ~ 20% (масс). Полученный слиток на основе алюминия дополнительно содержал бориды хрома CrB2 и железа Fe2B и интерметаллиды Al13Fe4 и Al2Cu, что указывает на усвоение компонентов лигатуры в алюминиевых сплавах.
Пример 9. То же, что в примере 2, только к реакционной смеси дополнительно вводили никель в количестве 20% от массы реакционной смеси. Полученный при нагреве спрессованных составов до 950°С и выдержке 10 мин материал на основе алюминия, наряду с боридом хрома CrB2, содержал дополнительно интерметаллид Ni3Al.
Пример 10. То же, что в примере 2, только к реакционной смеси дополнительно вводили титан в количестве 20% от массы реакционной смеси. Полученный при нагреве спрессованных составов до 950°С и выдержке 10 мин материал на основе алюминия, наряду с боридом хрома CrB2, содержал дополнительно интерметаллид Al3Ti и борид титана TiB2.
Пример 11. То же, что в примере 3, только к реакционной смеси дополнительно вводили ферротитан с содержанием титана 70% в количестве 30% от массы реакционной смеси. Полученный при нагреве спрессованных составов до 950°С и выдержке 10 мин материал на основе алюминия, наряду с боридом хрома CrB2, содержал дополнительно борид титана TiB2 и интерметаллиды Al3Ti и Al13Fe4.
Данный способ является практически применимым для получения методом СВС композиционных алюмоматричных материалов, содержащих борид титана.
Claims (6)
1. Способ получения композиционного алюмоматричного материала, содержащего бориды хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, включающий изготовление порошковой смеси, ее компактирование с получением прессовки и инициирование в полученной прессовке синтеза, отличающийся тем, что при изготовлении порошковой смеси сначала смешивают хромсодержащие материалы в виде порошков хрома или феррохрома и борсодержащий материал в виде бора, карбида бора или ферробора с содержанием бора не менее 7 % с получением реакционной смеси с отношением массы хрома к массе бора от 1 до 8, затем приготовленную реакционную смесь смешивают с порошком алюминия или алюминиевого сплава при отношении массы алюминия или алюминиевого сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что синтез инициируют путем объемного нагрева прессовки.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полученный в результате синтеза материал повторно переплавляют.
4. Способ получения композиционного алюмоматричного материала, содержащего бориды хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, включающий изготовление порошковой смеси, ее компактирование с получением прессовки и инициирование в полученной прессовке синтеза, отличающийся тем, что при изготовлении порошковой смеси сначала смешивают хромсодержащие материалы в виде порошков хрома или феррохрома, борсодержащий материал в виде бора, карбида бора или ферробора с содержанием бора не менее 7 % и порошок меди, никеля, титана, циркония или сплавов на их основе в количестве не менее 3% от массы хром- и борсодержащих материалов с получением реакционной смеси с отношением массы хрома к массе бора от 1 до 8, затем приготовленную реакционную смесь смешивают с порошком алюминия или алюминиевого сплава при отношении массы алюминия или алюминиевого сплава к массе реакционной смеси от 1 до 100.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что синтез инициируют путем объемного нагрева прессовки.
6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что полученный в результате синтеза материал повторно переплавляют.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809613C1 true RU2809613C1 (ru) | 2023-12-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1759561A1 (ru) * | 1989-08-17 | 1992-09-07 | Металлургический Завод "Сибэлектросталь" | Способ получени порошка борсодержащего материала |
| RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
| RU2496902C1 (ru) * | 2012-08-31 | 2013-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Алюмоматричный композиционный материал с борсодержащим наполнителем |
| RU2658566C2 (ru) * | 2016-06-14 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения компактных материалов, содержащих диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза |
| RU2753339C1 (ru) * | 2020-07-25 | 2021-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью «Газпромнефть Научно-Технический Центр» (ООО «Газпромнефть НТЦ») | Материалы на основе тетраборида хрома и способы их получения |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1759561A1 (ru) * | 1989-08-17 | 1992-09-07 | Металлургический Завод "Сибэлектросталь" | Способ получени порошка борсодержащего материала |
| RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
| RU2496902C1 (ru) * | 2012-08-31 | 2013-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Алюмоматричный композиционный материал с борсодержащим наполнителем |
| RU2658566C2 (ru) * | 2016-06-14 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения компактных материалов, содержащих диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза |
| RU2753339C1 (ru) * | 2020-07-25 | 2021-08-13 | Общество с ограниченной ответственностью «Газпромнефть Научно-Технический Центр» (ООО «Газпромнефть НТЦ») | Материалы на основе тетраборида хрома и способы их получения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2691221B2 (ja) | 金属−第２相複合物の形成方法 | |
| US4726842A (en) | Metallic materials re-inforced by a continuous network of a ceramic phase | |
| US4916030A (en) | Metal-second phase composites | |
| CN109182802B (zh) | 一种碳材料增强铜/铝基复合材料的制备方法 | |
| RU2809613C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих боридные составляющие хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
| Ziatdinov | Metallurgical SHS processes as a route to industrial-scale implementation: An autoreview | |
| RU2793662C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих борид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
| RU2739898C1 (ru) | Способ получения композиционного металлического сплава, содержащего карбид титана | |
| RU2792903C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих карбид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
| RU2658566C2 (ru) | Способ получения компактных материалов, содержащих диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
| JP2001342528A (ja) | マグネシウム合金の細粒化剤およびその製造方法およびそれを用いた微細化方法 | |
| RU2341578C2 (ru) | Способ получения азотсодержащего сплава для легирования стали и азотсодержащий сплав для легирования стали | |
| RU2809611C2 (ru) | Способ получения металлокерамических, в том числе объёмнопористых материалов, содержащих нитрид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
| RU2138572C1 (ru) | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор | |
| RU2691431C1 (ru) | Способ бороалитирования стальной поверхности | |
| CN1317407C (zh) | 一种钢结硬质合金的制备方法 | |
| Verona et al. | Microstructure and Properties of Fe 3 Al-Fe 3 AlC x Composite Prepared by Reactive Liquid Processing | |
| Gostishchev et al. | High-temperature synthesis of composites based on nickel aluminides | |
| RU2514250C1 (ru) | Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям | |
| RU2639258C2 (ru) | Способ получения лигатуры для борирования стали | |
| Wei et al. | A thermal explosion process to fabricate an intermetallic matrix composite coating on a steel | |
| Wang et al. | In-situ synthesis of Al/(TiC+ α-Al2O3) and Al/(TiAl3+ TiC+ α-Al2O3) alloys by reactions between Al, TiO2 and C in liquid aluminum | |
| RU2756045C1 (ru) | Способ получения комплексно-легированного материала на основе алюминидов никеля с карбидной и боридной фазами вольфрама | |
| RU2732809C1 (ru) | Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов | |
| Gostishchev et al. | Exothermic synthesis of cast nickel aluminide alloys with tungsten and molybdenum carbides |