Способ получения композиционного материала

 

Использование: машиностроение, например для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ получения композиционного материала, содержащего в качестве металлической матрицы силумин, а в качестве волокнистого наполнителя - стальную стружку, включает нагрев матрицы до 750 - 800°С и введение наполнителя в расплав матрицы при перемешивании с последующей выдержкой 15-20 мин и последующим охлаждением. При этом перед введением наполнителя в расплав его подвергают предварительной обработке. Композиционный материал имеет следующие характеристики: предел прочности 475 МПа, момент трения 19 Дж/см2. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я.)л С 22 С 1/09, 8 22 F 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4740521/02 (22) 16.08.89 (46) 30.06.92. 6юл. N 24 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) А,П. Носач, Л.A. Солнцев, Л.А, Тимофеева и А.И. Лисконог (53) 621,763(088.8) (56) Патент ФРГ М 3504118, кл. С 22 С 1/09,.1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: машиностроение, например для изготовления поршней двигате-, Изобретение относится к материаловедению, в частности к получению металличе ских сплавов на основе алюминия, и может быть использовано в различных областях машиностроения.

Известно применение алюминиевых сплавов для поршней двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время из изготовление производят наряду с другими сплавами из сплава АК 4-1 (ГОСТ 21488-76).

Основными недостатками этого сплава в. эксплуатации являются низкая износостойкость и прочность, что вызывает образование зади ров из-за повышенной пластичности алюминия как основы сплава, Поэтому задача состоит в необходимости получения материала с повышенной из.носостойкостью и прочностью наряду с минимальной массой, Известно, что повышенной прочностью обладают композиционные материалы. 42„„1744135 А1 лей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ получения композиционного материала. содержащего в качестве металлической матрицы силумин, а в качестве волокнистого наполнителя — стальную стружку, включает нагрев матрицы до 750—

800 С и введение наполнителя в расплав .матрицы при перемешивании с последующей выдержкой 15 — 20 мин и последующим охлаждением. При этом перед введением напслнителя в расплав его подвергают предварительной обработке. Композиционный материал имеет следующие характеристики: предел прочности 475 МПа, момент трения 19 Дж/см . 1 табл.

Известен способ получения композиционныхх мате риалов, вкл ючающий приготовление рабочей смеси, заполнение ею формы, причем укладку производят послойно с тканями, после чего наливают форму эпоксидными смолами при 120—

160 С.

Однако данный способ не может быть использован для получения материала на основе силумина или другого алюминиевого сплава, Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий укладку в литейную форму предварительно обожженного волокнистого армирующего наполнителя в виде неорганического рыхлого волокна, заливку формы жидким легким сплавом, например алюминием. и пропитку под небольшим избыточным давлением и кристаллизацию.

1744135

Цель изобретения — упрощение способа получения композиционного материала при сохранении прочности и иэносостойкости, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения композиционного материала, включающему нагрев компонента, который является основой материала, смешивание его с наполнителем и выдержку при температуре нагрева, в качестве наполнителя используют предварительно обезжиренную стальную или чугунную стружку, а в качестве основы— силумин и выдержку ведут в технологическом интервале температур 750 — 800 С.

Общими признаками предлагаемого способа получения композиционного материала и известного являются смешивание алюминия с наполнителем., заливка в форму и выдержка при повышенной температуре с последующим охлаждением. Новым по сравнению с известным способом является то, что к наполнителю добавляют волокнистый наполнитель— стальную стружку, промытую в водном растворе тринатрийфосфата и соляной кислоты, стружку дробят, а нагрев силумина осуществляются до 750 — 800 С с выдер>ккой 15 — 20 мин, Преимуществом предлагаемого способа перед известным является его упрощение и утилизация стружки (вместо специального изготовления волокнистого наполнителя) при сохранении высокого уровня механических свойств полученного материала. Существенными являются признаки, характеризующие наличие предварительной обработки наполнителя, перемешивание после введения стружки е матрицу, проведение выдержки в течение

15 — 20 мин.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что матричный сплав перед пропиткой нагревают до 750 — 800 С, пропитку осуществляют путем введения наполкителя в расплав при перемешивании с выдержкой 15 — 20 мин, при этом в качестве матричного сплава используют силумин. а в качестве наполнителя — стальную стружку, Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

5 Стальная стружка из стали Ст 3 дробится, обезжиривается химическим путем от следов СОЖ и коррозии в водном растворе тринатрийфосфата и соляной кислоты в соответствии с ГОСТ 9.047-75. Затем очищен10 ную стружку просушивают и ри комнатной температуре, после чего укладывают в расплав силумина, перемешивают и выдерживают при 750 — 800 С в печи в течение

15 — 20 мин, после чего производят заливку

15 формы и охлаждение на воздухе, В результате получают композиционный сплав, отличающийся от базового объекта — силумина следующими свойствами (см. таблицу), 20 Таким образом, предлагаемым способом получения композиционного материала удалось получить новый по свойствам материал, износостойкость и прочность которого в 1,5 раза выше исходного материала, Это

25 дает основание применять этот композиционный материал для изготовления поршней, двигАтелей внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Способ получения композиционного

30 материала, содержащего матрицу из сплава на основе алюминия и металлический волокнистый наполнитель, включающий предварительную обработку наполнителя, нагрев матричного сплава выше температуры плав35 ления, введение наполнителя в расплав и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа эа счет утилизации отходов при сохранении прочности и износостойкости материала, нагрев матри40 цы проводят до 750 — 800 С, введение наполнителя в расплав матрицы осуществляют при перемешивании с выдержкой в течение 15 — 20 мин. при этом в качестве сплава на основе алюминия ис45 пользуют силумин, а в качестве волокнистого наполнителя — стальную стружку,