Способ получения пористого материала

Авторы патента:

C22C1/08 - Сплавы (кремни C06C 15/00; обработка сплавов C21D, C22F)

B22F3/24 - последующая обработка заготовок или изделий

Владельцы патента RU 2327751:

Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения пористых материалов, и может быть использовано в строительстве, автомобилестроении и авиастроении, например, при изготовлении материалов для защиты от электромагнитного излучения, шума, пожара. Способ включает вспенивание плотной порофоросодержащей заготовки из алюминиевых сплавов путем ее нагрева и охлаждения. Нагрев заготовки ведут со скоростью 200-1000°С/мин, при этом заготовку и источник нагрева перемещают относительно друг друга со скоростью 1-20 мм/с. Для получения пористого материала заданной толщины, плотности и вида поверхности перед охлаждением вспенивающую заготовку деформируют. Технический результат - повышение однородности поровой структуры изделия, возможность регулирования его плотности, толщины и вида поверхности. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в строительстве, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях, где требуется сочетание таких свойств материала, как легкость, плавучесть, негорючесть, тепловая и звуковая защита.

Известен способ получения пористых полуфабрикатов марки ALPORAS из расплава алюминия вспениванием при замешивании в него частиц порофора TiH₂ (патент US №4713277, С22С, 1987 г.).

Недостатком этого способа является узкая номенклатура получаемых полуфабрикатов как по размерам, так и конфигурации: производят только плоские плиты размером до 5-250×600×2000 мм. Пористая структура неоднородная и нерегулируемая. Кроме того, процесс взрывоопасен из-за выделения большого количества Н₂ при разложении в расплаве TiH₂.

Известен способ получения пористого материала путем вспенивания плотной порофоросодержащей заготовки из алюминиевого сплава, включающий нагрев неподвижной заготовки со скоростью 46±0,2°С/мин и ее охлаждение (F.Simaneik, N.Minarikova. S.Culak and J.Kovaeik Effect of foaming parameters on the pore size - Влияние параметров вспенивания на размер пор - Metal Foams and Porous Metal Structure, MVT Veriag, 1999 у., р.105) - прототип.

Недостатком этого способа является неоднородность поровой структуры, соответственно низкий выход годного и низкая производительность.

Предлагаемый способ получения пористого материала путем вспенивания плотной порофоросодержащей заготовки из алюминиевых сплавов включает нагрев заготовки со скоростью 200-1000°С/мин, перемещение заготовки и источника нагрева относительно друг друга со скоростью 1-20 мм/с и охлаждение.

Перед охлаждением вспененную заготовку деформируют.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что плотную порофоросодержащую заготовку из алюминиевых сплавов нагревают со скоростью 200-1000°С/мин, при этом заготовку и источник нагрева перемещают относительно друг друга со скоростью 1-20 мм/с.

Для получения пористого алюминия заданной плотности, толщины и вида поверхности перед охлаждением вспенивающуюся заготовку деформируют.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение однородности поровой структуры пеноалюминия, регулирование его плотности, толщины, вида поверхности и, соответственно, увеличение выхода годного и производительности процесса вспенивания.

Предлагаемый способ позволяет ускорить в десятки раз, синхронизировать и координировать по времени процессы, протекающие при нагреве движущейся плотной порофоросодержащей заготовки, например, из алюминиевого сплава и порофора TiH₂: одновременное разложение всех частиц порофора с образованием газовых пузырьков, появление твердожидкой фазы алюминиевого сплава и охлаждение, предотвращающее коагуляцию пор. В результате получают материал с однородной пористой структурой и, как следствие, происходит повышение выхода годного с одновременным увеличением производительности технологического процесса вспенивания.

Предлагаемый способ получения пористого материала путем вспенивания плотной порофоросодержащей заготовки из алюминиевых сплавов был опробован на листах, которые были получены методом порошковой металлургии, обеспечивающим равномерное распределение частиц порофора в объеме плотного материала.

Использовали порошок алюминиевого сплава марки 01959 и порошок порофора TiH₂.

Пример осуществления способа

Методом порошковой металлургии из капсулированной порошковой смеси (смешали порошок алюминиевого сплав марки 01959 и порофор TiH₂ - 1 мас.%, засыпали в алюминиевую капсулу, отрессовали полосу, которую прокатали на листы) получили плотную (плотность ≅ 2,7 г/см³) порофоросодержащую заготовку - 4 листа размером:

лист №1 4×1050×1050 мм массой 12 кг,

лист №2 2×1050×1050 мм массой 6 кг,

лист №3 8×1050×1050 мм массой 24 кг,

лист №4 4×1050×1050 мм массой 12 кг.

Лист №1 перемещали относительно неподвижного источника нагрева со скоростью 10 мм/с и нагревали со скоростью 600°С/мин. После охлаждения получили пористый материал - лист размером 20×1010×1010 мм массой 12 кг, соответственно, плотностью 0,54 г/см³.

Макроструктура характеризуется высокой степенью однородности: 95% пор имели размер 4,0±0,5 мм, поверхность имела легкую волнистость из-за изменения толщины листа в пределах (20±1) мм. Выход годного составил 100%. Время вспенивания - 3 минуты, соответственно производительность 12 кг/3 мин = 4 кг/мин.

Полученный пористый материал - лист - использовали как составной элемент шумозащитного экрана.

Лист №2 нагрели со скоростью 400°С/мин, перемещая источник нагрева со скоростью 15 мм/с относительно неподвижного листа. Вспенивающийся лист деформировали (прогладили валком) и охладили.

Получили пористый материал - лист размером 12×1005×1005 мм массой 6 кг, соответственно, плотностью 0,45 г/см³, поверхность не имела волнистости, так как толщина листа по его длине практически не изменялась: она лежала в пределах 12±0,1 мм.

Макроструктура характеризуется высокой степенью однородности: 97% пор имели размер 2,5±0,4 мм. Выход годного составил 100%. Время вспенивания - 2 минуты, соответственно производительность 6 кг/2 мин = 3 кг/мин.

Полученный пористый материал - лист - использовали как составной элемент пожарозащитной обшивки перегородок в офисе.

Лист №3 нагрели со скоростью 1000°С, перемещая источник нагрева и лист относительно друг друга со скоростью 5 мм/с. Вспенивающийся лист деформировали (прогладили валком) и охладили.

Получили пористый материал - лист размером 32×1005×1005 мм, массой 24 кг, соответственно плотностью 0,68 г/см³, поверхность не имела волнистости, так как толщина листа практически не изменялась: она лежала в пределах 32,00±0,05 мм.

Макроструктура пор характеризуется высокой степенью однородности: 96% пор имели размер 5,0±0,1 мм. Выход годного составил 100%. Время вспенивания - 5 минут, соответственно производительность 24 кг/5 мин = 4,8 кг/мин.

Полученный пористый материал - лист - использовали как составной элемент кожуха трансформатора, защищающий от возгорания и от электромагнитного излучения.

Опробовали получение пористого материала по способу-прототипу на том же материале - лист №4.

Неподвижный лист нагрели со скоростью 46±0,2°С/мин и охладили. Получили пористый материал - лист размером 20×1010×1010 мм, массой 12 кг соответственно, плотностью 0,65 г/см³.

Макроструктура характеризуется низкой степенью однородности: 95% пор имели размер 4,0±2 мм, поверхность имела значительную волнистость из-за изменения толщины листа от 16 мм до 25 мм. Выход годного составил всего 60%. Время вспенивания - 20 минут, соответственно производительность 12 кг/20 мин = 0,6 кг/мин

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить однородность поровой структуры пористого материала до 95-97% и довести выход годного до 100% и увеличить производительность в 5-8 раз по сравнению с известным способом.

1. Способ получения пористого материала путем вспенивания плотной порофоросодержащей заготовки из алюминиевых сплавов, включающий нагрев и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев заготовки ведут со скоростью 200-1000°С/мин, при этом заготовку и источник нагрева перемещают относительно друг друга со скоростью 1-20 мм/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед охлаждением вспенивающуюся заготовку деформируют.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным фрикционным материалам на основе меди. .

Спеченный антифрикционный материал на основе меди // 2326952

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным материалам на основе меди. .

Нанокристаллический материал со структурой аустенитной стали, обладающий высокой твердостью, прочностью и коррозионной стойкостью, и способ его изготовления // 2324757

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к нанокристаллическому материалу со структурой аустенитной стали и его получению. .

Спеченный фрикционный материал на основе меди // 2324756

Способ легирования хромом алюминия // 2324753

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения сплавов, характеризующихся медленным растворением легирующего элемента, например хрома.

Спеченный антифрикционный сплав на основе меди // 2323992

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным сплавам на основе меди. .

Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения // 2323991

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литым композиционным материалам на основе алюминиевого сплава, и может быть использовано для изготовления деталей, обладающих высокой жаропрочностью и износостойкостью.

Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл для выплавки литейных алюминиевых сплавов // 2323990

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при приготовлении лигатур алюминий - тугоплавкие металлы для выплавки литейных алюминиевых сплавов и получении из них точных отливок.

Способ получения литейных алюминиево-кремниевых сплавов // 2322522

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов, например силуминов. .

Геттерные композиции, регенерируемые при низкой температуре после воздействия реакционных газов при более высокой температуре // 2321650

Изобретение относится к композициям, содержащим неиспаряемые геттерные сплавы. .

Термическая обработка магнитно-мягких деталей // 2325972

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу термической обработки прессованных магнитно-мягких композиционных деталей. .

Способ получения изделий из аморфных магнитных материалов // 2320455

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения аморфных материалов взрывным компактированием. .

Способ изготовления спеченных металлических изделий с уплотненной поверхностью // 2311263

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению спеченных металлических изделий с уплотненной поверхностью. .

Способ приготовления пасты // 2304458

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в производстве газоразрядных индикаторных панелей (ГИП). .

Способ изготовления фрикционного изделия // 2298451

Изобретение относится к изготовлению фрикционных изделий, предназначенных для эксплуатации в различных механизмах, в частности тормозных узлах и муфтах. .

Способ закалки твердого сплава // 2294261

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к способу закалки твердых сплавов на основе карбида вольфрама для бурового инструмента. .

Способ получения порошковых металлических изделий с уплотненной поверхностью // 2271263

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошковых металлических изделий, имеющих высокую прочность сердцевины и твердую уплотненную поверхность.

Способ приготовления лигатур и раскислителей // 2269586

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработкам в области технологии приготовления лигатур в виде композитов на тугоплавкой основе для цветных сплавов и раскислителей для сталей.

Металлокерамический резец и способ его изготовления // 2266346

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению металлокерамических режущих инструментов. .

Способ термомеханической обработки заготовок из гранулируемых высоколегированных никелевых сплавов // 2259902

Изобретение относится к металлургии. .

Устройство для формования длинномерных заготовок из порошковых материалов // 2324595

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к формованию изделий из порошковых материалов, и может быть использовано, в частности, для формования штабиков из порошков тугоплавких металлов, таких как молибден, вольфрам и другие при изготовлении расходуемых электродов вакуумно-дуговой плавки.