Способ получения слоистых композиционных материалов

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий. Стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF₃ - 44-50%; K₂TiF₆ - 10-20%, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают алюминиевым расплавом с температурой перегрева на 50-100°С выше линии ликвидус алюминиевого сплава. Способ позволяет обеспечить формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью за счет улучшения смачивания стали алюминием и получить легированный титаном переходный интерметаллидный слой между алюминием и сталью, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала. 1 пр.

 

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий.

Известен способ получения слоистых композиционных материалов (Рябов В.Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых соединений. - М.: Металлургия, 1975. 287 с.), по которому предварительно собирается пакет из стальных листов и пропитывается алюминиевым расплавом. Этот способ отличается невысокой трудоемкостью и низкой стоимостью получаемых изделий. Однако плохие условия смачивания стали алюминием не обеспечивают сплошной адгезионной связи по границе их контакта, что снижает прочность сцепления слоев и качество слоистого композиционного материала.

Известен также способ получения слоистых композиционных материалов (Способ получения слоистых композиционных материалов сталь-алюминий; Патент №2437770 от 27.12.2011 г.), который принят за прототип. По этому способу стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, содержащего 45 мол.%, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева на 50-100°C выше линии ликвидус алюминиевого сплава. Этот способ обеспечивает улучшение смачивания стали алюминием и повышение качества слоистого композиционного материала. Однако прочность сцепления слоев композита невысокая и определяется прочностью переходного интерметаллидного слоя на границе алюминия и стали.

Технический результат изобретения - повышение прочности сцепления алюминия и стали в слоистых композиционных материалах сталь-алюминий.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°C. В отличие от прототипа флюс содержит KF, AlF₃, K₂TiF₆ в следующем соотношении компонентов,%:

KF	36-40
AlF3	44-50
K2TiF6	10-20

Такая совокупность новых признаков с известными обеспечивает смачивание стали алюминием, формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью и легирование переходного интерметаллидного слоя между алюминием и сталью титаном, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

Способ заключается в том, что стальные листы предварительно покрываются водным раствором флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF₃ - 44-50%; K₂TiF₆ - 10-20%, и удаляют влагу с поверхности листов. Затем листы собирают в пакеты и пропитывают алюминием в ванне с алюминиевым расплавом. При этом температура расплава выше температуры ликвидус сплава на 50-100°C.

Нижний уровень температуры расплава выбирается из условия обеспечения высокой жидкотекучести алюминиевого расплава. Перегрев алюминия выше 100°C над линией ликвидус способствует формированию при пропитке сплошного переходного интерметаллидного слоя значительной ширины с низкой прочностью.

Применение флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF₃ - 44-50%; K₂TiF₆ - 10-20%, обеспечивает смачивание стали алюминием и формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью. Введение K₂TiF₆ обеспечивает легирование переходного интерметаллидного слоя титаном, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

Примером применения предлагаемого способа является изготовление слоистого композиционного материала сталь - алюминий. Стальные листы толщиной 1,2 мм опускают в водный раствор флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF₃ - 44-50%; K₂TiF₆ - 10-20%, извлекают и просушивают до полного удаления влаги. Затем стальные листы собирают в пакеты с зазором 0,5 мм и опускают в алюминиевую ванну из сплава АД1 с температурой 740°C. Выдерживают в алюминиевой ванне 3-4 с и извлекают.

Это обеспечивает смачивание стали алюминием, формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью и легирование переходного интерметаллидного слоя между алюминием и сталью титаном, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Способ получения слоистых композиционных материалов сталь-алюминий, при котором стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°С, отличающийся тем, что используют водный раствор флюса, содержащий KF, AlF₃, K₂TiF₆ при следующем соотношении компонентов, %:

KF	- 36-40%;
AlF3	- 44-50%;
K2TiF6	- 10-20%