Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава

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 при следующем содержании компонентов, мас. %: алюминий 66,0-75,8, оксид алюминия 13-20, кремний 9,6-10,4, медь 0,7-1,2, марганец до 0,2, никель до 1, магний 0,2-1, цинк до 0,2. 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.

 

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 АК21М2,5Н2,5 (ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия). Применяется для производства поршней дизельных двигателей, к которым предъявляются повышенные требования по жаропрочности и линейному расширению.

Однако детали, полученные на его основе не обладают высокой стойкостью против абразивного износа.

Известен патент на изобретение «Способ получения легированного порошка на основе алюминия» (RU 2113941, опубл. 09.07.1997). 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 №2659514 (приоритет 17.08.2017) «ЛИТЕЙНЫЙ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫЙ СПЛАВ» данное изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением. Литейный алюминиево-кремниевый сплав содержит, мас. %: кремний 10,5-11,5, стронций 0,02-0,08, магний 0,05-0,15, марганец 0,3-0,5, железо 0,3-0,5, алюминий и примеси - остальное, и имеет структуру, состоящую из первичных кристаллов алюминиевого твердого раствора и модифицированной алюминиево-кремниевой эвтектики, в состав которой входит стронцийсодержащая фаза, при этом не менее 90% всего количества железа входит в состав алюминиево-кремниевой эвтектики в виде фазы Al15(Fe,Mn)3Si2.

Однако детали, полученные на его основе не обладают высокой стойкостью против * абразивного износа.

Известен патент РФ №2171307 (приоритет 22.02.2000) «КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ АНТИФРИКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОЙ СМАЗКИ». Данное изобретение относится к созданию антифрикционных материалов для машиностроения, работающих в тяжелонагруженных узлах трения скольжения в условиях ограниченной смазки. Предлагается литой композиционный материал на основе промышленных литейных алюминиевых сплавов (типа силуминов), содержащий дискретные наполнители двух видов: высокотвердые, высокомодульные керамические частицы карбидов, нитридов, оксидов с размером не более 20 мкм и частицы графита фракционного состава 40-160 мкм, объемная доля керамического наполнителя от 2,5 до 5,0 об. %. При этом обеспечивается снижение коэффициента трения в условиях сухого трения, высокое сопротивление износу, несущая способность. Объемная доля керамического наполнителя от 2,5 до 5 об. %, графитового наполнителя от 1,5 до 3 об. %.

Однако детали, полученные на его основе не обладают высокой стойкостью против абразивного износа вследствие того что доля керамического наполнителя не более 5%.

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 AК12M2MгH(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 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, цинк при следующем содержании компонентов, мас. %:

Алюминий 66,0-75,8

Оксид алюминия 13-20%, размер частиц не менее 30 мкм

Кремний 9,6-10,4

Медь 0,7-1,2

Марганец до 0,2

Никель до 1

Магний 0,2-1

Цинк до 0,2.

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 9,6 до 10,4 мас. % делает предлагаемый состав сплава пригодным для изготовления различных деталей.

Состав легирующих добавок, 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 15% содержания оксида алюминия производили внесение кремния 10%, марганца 0,2%, никеля 0,5%, меди 0,7%, магния 0,2%, цинка 0,1%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 240 МПа.

Пример 2.

Расплав алюминия продували газовой смесью содержащей кислород 70% азот 30%. При достижении 20% содержания оксида алюминия производили внесение кремния 10%, марганца 0,2%, никеля 0,5%, меди 1,2%, магния 1,0%, цинка 0,1%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 240 МПа.

Предлагаемый состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава является эффективным, обладающим высокими механическими и служебными свойствами в сочетании с низкой стоимостью.

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 66,0-75,8
Оксид алюминия 13-20
Кремний 9,6-10,4
Медь 0,7-1,2
Марганец до 0,2
Никель до 1
Магний 0,2-1
Цинк до 0,2



 

Похожие патенты:
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.

Изобретение относится к спеченному уплотнительному материалу для газотурбинных двигателей. Материал содержит порошок нитрида бора, порошок нихрома и порошок карбонильного никеля, при этом содержание порошка карбонильного никеля составляет 10-15 мас.% от содержания порошка нихрома.

Изобретение относится к получению содержащих карбид титана титановых микросфер. Проводят обработку поверхности титановой заготовки лазерным излучением.

Изобретение относится к металлургии, а именно к высокотемпературным композиционным материалам на основе интерметаллидной матрицы для обеспечения двигателей повышенной мощности и ресурса.

Изобретение относится к получению тройного сплава Ni-Cr-C. Способ включает нагрев исходной смеси порошков микронных размеров, состоящей из 25-45 мас.% хрома, 3-5 мас.% графита и остальное никеля, и ее последующее охлаждение.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литым композиционным материалам на основе алюминиевого сплава. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит, мас.

Изобретения относятся к области порошковой металлургии, в частности к получению антифрикционных материалов из металлических порошков, и могут быть использованы для изготовления узлов трения высоконагруженных деталей различных механизмов.
Изобретение относится к способу изготовления детали часов или ювелирных изделий из композиционного материала. Способ изготовления детали из композиционного материала, содержащей пористую керамическую часть и металлический материал, заполняющий поры керамической части, включает обеспечение пористой керамической преформы детали, обеспечение металлического материала, нагревание металлического материала до температуры выше температуры плавления металлического материала, заполнение пор керамической преформы расплавленным металлическим материалом, охлаждение металлического материала и керамической преформы для получения затвердевшего в порах керамической преформы металлического материала и финишную обработку для получения детали из композиционного материала, при этом пористая керамическая преформа состоит из материала, выбранного из группы, состоящей из Si3N4, SiO2 и их смесей, а металлический материал выбирают из группы, состоящей из металлического золота, платины, палладия и сплавов этих металлов.

Изобретение относится к композиционным материалам с матрицей из алюминиевого сплава. Композитный материал на основе алюминиевого сплава содержит матрицу из алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: Si 0,50-1,30, Fe 0,2-0,60, Cu 0,15 максимум, Mn 0,5-0,90, Mg 0,6-1,0, Cr 0,20 максимум, остальное - алюминий и неизбежные примеси, и частицы присадочного материала, диспергированные в матрице, причем присадочный материал содержит керамический материал.

Группа изобретений относится к получению содержащего нитрид хрома порошка для термического напыления покрытий в виде спекшихся агломератов. Способ включает следующие стадии: a) приготовление порошковой смеси (А), содержащей порошок (В), содержащий по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, включающей хром (Cr), CrN и Cr2N, и порошок (С), содержащий по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, включающей никель, кобальт, никелевый сплав, кобальтовый сплав и железный сплав, b) спекание порошковой смеси (А) при парциальном давлении азота выше 1 бар с получением спекшихся агломератов, при этом обеспечивают неизменное содержание химически связанного азота или увеличение содержания химически связанного азота по сравнению с порошковой смесью (А).
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.

Изобретение относится к деталям, выполненным из низкокремнистого алюминиевого сплава, которые могут быть использованы в автомобильной и авиационной промышленности.

Изобретение относится к алюминиевым сплавам и может быть использовано в транспортной отрасли и смежных областях. Алюминиевый сплав марки 6xxx содержит, мас.%: Si 0,20-1,0, Fe 0,11-0,40, Cu 0,0-0,23, Mn 0,01-0,22, Mg 0,50-0,83, Cr 0,0-0,25, Ni 0,0-0,006, Zn 0,0-0,15, Ti 0,0-0,17, примесей до 0,15, остальное алюминий, причем указанный алюминиевый сплав характеризуется пределом текучести по меньшей мере 100 МПа при нахождении сплава в состоянии Т4.

Изобретение относится к материалам для защиты от радиационного излучения, обладающим повышенной теплопроводностью, термостойкостью до 400°С и низким значением коэффициента термического расширения, и может быть использовано в атомной, радиохимической промышленности, а также в военно-морской и авиакосмической промышленности в целях защиты обслуживающего персонала и окружающей среды.

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов, в частности сплавов на основе алюминия, и может быть использовано при получении слитков различными методами литья, в частности методом полунепрерывного вертикального литья.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке новых нерадиоактивных материалов, и может быть использовано в атомной энергетической промышленности, в частности, для изготовления специального оборудования для влажного и сухого хранения отработанного ядерного топлива и его транспортировки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к алюминиевым сплавам, используемым в качестве электротехнической катанки и проводов для линий электропередач.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения изделий электротехнического назначения на основе алюминия, применяемых для изготовления электротехнической катанки и проводов высоковольтных линий электропередач.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению слоистого материала на основе алюминия и его сплавов, содержащего слои с карбидом бора, и может использоваться в качестве конструкционных материалов для авиации и в атомной промышленности, которые сочетают низкую удельную массу с эффективным поглощением нейтронного излучения.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению слоистого материала на основе алюминия и его сплавов, содержащего слои с диборидом титана, и может использоваться в качестве конструкционных материалов в авиации и в атомной промышленности, которые сочетают низкую удельную массу с эффективным поглощением нейтронного излучения.

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 при следующем содержании компонентов, мас. : алюминий 66,0-75,8, оксид алюминия 13-20, кремний 9,6-10,4, медь 0,7-1,2, марганец до 0,2, никель до 1, магний 0,2-1, цинк до 0,2. 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.

Наверх