Способ легирования алюминиевого порошка свинцом и/или оловом

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам легирования алюминия свинцом и/или оловом. Целью изобретения является повышение технологичности и физико-механических свойств. Для этого в шихту, содержащую алюминий или композиции на его основе, свинец и/или олово вводят в виде интерметаллических соединений с металлами щелочной, щелочноземельной, редкоземельной групп или/и халькогенов, которые образуют с алюминием твердые растворы и/или интерметаллиды. Перемешивание шихты осуществляют в условиях ударно-истирающего воздействия размольных тел. Спекание композиций проводят при температурах, превышающих температуры эвтектических превращений в системе алюминий - металл, образующих интерметаллид со свинцом или оловом, но меньше температуры ликвидус для данного состава указанной системы. Спекание можно также проводить в безокислительных атмосферах, не содержащих водород и воду. 3 табл.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„15850 (sos В 22 F 9/04, 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4623745/23-02 (22) 22.12.87 (46) 15.08.90 ° Бюл. № 30 (72) Б.Г.Арабей (53) 621.762.3(088.8) (56) Заявка Великобритании № 2156855, кл. С 22 С 1/02, 1985. (54) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ АЛВМИНИЕВОГО

ПОРОШКА СВИНЦОМ И/ИЛИ ОЛОВОМ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам легирования алюминия свинцом и/или оловом. Целью изобретения является повышение технологичности и физиэико-механических свойств. Для этого в шихту, содержащую алюминий или композиции на его основе, свинец и/или

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу легирования алюминия свинцом и/или оловом, Целью изобретения является повышение физико-механических свойств и технологичности.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошок алюминия или его композицию с другими элементами загружают в барабан размольно-смесительного агрегата, наполненный размольными телайи, добавляют в требуемом количестве интерметаллид, барабан герметизируют, заполняют инертным газом (при необходимости полость барабана вакуумируют). олово вводят в виде интерметаллических соединений с металлами щелочной, щелочно-земельной, редкоземельной групп или/и халькогенов, которые образуют с алюминием твердые растворы и/или интерметаллицы. Перемешивание шихты осуществляют в условиях ударноистирающего воздействия размольных тел. Спекание композиций проводят при температурах, превышающих температуры эвтектических превращений в системе алюминий — металл, образующих интерметаллид со свинцом или оловом, но меньше температуры ликвидус для данного состава указанной системы. Спекание можно также проводить в безокис- лительных атмосферах, не содержащих водород и воду. 2 табл.

В процессе смешивания компоненты шихты подвергаются ударно-истирающему воздействию размольных тел, в результате частицы порошка алюминиевой основы композиции подвергаются механическому легированию твердой составляющей шихты — интерметаллидом. Продолжительность обработки шихты зависит от природы интерметаллида (главным образом его хрупкости), но не превышает 3 ч. Механически обработанную шихту используют для формования заготовок изделий, например-подшипников скольжения. Формование заготовок осуществляют прессованием.

Заготовку подвергают спеканию, на-з пример, в вакууме 10 — 10 мм рт.ст.

1585079 при температуре, близкой к температур эвтектического превращения в сист ме алюминий — металл, образующий и терметаллид со свинцом или оловом, В процессе нагрева до заданной

5 т мперлтуры происходит взаимодействие м жду алюминием и интерметаллидом по реакциям:

Al+. 1е„РЬ А1 1е +уРЬ, (1) где Me - щелочной, щелочно-земельный или редкоземельный металл.

В случае образования твердоro р створа в системе Аl-Ие реакция (1), к оме того, сопровождается образован ем твердого раствора на основе алюния, а это приводит к упрочнению о новы спллнл, например:

Al+LiPb с -Al+LiA1+Pb (2)

А1+Ир РЬ- о -Al+A13 +о&-Pb+a(-Ир (3)20

Аl+ВлРЬ - Л1+ВаЛlуРЪ+РЬ (4)

Al+(:e Pb A1+CeA1< +РЬ (5)

А1+РЪБ -A1+PbS)Ali+Pb (б)

Возможнл реакция

Л1+ИеБ - Л1+А1 S + 1e 25

Al+SnS - Л1+ЯпЯ Л1 +Sn

Возможна также релкция:

А1+Ме8- Л1+Л1, S з+,1е

В случае образования твердых растворов (реакции 2,3) происходит упроч- 30 нижние осноны композиции, в случае о разовлния лишь интерметаллидов (реа ции 4-7) основа композиции может бьть упрочнена дополнительно попутным л гиронлнием элементами растворяющиЭ 35 ся в алюминии, например медью, кремнием, цинком.

Освобождающийся по реакции 1 (3-7) свинец или олово равномерно распределен в виде мелкодисперсных включений в металлической матрице, представляющей собой либо алюминий, либо тнердый раствор с(-А1.

При нагревании брикета до температуры спеклния протекает реакция (i) и 45 происходит контактное взаимодействие между частицами алюминия — спекание каркаса. Л так как члстицы свинца или олова, освобождающиеся по реакции (1), разобщены, то и последующая кристал50 лизация их при охлаждении спеченных брикетов происходит практически н замкнутом пространстве, образованном по верхностями частиц алюминия, а жид- кие снинец или олово удержинаются в этом пространстве силами поверхност55 ного натяжения.

Большую роль играет атмосфера при спекании композиций, содержащих щелочные, щелочно-земельные металлы и халькогены, в случае присутствия в атмосфере печи водорода и паров воды протекают реакции, сопровождающиеся образованием гидридон, оксидов или газообразных соединений, способствующих охрупчинанию композиции и неконтролируемому угару отдельных компонентов.

Благоприятными средами спекания таких композиций являются: вакуум не менее 10 мм рт.ст., азот с точкой росы не выше -40 С, допустимо вести процесс спекания в ваннах р.сплавленных солей щелочных метал.н н, не содержащих кислород и водород, П р и м- е р, Приготовлены композиции на основе порошка алюминия IIA-26.

В качестве второго компонента шихты использованы соединения: I.iPb, Мр РЬ, CePb>, PbS, SnS.

Количество второго компонента в смеси ограничивает содержание свинца или олова не более 10 мас.Х.

Содержание интерметаллида н шихте, мас.7: LiPb 10,0; М8 РЬ 11,0; С1РЬз

12,0; PbS 12,0; SnS 12,0.

Смеси в количестве по 2 кг готовили в лабораторной планетарной центробежной мельнице, в качестве раэмольных тел использовали шары диаметром

19 мм, изготовленные иэ стали iIIX15.

Отношение массы шихты к массе размольных тел н загрузке составляло 1:8.

Продолжительность механической обработки шихты составляла, ч: шихта

Ф 1 3; шихта " 2 2; шихта - 3 0,5; шихта Р 4 0,4; шихта Р 5 о,3.

Равномерность распределения интерметаллида в шихтлх после такой обработки составляла 0,995-0,998;

Иэ шихт формовали брикеты диаметром 16 мм и заготовки образцов для изучения механических свойств рл . »рами 10х10х55 мм. Холодное прессовлние проводили в стальных пресс-формах .под давлением 6 тс/см .

Спекание проводили н вакууме не

-з ниже 1О мм рт.ст. при температурах, приведенных н табл. 1.

Результаты механических испытаний композиций 1-5 и материалов прототипа (пример б) приведены в табл.2.

Клк следует иэ данных табл. 2, предложенный способ обеспечивает повышение физико-механических свойств, технологичности за счет снижения температуры обработки.

5 158507

Формула изобретения

6 ями свинца и/или олова с металлами щелочной, щелочно-земельной, редкоземельных групп и/или с халькогенипами свинца и/или олова, смешивание осуществляют при истирании размольными телами, а спекание проводят при температуре в интервале температура звтектики в системе алккиний — металл — температура ликвидуса той же системы.

Способ легирования алюминиевого порошка свинцом и/или оловом, включающий смешивание порошков компонентов в присутствии размольных тел, формование и спекание, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью повышения физико-механических свойств, технологичности, порошок алюминия смешивают с интерметаллическими соединениТаблица 1

Температура эвтектичесОтносительная плотность

Режим спекания

Пример, М- темпе- время . ратура,1 выС держки, мин кого превращения в системе

Al-".1е до спекания после спекания

610 30

500 30

546 30

700 30

О, 78 0,95

0,80 О о5

0,8 0,95

0,82 0,95

601

638

Монотектика

660

2

0,82 0,95

0,93 0,97.

700

5

650 То же

Таблица 2

При- Твердость, Предел проч- У, 7 мер,, НВ ности, 6, 17р к г/мм2

Модуль нормальной упругости, к г/мм

2

4

Составитель В. Нарва

Техред М.Ходавнч Корректор O.Öèïëå

Редактор М.Бандура

Заказ 3080 Тираж 636 Подписное

Р"КИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

11303", Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-нэдате.чь .кнн комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

32

47

68

58

16,4

?8,0

35,0

17,3

15,7

7,6

8,6

7,2

1,5

1,8

2,1

5600