Способ получения дисперсно-упрочненного материала

 

Использование: в порошковой металлургии , в частности при изготавливании дисперсно-упрочненных материалов, в том числе порошка из алюминиевых сплавов Сущность изобретения: в распыляемый расплав вводят в количестве 50-90% лигатуру, закаленную из жидкого состояния, и распыление ведут при температуре на 10-40°С меньшей, чем ликвидуса расплава, причем перед введением в расплав лигатуру экструдируют при ЮО-400°С и коэффициенте вытяжки 6-400. 1 табл.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 9110 госудАРственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4S73343/02 (22) 25.07,90 (46) 23.07,92. Бюл, В 27 (71) Физ ико-технический институт AH БССР (72) Г.М, Гайдаленок, А.С. Гнездилов, А.М.

Кузей, А.ll. Ласк6внев и Ю.B. Лыскова (56) Патент США N 3009205, кл. 264-12, 1961.

Патент США Nâ 3849123, . кл. С 22 С 1/06, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к порошковой металлургии vf может быть, использовано для получения полуфабрикатов с повышенной прочностью и жаропрочностью;

Известные способы получения быстрозакаленных материалов основаны на распйлении гомогенйых pacnnaeos; что не дает возможности изготавливать материалы с раздельным распределением, следовательно, типом упрочнения, легирующих элементов: одни в твердом растворе, другие в виде дисперсных частиц упрочняющих фаз, Такое распределение легирующих элементов в сплаве дает возможность повысить прочностные характеристики материала.

Известен способ получения порошка, заключающийся в распылении струи расплава плоскими газовыми потоками, расположенными симметрично к струе расплава и наклоненными к ней в вертикальной плоскости под углом 7,5-37,5О, Недостатками известного способа являются малый выход мелких фракций, низкие . прочностные характеристики материала.

„„ Ж„„1748949 А1 (57) Использование: в йорошковой металлургии, в частности при изготавливании дисперсно-упрочненных материалов, в том числе порошка из алюминиевых сплавов.

Сущность изобретения: в распыляемый расплав вводят в количестве 50-90 лигатуру, закаленную из жидкого состояния, и распы ление ведут при температуре на 10-40 С меньшей, чем ликвидуса расплава, причем перед введением в расплав лигатуру экструдйруют при 100-400 С и коэффициенте вытяжки 6-400. 1 табл.

Наиболее близким к йредлагаемому по технической сути является способ литья, за ключающийся в приготовлении расплава растворении в нем закаленной из жидкого соСтояния лигатуры; и последующей раз ливкой расплава в литейную форму, Недостатком известного способа являются низкие прочностные показатели материала, обусловленные как растворением дисперсных частиц быстроохлажденной лигатуры. так и низкими скоростями охлаждения отливки.

Целью изобретения является повышение прочности полуфабрикатов.

Цель достигается тем, что согласно способу. включающему приготовление расплава с введением в наго быстрозакаленной лигатуры, растворение ее в расплаве-основе и последующую его разливку, быстрозакаленную лигатуру предварительно экструдируют при 100-4ОООС и коэффициенте вытяжки 6-400 вводят в расплав-основу в количестве 50-90 мас. ф, при температуре на 10-40 С выше.ликвидуса, а

1749949 разливку осуществляют на вращающийся в вертикальной плоскости диск. Существенные отличия предлагаемого способа от известного —. предварительная экструзия быстрозакаленной лигатуры; растворение лигатуры в расплэве-основе при температуре на 10-40ОС большей, чем ликвидус; введение в расплав 50-90 мас.$ лигатуры; повторное распыление расплава, представляющего собой жидкометаллическую суспен зию, Лигатуры алюминиевых сплавов, полученные закалкой из жидкого состояния, представляют собой пересыщенный твердый раствор; в котором распределены дисперсные включения алюминиевых фаз.

; Размеры дисперсных включений составляют 0;1 — 1 мкм, поэтому при растворении такой лигатуры в расплаве в первую очередь растворяется алюминиевая основа (а-твердый пересыщенный раствор), а дисперсные алюминиды некоторое время находятся в расплаве во взвешенном состоянии, а затем растворяются. Однако, если растворение осуществляется таким образом, что количество введенного легирующего элемента (со- держащегося как в пересыщенном твердом растворе, так и в дисперсных частицах) превышает величину растворимости (т.е, максимальную концентрацию легирующего элемента в расплаве при данной температуре растворенйя); то часть легирующего Элемента в виде дисперсных частиц алюминидов не растворится и будет находиться в расплаве so взвешенном состоянии, Это достигается введением в расплав при температуре, превышающей температуру ликвидусэ на 10-40 С, больших количеств (50- 90 мас.%) быстрозакаленной лигатуры.

Перегрев расплава-основы выше, чем на 40 С приводит к полному растворению вводимой лигатуры, Подогрев нйже указан ных пределов приводит к возрастанию вязкости расплава, увеличению размеров получаемых частиц и, следовательно, к Снижению прочностных характеристик полуфабрикатов, Особенно эффективен этот способ для

-получения порошков из сплавов системы

AI-Си-Fe, Железо -вредная п эимесь в алюминиевых сплавах, так как оно связывает и удаляет медь из твердого раствора, и снижает прочностные и технологические характеристики сплава, Растворение алюминиево-железной лигатуры в расплаве сплава, например Д16, при 670 С не приводит к сильному насыщению расплава железом; Аз-за малой растворимости железа в алюминии (0,01 мас,%) и оно присутствует в расплаве в частицах фазы AlzFe, В результате образуется жидкометаллическая суспензия. Последующее распыление суспензии позволяет получить порошок с

5 дисперсными включениями алюминидов, При этом скорость охлаждения расплава в меньшей степени определяет размер дис- . персных включений (А!зле),чем в случае распыления насыщенного, либо близкому к

10 состоянию насыщения расплава. Одновременно можно уменьшить и размер частиц алюминидов (по сравнению с лигатурой), тэк как при растворении лигатуры частично растворяются и дисперс. ые частицы, что спо15 собствует повышению прочностных характеристик материала. В предлагаемом способе растворение лигатуры в расплэве представляет собой процесс насыщения расплава дисперсными частицами алюми20 нидов.

Предварительная экструзия лигатуры при 100-400 С и коэффициенте вытяжки 6400 приводит. к дроблению дисперсных частиц, особенно если они имели игольчатую

25 форму, Одновременно происходит разрушение и диспергирование оксидных пленок, что повышает скорость растворения лигатуры в расплаве, Снижение температуры экструдирования менее 100 С требует

30 больших усилий и сложной оснастки, но при этом плотность компакта не возрастает и увеличивается доля расслоений, что ведет к окислению при растворении и снижению прочностных характеристик полуфабрикэ35 та, Увеличение температуры более 400 С (или снижеййе коэффициента вытяжки менее 6) не обеспечивает дробления дисперсных частиц . Увеличение коэффициента вытяжки более 400 ведет к расслоениям, 40 появлению ершей, Окислению лигатуры и падению прочностных характеристик полуфабрикатов, Увеличение доли вводимой в расплав лигатуры более 90 мас.% ведет к резкому возрастанию вязкости расплава, 45 увеличению размеров частиц и, следовательно степени охлаждения, что приводит к снижению прочностных характеристик полуфабрикатов, Снижение дОли лигатуры,вводимой в расплав менее 40 мас., не

50 обеспечивает должные показатели прочности полуфабрикатов.

П р им е р1. Порошок лигатуры At-.30 мас Ре, полученный быстРым охлаждением, экструдировали при различных режимах.

55 Затем лигатуру в виде прутка вводили в расплав Al, перемешивали„выдерживали до растворений зерен а -твердого раствора.

Полученный расплав разливали на вращающийся в вертикальной плоскости диск (1 8000 об/мин).

1748949

Иэ полученного порошка при 450 С и коэффициенте вытяжки 8 был экструдирован пруток, прочностные характеристики которого, в зависимости от режимов получения, приведены в таблице. 5

Пример 2, В расплав сплава Д16 вводили лигатуру Al — 14 мас.% Fe, полученную быстрым охлаждением расплава с последующей экструзией, Режимы экструзии приведены в табли- 10 цы, После растворения лигатуры расплав разливается на вращающийся в вертикальной плоскости диск (18003об/мин) полученный порошок экструдировали при 470 С и 15 коэффициенте вытяжки 8 в пруток, прочностные характеристики которого приведены в таблице в сравнении с прутком. полученным из порошка, изготовленного известным способом. 20

За базовый объект выбран способ полнения порощкэ распылением гомогенного расплава, который в настоящее время позволяет изготавливать быстрозакамнные i

25 порошки и полуфабрикаты из них с максимальными прочностными характеристиками.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прочностные характеристики полуфабриката по сравнению со способом, принятым за базовый объект, на

10 — 15%.

Формула изобретения

Способ получения дисперсно-упрочненного материала, включающий приготовление расплава с введением в него быстрозакаленной лигатуры, растворение ее в расплаве-основе и последующую разливку расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности, перед введением в расплав быстрозакаленную лигатуру экструдируют при 100-400 С и коэффициенте вытяжке 6 — 400, введение в расплав лигатуры осуществляют в количестве 50-90 мас,, при температуре на 10-40 С выше ликвидуса, а разливку ведут на вращающийся в вертикальной плоскости диск. с

Прочность прутка, МПа

Доля лигатуры в расплаве, Я элементов

Режим экст и ования

Т рэство" рения,"С

{ТОС ликвидуса) Состав материала лигатуры, мэс ьь

ТОС

Вытяжка к

665 (660)

670 -."670 -"670 -"665 -"670 -"670 -"670

680 -"700 -"700 -"700 -"700 -"720 -"7ОО -"700 -"7СО -"670 (647)

650 и

670 -"680 -"700 -и"

680 -"68О -"690 -"690 -"665 -"А3-30 мэс. О, Fe

АИ4 ®,ìàñ

6

6

6

200 .

Б

6

400

200.

4ОО

400 400

450:

400.

50 50

14

18

27

33

27

12

7 .7

8,4

12,6

5,6

13,3

7

490

1748949

Продолжение таблицы

Составитель Г.Гайдаленок

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2550 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5