Порошковый композиционный материал

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к материалам, предназначенным для изготовления деталей точных приборов. Сущность изобретения: предложен порошковый композиционный материал, состоящий из 4 - 15 мас. % нитрида кремния и 85 - 96 мас.% сплава на основе алюминия, причем сплав содержит (мас.%): кремний 15 - 30; никель 4 - 7; алюминий остальное. 2 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым композиционным материалам на основе алюминия, предназначенным для изготовления деталей точных приборов.

Известен порошковый материал на основе алюминия, содержащий следующие компоненты, мас.%: Кремний 25...30 Никель 2,5...4,5 Кобальт 1,0...2,5 Окись алюминия 0,1...0,3 Алюминия Остальное имеющий прочность σ_в =238...260 МПа и ТКЛР Х 13,5...14,5 ˙10^-6 1/град.

Недостатком сплава является относительно высокий ТКЛР.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому композиционному материалу является порошковый композиционный материал, состоящий из сплава на основе алюминия, содержащего кремний, никель, и карбида бора, при соотношении сплава и карбида бора, мас.%: Карбид бора 15...20 при следующем соотношении компонентов в сплаве (мас.%): Кремний 25...30 Никель 5...7 Алюминий Остальное Материал характеризуется ТКЛР ≅ 13,0 ˙10^-6 1/град, σ_в ≥ 250 МПа, δ ≅ 0,5%, и Е=78...82 ГПа.

Недостатком материала являются низкие механические свойства, обусловленные наличием в структуре материала на границах между частицами основы большого количества частиц наполнителя.

Целью изобретения является повышение механических свойств материала при сохранении низких значений термического коэффициента линейного расширения.

Согласно данному изобретению предложен порошковый композиционный материал на основе алюминия, состоящий из сплава на основе алюминия, содержащего кремний, никель, и тугоплавкого соединения, не растворимого в алюминии, в качестве которого материал содержит нитрид кремния при соотношении сплава и нитрида кремния (мас.%:) Нитрид кремния 4...15 Сплав 85...96 и при следующем соотношении компонентов в сплаве (мас.%): Кремний 15...30 Никель 4...7 Алюминий Остальное Композиционный материал получали с использованием методов порошковой металлургии. Частицы сплава алюминий-кремний-никель размером 20-400 мкм получали центробежным разбрызгиванием расплава в нейтральной газовой среде или газовым распылением. Использовали нитрид кремния фракции менее 1 мкм, полученный методом плазмохимического синтеза.

Механическую смесь частиц сплава и 3-8% нитрида кремния обрабатывали в высокоэнергетической шаровой мельнице в течение 1,5 ч и с 15...18% - смешивали в вибросмесителе в течение 30 мин для обеспечения равномерного распределения дисперсоидов в объеме материала. После компактирования на брикет массой 4,5...5,0 кг изготавливали прессованый пруток ⊘ 50 мм.

Оценку механических характеристик осуществляли по ГОСТ 1497-84 на стандартных образцах с d_p=4 мм, l_p=25 мм, модуля упругости по ГОСТ 251156-82, термического коэффициента линейного расширения по ГОСТ 8-018-80.

Химический состав сплавов приведен в табл. 1, результаты испытаний - в табл. 2.

Анализ испытаний результатов (табл. 2) показывает, что предлагаемый материал превышает характеристики материала-прототипа по прочности на 35... 60%, модулю упругости на 14...30%, относительному удлинению в 3 и более раз при сохранении уровня значений ТКЛР.

Формула изобретения

ПОРОШКОВЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из сплава на основе алюминия, содержащего кремний, никель, и тугоплавкого соединения, нерастворимого в алюминии, отличающийся тем, что в качестве тугоплавкого соединения материал содержит нитрид кремния при соотношении сплава и нитрида кремния, мас.%: Нитрид кремния 4 - 15 Сплав 85 - 96 и следующем соотношении компонентов сплава, мас.%: Кремний 15 - 30 Никель 4 - 7 Алюминий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2