Способ изготовления алюминиевых волокон

Изобретение относится к получению алюминиевых волокон методом экструзии. Для получения волокон с более высокими механическими свойствами прессуют композицию, помещенную в тонкостенный алюминиевый контейнер и состоящую из частиц алюминия одинакового размера и частиц нанопорошков нитрида бора. Частицы алюминия получены путем нарезания прутков, отпрессованных из отлитых полунепрерывным способом слитков.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к получению множества волокон методом экструзии.

Известен способ изготовления металлических волокон [Новые тугоплавкие металлические материалы / Перев. под ред. Е.М.Савицкого. - М.: Мир. - 1971, с.234], включающий помещение гранул сплава в материал матрицы и последующую их прокатку в волокна.

Недостатком этого способа является необходимость отделения волокон от окружающей матрицы путем травления, что может привести к повреждению и снижению характеристик механических свойств волокон, а также усложняет технологический процесс.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления волокон, преимущественно алюминиевых [Авторское свидетельство СССР №1274883, В23К 20/04], включающий сборку составных заготовок из проволочных элементов, предварительно покрытых разделительным слоем, путем размещения каждого элемента в трубчатой оболочке из того же материала, при котором предварительное уплотнение каждой составной заготовки совмещают с операцией деформирования, которую осуществляют гидропрессованием, повышая давление ступенчато с выдержкой в диапазоне пластического состояния материала, после чего удаляют оболочку механическим способом и разделяют волокна.

Недостатком этого способа является наличие следующих подготовительных операций перед деформированием: предварительное изготовление проволочных элементов, покрытие их разделительным слоем, размещение каждого проволочного элемента, покрытого разделительным слоем, в заранее изготовленной из того же материала трубчатой оболочке и ступенчатое повышение давления с выдержкой в диапазоне пластического течения материала при гидропрессовании.

Задачей изобретения является получение волокон из алюминия, обладающих повышенными показателями механических свойств.

Достигается это тем, что в способе получения волокон из алюминия, включающем смешивание частиц алюминия в виде гранул с частицами нанопорошков нитрида бора, помещение полученной композиции в тонкостенный алюминиевый контейнер и последующее его прессование, проводят одноступенчатое прессование композиции, состоящей из частиц алюминия одинакового размера, полученных путем нарезания прутков, отпрессованных из отлитых полунепрерывным способом слитков, и частиц нанопорошков нитрида бора. Нанопорошок предотвращает сцепление гранул при прессовании, приводя к тому, что гранулы деформируются изолированно друг от друга и вытягиваются в волокна. После вскрытия оболочки прессовки волокна легко отделяются друг от друга.

Ввиду того, что в процессе подготовки расплава к литью слитков его подвергают рафинированию для удаления газов, а струя металла при заливке подвергается фильтрованию через установленные на кристаллизаторе сетки, и кристаллизация происходит без контакта с воздушной или водяной средой, на поверхности слитка образуется тонкая окисная пленка, а объем слитка не содержит газов. Затем из отлитых слитков нарезали мерные заготовки и с помощью гидравлического пресса прессовали из них прутки, из которых нарезкой получали частицы одинакового размера.

Пример. Полученные центробежным способом с кристаллизацией в воде гранулы из алюминия марки АД (не менее 98,8% А1) с размерами: 1...2 мм - 40% и 2...3 мм - 60% перемешивали с нанопорошком нитрида бора BN, полученную смесь засыпали в тонкостенный контейнер из алюминия марки АД, закрывали его крышкой и завальцовывали ее. Затем контейнер нагревали до 310±10°С и проводили одноступенчатое прессование на гидравлическом прессе с усилием до 200 тс при вытяжке 7...13 в прутки диаметром 10 мм.

По такой же технологии из смеси одинаковых по размеру и физико-механическим характеристикам частиц (диаметр - 3 мм, толщина - 5 мм), нарезанных из прутков диаметром 3 мм, отпрессованных из слитка из алюминия марки АД, и нанопорошка нитрида бора BN прессовали прутки диаметром 10 мм.

Проведенные испытания показали, что средние значения временного сопротивления σ_в прутков, отпрессованных из композиции, состоящей из гранул и порошка BN, составляет 114,0 МПа, предела текучести σ_0,2 - 57,0 МПа, относительного удлинения δ - 43,5%, тогда как средние значения σ_в прутков, отпрессованных из композиции, состоящей из частиц, нарезанных из отпрессованных из слитков прутков, и нанопорошка нитрида бора BN, составляет 125,2 МПа (больше на 9,8%), σ_0,2 - 63,2 МПа (больше на 10,9%) и δ - 46,0% (больше на 5,7%).

Способ получения алюминиевых волокон, включающий помещение алюминиевой композиции в тонкостенный алюминиевый контейнер и последующее его прессование, отличающийся тем, что в качестве композиции используют смесь частиц алюминия одинакового размера, полученных путем нарезания прутков, отпрессованных из слитков, отлитых полунепрерывным способом, с нанопорошками нитрида бора.