Способ получения слоистого композита системы сталь-алюминий

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению слоистых биметаллических композитов. Проводят подготовку стальной полосы, подачу в очаг деформации между валком и полосой сухого алюминиевого порошка, совместную прокатку полосы и упомянутого алюминиевого порошка с обжатием 30-50% с получением алюминиевого покрытия на стальной полосе и последующую термическую обработку. После термической обработки стальную полосу с нанесенным алюминиевым покрытием подвергают холодной прокатке с конечной степенью обжатия 15-25% и прокатке волочением с высотной деформацией 20-30%. Обеспечивается получение слоистого композита системы сталь-алюминий, упрочненного алюминиевым слоем, и с пластичностью, обеспечивающей высокие степени деформации. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности, к получению слоистых биметаллических композитов (покрытию стальных полос порошками цветных металлов).

Известен способ покрытия стальных полос алюминием, включающий зачистку ее поверхности, аэрозольное нанесение суспензии алюминиевого порошка, сушку, прокатку в термостатированном режиме при температуре 343-353 К с натяжением, величину которого определяют по формуле:

(tp-250)(K1-K2)(E100-mtp)<σ1<0,95σ02,

с обжатием, обеспечивающим заданную плотность покрытия (Патент РФ №2081939, МПК7 С23С 24/06, опубл. 20.06.1997).

Недостатками способа являются:

1. Низкая пластичность полученного покрытия;

2. Невозможность получения покрытия толщиной более 50 мкм.

Известен способ покрытия стальных полос алюминием, включающий подготовку ее поверхности, прокатку при температуре 373-473 К с обжатием 30-50% и подачей в очаг деформации между валком и полосой сухого алюминиевого порошка, последующую термообработку (Патент РФ №2182191, МПК7 С23С 24/08, С23С 24/06, опубл. 10.05.2002).

Недостатками способа являются:

1. Недостаточная пластичность получаемой полосы для последующего формования;

2. Низкая прочность слоя покрытия.

Техническим результатом данного изобретения является получение слоистого композита системы сталь-алюминий с пластичностью обеспечивающей высокие степени деформации, и упрочненным алюминиевым слоем.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения слоистого композита системы сталь-алюминий с повышенными механическими свойствами, включающем подготовку стальной полосы, подачу в очаг деформации между валком и полосой сухого алюминиевого порошка, совместную горячую прокатку полосы и алюминиевого порошка с обжатием 30-50% и последующую термическую обработку, согласно изобретения, стальную полосу с предварительно нанесенным алюминиевым покрытием подвергают дополнительной холодной прокатке с конечной степенью обжатия 15-25% и прокатке волочением с высотной деформацией 20-30%.

Указанные признаки: дополнительная прокатка полосы с обжатием 15-25% и последующее обжатие методом прокатка-волочение с высотной деформацией 20-30% являются необходимыми для достижения поставленной цели, т.е. повышенной пластичности алюминированной полосы и повышенной прочности покрытия.

Суть данных признаков заключается в следующем:

- дополнительная прокатка полосы предварительно покрытой алюминием с обжатием 15-25% разрывает интерметаллическую прослойку на фрагменты длиной 20-30 мкм;

- последующая обработка методом прокатка-волочение с высотной деформацией 20-30% создает вихревые деформации в алюминиевом слое, отрывает от стальной основы интерметаллические фрагменты, перемалывает их в алюминии до субмикронных и нанометрических размеров, упрочняя слой алюминия, и одновременно сваривает ювенильные поверхности алюминия и стали.

Дополнительная обработка материала (покрытой алюминием полосы) давлением (ОМД) путем прокатки необходима для достижения следующих эффектов: для разрушения целой интерметаллидной прослойки на множество коротких (20-30 мкм) фрагментов и сваривания в промежутках между фрагментами стали и алюминия. Такого эффекта можно достичь при обжатии не менее 15%. Эти изменения в структуре слоистого композита обеспечивают дальнейшую обработку методом прокатка-волочение без отслоений.

ОМД методом прокатка-волочение также выполняет две функции: вихревые деформации в алюминиевом слое отрывают фрагменты интерметаллидного хрупкого слоя по всей контактной поверхности, перемалывают их до субмикронных и нанометрических размеров, упрочняя, таким образом, слой покрытия, и за счет высотной деформации 20-30% сваривает вновь образованные ювенильные поверхности алюминия и стали в зоне контакта, с образованием нанометрического пластичного слоя твердого раствора алюминия и железа.

При выполнении ОМД прокаткой обжатие 15-25% являются оптимальными величинами, так как при обжатии менее 15% фрагментация хрупкого слоя происходит не по всему промежуточному слою и размеры фрагментов слишком большие, что при дальнейшей обработке приводит к скалыванию покрытия. Выбор степени обжатия более 25% нецелесообразен из-за повышенного наклепа материала основы без получения позитивных результатов по фрагментации слоя интерметаллидов.

В процессе ОМД методом прокатка-волочение степень высотной деформации 20-30% также необходимое условие поскольку: при степени высотной деформации менее 20% фрагменты интерметаллидов еще недостаточно размолоты, что вызывает анизотропию свойств покрытия и столь низкое обжатие недостаточно для качественной сварки алюминиевого и стального слоев. Высотная деформация выше 30% приводит к технологически неоправданному наклепу основы.

Пример конкретного осуществления.

Экспериментальную проверку предлагаемого технического решения проводили на образцах стали 08ПС толщиной 4 мм. Для покрытия использовали порошок ПА-1 с гранулометрическим составом 50÷60 мкм. Совместную прокатку сухого алюминиевого порошка и механически очищенной от оксидов стальной полосы осуществляли на прокатном стане ЦКБММ-35 с обжатием 35% при температуре 470К. После прокатки покрытую полосу отжигали в муфельной печи при температуре 953К в течение 5 мин. при скорости нагрева ≤2% сек. Полученный таким образом слоистый композит сначала методом прокатки обжимали в вышеуказанном стане со степенью деформации 15÷25%, а затем методом прокатка-волочение обжимали со степенью деформации 20÷30%. Результаты экспериментальной проверки представлены в таблице.

Данные таблицы показывают, что заявленные параметры обработки обеспечивают наивысшую пластичность композита при качественной поверхности покрытия упрочненного субмикронными и нанометрическими фрагментами интерметаллида.

Способ получения слоистого композита системы сталь-алюминий, включающий подготовку стальной полосы, подачу в очаг деформации между валком и полосой сухого алюминиевого порошка, совместную прокатку полосы и упомянутого алюминиевого порошка с обжатием 30-50% с получением алюминиевого покрытия на стальной полосе и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что после термической обработки стальную полосу с нанесенным алюминиевым покрытием подвергают холодной прокатке с конечной степенью обжатия 15-25% и прокатке волочением с высотной деформацией 20-30%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам формирования покрытий с использованием порошковых материалов. .
Изобретение относится к способам формирования минеральных покрытий поверхностей деталей из металлов и сплавов и может найти применение в различных отраслях машиностроения.
Изобретение относится к получению промышленных изделий со свойствами булатной стали. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству биметаллических полос. .

Изобретение относится к сварочному производству. .

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано при восстановлении отверстий нижних головок шатунов под вкладыши коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к покрытию стальных полос цветными металлами. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из двухслойного проката, длительно эксплуатирующихся при отрицательных температурах в условиях интенсивного механического, коррозионно-эрозионного воздействия мощных ледовых полей и морской воды, в частности корпусов атомных ледоколов, судов ледового плавания, морских ледостойких стационарных и плавучих платформ для добычи углеводородов на арктическом шельфе.

Изобретение относится к медно-оловянным сплавам и может быть использовано для соединительных элементов в электронике и электротехнике. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к слоистым материалам, и может быть использовано для изготовления деталей авиационно-космической техники, работающих при высоких температурах.

Изобретение относится к технологии получения износостойких материалов с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении пар трения, тормозных устройств и т.п., предназначенных для эксплуатации в условиях агрессивных сред.

Изобретение относится к технологии получения износостойких изделий с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении пар трения, тормозных устройств и т.п., предназначенных для эксплуатации в условиях агрессивных сред.

Изобретение относится к технологии получения износостойких материалов с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении пар трения, тормозных устройств и т.п., предназначенных для эксплуатации в условиях агрессивных сред.
Изобретение относится к области ювелирной промышленности и предназначено для производства биметаллического полуфабриката сплавов золота ЗлСрМ 585-80 и серебра СрМ 925.

Изобретение относится к способу получения композиционных вольфрам-медных покрытий на контактных поверхностях. .

Изобретение относится к получению дегидрированных углеводородов и касается способа непрерывного гетерогенного каталитического частичного дегидрирования по меньшей мере одного подлежащего дегидрированию углеводорода в реакторе, выполненном из композиционного материала, который с контактирующей с реакционным объемом стороны В состоит из обладающей особым составом элементов стали В, которая с дальней от реакционного объема стороны А непосредственно или через промежуточный слой меди, никеля или меди и никеля плакирована на сталь А с особым составом элементов, а также частичного окисления дегидрированного углеводорода и самого реактора.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлической детали, усиленной вставкой из керамических волокон. .
Наверх