Антифрикционный сплав на основе алюминия


 


Владельцы патента RU 2504595:

Государственное научное учреждение "Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси" (ГНУ "ИТМ НАН Беларуси") (BY)

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, в частности к антифрикционным сплавам на основе алюминия, работающим в условиях трения скольжения. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит основные компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний - 12-15, медь - 3-5, алюминий - остальное, и имеет структуру, содержащую кристаллы эвтектического кремния глобулярной формы размером от 2 до 8 мкм. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости сплава при трении скольжения. 3 пр.

 

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, в частности к антифрикционным сплавам на основе алюминия, работающим в условиях трения скольжения.

Известен антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий олово, медь, марганец и алюминий. Основными недостатками этого сплава являются плохая прирабатываемость из-за отсутствия пластичности и повышенное схватывание при работе в условиях ограниченной смазки [1] (Патент RU 2030475 C1, МПК С22С 21/00, 1995).

Наиболее близким по технической сущности является антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий, мас.%: кремний 4,0…7,0; медь 2,5…4,5; магний 1,9…3,0; цинк 0,3…2,5; олово 1,5…3,5; свинец 0,7…1,8; марганец 0,3…0,7; титан 0,15…0,25; цирконий 0,15…0,25; железо 0,3…0,7; алюминий остальное [2] (Патент RU 2329321 C2, МПК С22С 21/04, С22С 21/14, 2008).

Главным недостатком данного сплава является относительно низкая износостойкость при трении скольжения из-за невысокой концентрации кристаллов кремния и их неглобулярной формы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение износостойкости сплава при трении скольжения.

Поставленная задача достигается тем, что в антифрикционном сплаве на основе алюминия, содержащем кремний, медь, алюминий, кристаллы эвтектического кремния имеют глобулярную форму и размер от 2 до 8 мкм при следующем соотношении основных компонентов, мас.%:

кремний 12-15
медь 3-5
алюминий остальное

Глобулярная форма кристаллов эвтектического кремния и заданная дисперсность достигается за счет высокой скорости затвердевания отливки и ее гомогенизации. В результате микроструктура заготовки становится инвертированной (удовлетворяющей принципу Шарли), что существенно повышает фрикционную износостойкость сплава. Медь при термической обработке закалка-старение увеличивает твердость заготовки. В результате повышается ее износостойкость при трении скольжения.

Содержание кремния в сплаве менее 12 мас.% значительно увеличивает в отливке количество мягкой α-фазы, уменьшает концентрацию твердых кристаллов эвтектического кремния, что снижает износостойкость при трении скольжения.

Концентрация кремния в сплаве более 15 мас.% значительно увеличивает количество более крупных кристаллов первичного кремния, что повышает износ фрикционной пары.

Содержание меди менее 3 мас.% существенно уменьшает прочность и твердость сплава после его термической обработки, что также снижает износостойкость при трении скольжения.

При концентрации меди в сплаве более 5 мас.% способствует возникновению в отливке горячих кристаллизационных трещин и уменьшает задиростойкость.

Получить отливку с глобулярным эвтектическим кремнием размером менее 2 мкм при содержании меди более 3 мас.% очень сложно. Для этого необходима очень высокая скорость затвердевания, которая приводит к появлению в заготовке трещин.

Получение кристаллов эвтектического кремния более 8 мкм значительно увеличивает время отжига отливки и не приводит к увеличению износостойкости при трении скольжения.

Отливки с различным химическим составом получали литьем в кристаллизатор и стальной кокиль. В качестве прототипа был выбран сплав с следующем содержанием компонентов, мас.%: кремний - 5, медь - 3, магний - 2, цинк - 1, олово - 2, свинец - 1, марганец - 0,5, титан - 0,2, цирконий -0,2, железо - 0,5, алюминий - остальное.

Триботехнические испытания проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме «вал-втулка». Вал изготавливался из стали 45 с твердостью 400 НВ. Испытания проводились в условиях сухого трения при скорости скольжения 0,38 м/с и нагрузке 0,6 МПа. Износостойкость определяли по убыли объема испытываемого образца с единицы площади поверхности скольжения в единицу времени.

Пример 1

Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.%: кремний - 12, медь - 3, алюминий

- остальное. После термической обработке кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 2 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 12%.

Пример 2

Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.%: кремний - 13, медь - 4, алюминий - остальное. После термической обработке кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 5 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 22%.

Пример 3

Получали антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий следующие основные компоненты, мас.%: кремний - 15, медь - 5, алюминий - остальное. После термической обработке кристаллы эвтектического кремния в заготовке имели глобулярную форму и средний размер 8 мкм. Данный сплав по износостойкости превосходит прототип на 34%.

Источники информации

1. Патент RU 2030475C1, МПК С22С 21/00, 1995.

2. Патент RU 2329321C2, МПК С22С 21/04, С22С 21/14, 2008.

Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, медь, алюминий, отличающийся тем, что кристаллы эвтектического кремния имеют глобулярную форму и размер от 2 до 8 мкм при следующем соотношении основных компонентов, мас.%:

кремний 12-15
медь 3-5
алюминий остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к продуктам из алюминиевых сплавов и способам их изготовления. .
Изобретение относится к металлургии и может быть применено для получения алюминиево-медных лигатур. .
Изобретение относится к изделию из алюминиевого сплава для конструктивных элементов, имеющего химический состав, включающий в себя, в мас.%: Cu 3,4-5,0, Li 0,9-1,7, Mg 0,2-0,8, Ag 0,1-0,8, Mn 0,1-0,9, Zn 0,1-1,5 и один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из: (Zr 0,05-0,3, Cr 0,05-0,3, Ti 0,03-0,3, Sc 0,05-0,4, Hf 0,05-0,4,), Fe<0,15, Si<0,5, обычные и неизбежные примеси и остальное - алюминий, и к способу изготовления изделия из этого сплава, изделия имеют баланс высокой прочности и высокой вязкости и используются в авиации и космонавтике.
Изобретение относится к получению высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, предназначенных для изготовления прессованных, кованых и катаных полуфабрикатов.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейным сплавам на основе алюминия, применяемым в авиационной технике и других отраслях машиностроения для нагруженных деталей внутреннего набора фюзеляжа, деталей управления, силовых кронштейнов и др.
Изобретение относится к области металлургии металлических материалов с высокими антифрикционными и прочностными свойствами, используемыми при изготовлении подшипников скольжения.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в авиационной, машиностроительной и судостроительной промышленности. .

Изобретение относится к прокатным, экструдированным или кованым изделиям из алюминиевых сплавов, а именно к листам, панелям фюзеляжа летательного аппарата, а также к конструктивным элементам, предназначенным для авиастроения, и может быть использовано в авиационно-космической промышленности.

Изобретение относится к способам получения порошка квазикристаллических сплавов системы Al-Cu-Fe и может быть использовано для антифрикционных присадок, антипригарных покрытий, для создания износостойкого инструмента.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий литьем, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов.
Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для машиностроения и электрической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков из алюминиевых сплавов повышенного качества при изготовлении изделий атомной, авиакосмической и автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. .
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию литейных алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического состава. .
Изобретение относится к алюминиевому литейному сплаву, который может быть использован для изготовления литых деталей, подвергающихся термическим и механическим напряжениям, получаемых методами литья под давлением, фасонного литья или литья в песчаные формы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деталей автомобильных двигателей, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С: головки цилиндров, корпуса водяных насосов, впускные трубы и др.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к модифицированию доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении разнообразных изделий методами фасонного литья, в частности литья под поршневым давлением для производства отливок различного назначения, разнообразной фурнитуры, товаров народного потребления, средненагруженных узлов и агрегатов машин.

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание в планетарной мельнице полученного по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ультрадисперсного порошка карбида титана, содержащего соли хлорида калия и натрия, с порошком основы, содержащим алюминий и медь, в соотношении 9:1, и прессование полученной композиции. В результате получают лигатуру, содержащую 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции. Использование полученной псевдолигатуры при модифицировании алюминиевых сплавов позволяет измельчать дендриты α-Al в 2,6 раза. 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх