Способ получения композиционных материалов сталь-алюминий


 


Владельцы патента RU 2530129:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к производству композиционных материалов цилиндрической формы сталь-алюминий. Стальное цилиндрическое изделие с резьбой предварительно покрывают флюсом, содержащим KF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), затем пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева на 50-100°C выше линии ликвидус алюминиевого сплава. При этом шаг резьбы выбирают 0,3 мм, что обеспечивает капиллярное заполнение алюминиевым расплавом резьбы. Изобретение позволяет упростить технологию формирования композиционных материалов сталь-алюминий и повысить производительность процесса.

 

Изобретение относится к производству композиционных материалов цилиндрической формы сталь-алюминий. Известен способ получения композиционных материалов сталь-алюминий (RU 2437770 С1 от 27.12.11. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СТАЛЬ-АЛЮМИНИЙ) при котором предварительно собирается пакет из стальных листов и пропитывается алюминиевым расплавом. При этом пакеты из стальных листов предварительно покрываются флюсом, содержащим KF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), что повышает качество и прочность сцепления слоев композита. Однако данный способ отличается повышенной трудоемкостью и низкой производительностью.

Техническим результат изобретения является упрощение технологии формирования композиционных материалов сталь-алюминий и повышение производительности процесса. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что сталь цилиндрической формы, предварительно покрытую флюсом, содержащим: КF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°C. В отличие от прототипа на стальном цилиндрическом изделии перед пропиткой нарезают резьбу с шагом 0,3 мм.

Такая совокупность новых признаков с известными позволяет упростить технологию формирования композиционных материалов сталь-алюминий и повысить производительности процесса.

Способ заключается в том, что стальное цилиндрическое изделие с резьбой с шагом 0,3 мм предварительно покрывают флюсом, содержащим KF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), а затем пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева на 50-100°C выше линии ликвидус алюминиевого сплава.

Нижний уровень температуры расплава выбирается из условия обеспечения высокой жидкотекучести алюминиевого расплава. Перегрев алюминия выше 100°C над линией ликвидус способствует формированию при пропитке сплошного переходного интерметаллидного слоя значительной ширины с низкой прочностью.

Применение флюса, содержащего KF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), обеспечивает смачивание стали алюминием и формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

Наличие резьбы обеспечивает формирования композиционного слоя на поверхности цилиндрического стального изделия толщиной не менее глубины резьбы, а шаг резьбы обеспечивает ее капиллярное заполнение при пропитке.

Примером применения предлагаемого способа является изготовление стального цилиндрического изделия с композиционным слоем сталь-алюминий. На стальном цилиндрическом изделии нарезается резьба с шагом 0,3 мм, а затем изделие опускают в водный раствор флюса, содержащего KF 55% (мол.) и АlF3 45% (мол.), извлекают и просушивают до полного удаления влаги. Затем изделие погружают в алюминиевую ванну из сплава А7 с температурой 750°C. Выдерживают в алюминиевой ванне 3-4 с и извлекают.

Это обеспечивает качественное формирование поверхностного композиционного слоя сталь-алюминий. При этом упрощается технология формирования композиционного материалов сталь-алюминий и повышение производительности процесса.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Способ получения композиционных материалов цилиндрической формы сталь-алюминий, при котором сталь, предварительно покрытую флюсом, содержащим: KF 55% (мол.) и AlF3 45% (мол.), пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°C, отличающийся тем, что на стальном цилиндрическом изделии перед пропиткой нарезают резьбу с шагом 0,3 мм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов для получения заготовок и полуфабрикатов и может быть использовано в авиационной и космической технике для изготовления деталей с повышенными эксплуатационными свойствами.

Изобретение может быть использовано для получения композиционных материалов с высокими значениями предела прочности и модуля упругости. Производят пакетирование чередующихся слоев металла-основы и армирующего металла при соотношении площади слоев в пределах 1:(0,5-0,7).

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.

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 металлургии, а именно к двухслойному листовому прокату толщиной 10-50 мм, состоящему из слоя износостойкой стали и слоя свариваемой стали, для изготовления сварных конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре до -40°C. Износостойкая сталь содержит, в мас.%: углерод 0,25-1,2, кремний 0,2-1,8, марганец 0,3-2,0, фосфор не более 0,025, сера не более 0,025, хром 0,3-6,5, никель 0,03-2,0, один или несколько элементов из группы: молибден 0,2-1,5, вольфрам 0,5-1,5, медь 0,05-0,4, ниобий 0,01-0,1 и ванадий 0,02-0,7, железо и неизбежные примеси - остальное. Свариваемая сталь содержит, в мас.%: углерод 0,002-0,3, кремний 0,10-0,6, марганец 0,4-1,8, фосфор не более 0,02, сера не более 0,01, хром 0,01-0,4, никель 0,01-0,5, один или несколько элементов из группы: медь 0,01-0,4, молибден 0,01-0,1, ниобий 0,01-0,1 и ванадий 0,02-0,1, железо и неизбежные примеси - остальное. Углеродный эквивалент свариваемой стали составляет не более 0,45, толщина слоя износостойкой стали составляет 10-40% или 60-90% от общей толщины проката, а прочность сцепления слоев составляет не менее 450 Н/мм2. После термической обработки изделия из проката при оптимальном расходе легирующих элементов обладают высокой износостойкостью, твердостью не менее 500 HBW, высокой прочностью слоя из свариваемой стали с пределом текучести не менее 500 МПа, в сочетании с хорошей свариваемостью и ударной вязкостью на остром надрезе при температуре до -40°C не менее 30 Дж/см2. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к экструдированному или катаному плакированному металлическому изделию и может быть использовано в транспортной промышленности, аэрокосмических изделиях, судах. Изделие содержит плакируемый металлический слой и плакирующий металлический слой на по меньшей мере одной поверхности плакируемого слоя, при этом плакируемый и плакирующий металлические слои выполнены из алюминиевых сплавов, содержащих, вес.%: от 3 до 8 Mg и Sc в диапазоне от 0,05 до 1 и при этом содержание Sc в сплаве плакируемого слоя ниже, чем его содержание в сплаве плакирующего слоя на 0,02% или более. Изобретение также относится к сварной структуре, включающей такое металлическое изделие. В результате использования изобретения получают изделия из алюминиевого сплава, содержащего Sc, с улучшенным балансом прочности и свариваемости. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий. Стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, содержащего KF - 36-40%; AlF3 - 44-50%; K2TiF6 - 10-20%, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают алюминиевым расплавом с температурой перегрева на 50-100°С выше линии ликвидус алюминиевого сплава. Способ позволяет обеспечить формирование качественной адгезионной связи между алюминием и сталью за счет улучшения смачивания стали алюминием и получить легированный титаном переходный интерметаллидный слой между алюминием и сталью, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала. 1 пр.
Изобретение относится к листовому припою из многослойного алюминиевого сплава и может быть использовано при изготовлении теплообменников. Листовой припой из многослойного алюминиевого сплава, состоящий из: материала основного слоя, который на одной или двух сторонах имеет промежуточный слой, состоящий из Al-Si твердого припоя, расположенного между основным слоем и тонким покрывающим слоем поверх промежуточного слоя. При этом материал основного слоя и покрывающего слоя имеет более высокую температуру плавления, чем Al-Si твердый припой. Покрывающий слой содержит, мас.%: Bi 0,01-1,00, Mg ≤ 0,05, Mn ≤ 1,0, Cu ≤ 1,2, Fe ≤ 1,0, Si ≤ 4,0, Ti ≤ 0,1, Zn ≤ 6, Sn ≤ 0,1, In ≤ 0,1, неизбежные примеси ≤0,05, Al - остальное. Листовой припой может быть припаян в инертной или восстановительной атмосфере без необходимости применения флюса, что обеспечивает прочность паяного соединения. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.
Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий. Стальные листы предварительно покрывают слоем свинца, затем их покрывают водным раствором флюса, удаляют влагу, собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева на 50-100°C выше линии ликвидус алюминиевого сплава. Наличие слоя свинца на поверхности стали способствует уменьшению поверхностного натяжения алюминиевого расплава и улучшает растекаемость алюминия по стали, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.1 пр.

Изобретение относится к листам из алюминиевых сплавов для высокотемпературной пайки, которые могут быть использованы для изготовления радиаторов. Лист состоит из сердцевины, выполненной из алюминиевого сплава, и материала плакировки, нанесенного на по меньшей мере одну сторону сердцевины и выполненного из алюминиевого сплава с более низким коррозионным потенциалом, чем у материала сердцевины, причем материал плакировки представляет собой самый внешний слой листа для высокотемпературной пайки и выполнен из алюминиевого сплава, содержащего, в мас.%: от 0,8 до 1,3 Mg, от 0,5 до 1,5 Si, от 1,0 до 2,0, предпочтительно 1,4-1,8 Mn, ≤0,7 Fe, ≤0,1 Cu, и ≤4 Zn, ≤0,3 каждого из Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, и ≤0,5 суммы Zr, Ti, Ni, Hf, V, Cr, In, Sn, а остальное - Al и неизбежные примеси. Изобретение позволяет создавать тонкие листы из алюминиевых сплавов, имеющие высокую прочность, хорошую коррозионную стойкость и обрабатываемость давлением. 27 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу изготовления многослойного материала для высокотемпературной пайки и может быть использовано, например, для изготовления тонких листов в теплообменниках. Способ включает обеспечение сердцевинного слоя из первого алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: 0,5-2,0% Mn, ≤1,0% Mg, ≤0,2% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,3% Cr, ≤0,3% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤0,2% In, ≤0,1% Sn и ≤0,7% (Fe+Ni), остальное - Al и ≤0,05% каждой из неизбежных примесей; обеспечение барьерного слоя из второго алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: ≤0,2% Mn+Cr, ≤1,0% Mg, 1,6-5% Si, ≤0,3% Ti, ≤0,2% Zr, ≤0,2% Cu, ≤3% Zn, ≤ 0,2% In, ≤0,1% Sn и ≤1,5% (Fe+Ni), остальное - Al и ≤0,05% каждой из неизбежных примесей; совместную прокатку слоев; термическую обработку при температуре от 300 до 550 °С в течение времени, необходимого для выравнивания содержания Si до 0,4-1% как в сердцевинном слое, так и в барьерном слое; прокатку многослойного материала до конечной толщины со степенью обжатия от 8 до 33%. Изобретение направлено на повышение прочностных свойств, особенно ползучести и усталости, и коррозионной стойкости многослойного материала. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов, содержащих металлы, практически не растворяющиеся в твердом алюминии: железо, никель, кобальт, редкоземельные металлы, иттрий, и предназначено для изготовления проводников электрического тока в виде проволоки диаметром 0,1-0,3 мм, работающих при повышенных температурах до 250°C. Способ получения многослойной проволоки, состоящей из сердечника из алюминиевого сплава и плакирующих металлических слоев, включает изготовление заготовки сердечника из сплава Al - 8% Ce путем охлаждения жидкого сплава со скоростью 0,2-0,8°C/с до температуры ниже температуры его полного затвердевания, нагрева до температуры литья 720±10°C со скоростью, равной или большей 0,2°C/с и литья слитка диаметром 50-100 мм со скоростью 0,001-0,005 м/с при создании в лунке слитка интенсивного кругового движения расплава, последовательное нанесение на заготовку сердечника концентрических слоев меди и серебра и прессование полученной трехслойной заготовки в пруток, который подвергают волочению с получением проволоки диаметром 0,1-0,3 мм. Техническим результатом изобретения является улучшение качества пайки проволоки, повышение удельной электропроводности и стабильности механических свойств при рабочей температуре до 250°C. 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Изобретение может быть использовано для получения сваркой взрывом композиционных материалов с особыми тепловыми свойствами, например, при изготовлении теплообменной аппаратуры, электроэнергетических установок и т.п. Составляют два трехслойных пакета с размещением в каждом из них между пластинами из титана медной пластины с заданным соотношением толщин слоев титан-медь-титан. Размещают между пакетами симметрично со сварочными зазорами медную пластину. Осуществляют сварку взрывом полученной сборки путем одновременного инициирования взрыва зарядов взрывчатого вещества, имеющих скорость детонации 1970-2400 м/с, при заданных скоростях соударения свариваемых пластин. Проводят отжиг сваренной заготовки для образования сплошных теплозащитных интерметаллидных прослоек между титаном и медью при температуре, превышающей на 25-125°С температуру контактного плавления меди и титана, в течение 1-5 мин с последующим охлаждением на воздухе. В полученном материале слои из титана и теплозащитные интерметаллидные прослойки, имеющие высокое термическое сопротивление, располагаются с двух сторон от центрального медного слоя. Материал обладает высокой теплопроводностью отдельных металлических слоев при значительном сокращении времени формирования единицы толщины теплозащитных интерметаллидных прослоек при его изготовлении. 3 ил., 1 табл., 3 пр.
Способ может быть использован при изготовлении биметаллического проката для изготовления ювелирных изделий, часов, сувенирных изделий, посуды, столовых приборов, церковных украшений. Соединяют припоем лицевой слой заготовки проката из золота и внутренний слой заготовки проката из другого металла. Толщину t1 лицевого слоя выбирают в зависимости от толщины t2 внутреннего слоя из соотношения t1=(0,05-19)t2. Слои заготовок и припой одновременно прижимают друг к другу и нагревают до температуры 600-950°C. Выдерживают слои заготовок и припой в сжатом и нагретом состоянии, после чего в нагретом состоянии сжатые слои заготовок прокатывают валами до толщины 5,00-0,10 мм. Лицевой слой заготовки изготавливают в виде полосы из золота, а внутренний слой заготовки проката изготавливают в виде пластины из металла платиновой группы или из серебра и его сплавов, или из цветных металлов и их сплавов, или из нержавеющей стали. Способ обеспечивает возможность производства проката широкой номенклатуры и высокой прочности. 1 з.п. ф-лы.
Наверх