Состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литым композиционным материалам на основе алюминиевого сплава. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит, мас. %: алюминий 75-85, оксид алюминия 10-15, железо до 1, кремний 5-8, марганец 0,2-0,5, никель до 1, медь до 1, магний 0,2-0,4, цинк до 0,5. Изобретение направлено на получение деталей из предложенного сплава с высококонструктивной прочностью по всему сечению. 1 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к композиционным материалам на основе алюминиевого сплава, к которым предъявляются промышленные требования по повышенной прочности, жаропрочности, а также стойкости против абразивного износа и образования различных трещин.

Известен состав алюминиевого сплава на основе системы алюминий-кремний-магний (сплав АК9) (ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия). Известный сплав используется для отливки сложных по конфигурации деталей, для отливки крупногабаритных деталей, которые способны выдержать большую нагрузку. Данный сплав не теряет своих свойств при нагревании до 200 °C. Однако механические свойства известного состава не стабильны во времени, детали, полученные на его основе не обладают стойкостью против абразивного износа и образования трещин.

Известен композиционный материал, содержащий от 2,5 до 10 вес. % оксида алюминия, при этом структура композиционного материала представлена матрицей на основе твердого раствора и равномерно размещенными в ней равноосными дисперсными частицами оксида алюминия, размером менее 2000 А (200 нм) и характеризуется пределом прочности более чем 45,000 фунтов на квадратный дюйм (315 МПа) (патент US 3816080, опубл. 23.02.1973).

Однако данный сплав является дорогостоящим из-за стоимости исходных материалов, содержащих частицы размером менее 200 нм, при сравнительно низком пределе прочности 315 МПа.

Известен патент на изобретение «Способ получения легированного порошка на основе алюминия» (RU 2113941, опубл. 09.07.1997). В патенте раскрыт способ получения композиционного материала. Согласно известному способу получают легированный порошок на основе алюминия с содержанием карбида кремния до 30 %. Из легированного порошка получают материал, характеризующийся микротвердостью металлической матрицы в интервале 2300-3000 Мпа, увеличенным средним размером частиц и обладающим улучшенной свариваемостью.

Однако данный сплав является дорогостоящим из-за входящего в состав карбид кремния.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является изобретение «Способ получения композиционного материала из алюминиевого сплава (его вариант) и композиционный материал» (патент RU 2202643, опубл. 26.09.2001). Состав известного композиционного материала на основе алюминиевого сплава содержит различную объемную долю оксида алюминия от 10 до 25 об.% и алюминиевый сплав. В качестве алюминиевого сплава используют сплав АК12М2МгН (Аl-12%Si-1,2%Mg-2%Cu-1%Ni-1%Fe-0,5%Mn). Известный состав характеризуется длительной твердостью НВ1350 не менее 160 МПа, температурным коэффициентом линейного расширения в интервале температур 20-400 °С не более 20•10-6К-1.

Однако в данном составе используется в качестве матрицы АК12М2МгН, с повышенным содержанием легирующих элементов, что увеличивает стоимость сплава.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание эффективного композиционного материала на основе алюминиевого сплава, имеющего меньшую стоимость по сравнению с аналогами, при сохранении комплекса механических и служебных свойств.

Технический результат от использования изобретения заключается в получении детали из заявленного состава с высокой конструктивной прочностью по всему сечению изделия.

Указанный технический результат достигается тем, что композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит оксид алюминия, а также железо, кремний, марганец, никель, медь, магний, при следующем содержании компонентов, мас. %:

Алюминий 75-85

Оксид алюминия 10-15

Железо до 1

Кремний 5-8

Марганец 0,2-0,5

Никель до 1

Медь до 1

Магний 0,2-0,4

Цинк до 0,5

Вышеуказанные и иные аспекты и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем подробном его описании.

Кремний в составе композиционного материала на основе алюминия повышает его жидкотекучесть и снижает линейную усадку, в результате чего у сплавов на основе алюминия, содержащих кремний, хорошие литейные свойства. Было обнаружено, что содержание кремния в пределах от 5 до 8 мас. % делает предлагаемый состав сплава пригодным для изготовления различных деталей.

Состав легирующих добавок, таких как магний и медь, уменьшен по сравнению с аналогом, однако это не сказывается на ухудшении механических и служебных свойств предлагаемой композиции.

Соотношение компонентов в предлагаемой композиции подобрано экспериментальным путем и является оптимальным, что позволяет получить технический результат соответствующий поставленной задаче.

Введение в предлагаемый состав композиционного материала на основе алюминиевого сплава одновременно всех компонентов в предложенных количествах позволяет получить композиционный материал, обладающий меньшую стоимость по сравнению с аналогами, при сохранении комплекса механических и служебных свойств.

Заявляемый литой композиционный материал готовят следующим образом.

Расплав алюминия продувают кислород-азотной смесью содержащей не менее 30% кислорода. При этом за счет взаимодействия алюминия с кислородом образуется оксид алюминия. При достижении заданного содержания оксида алюминия производится внесение других легирующих элементов.

Осуществление изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Расплав алюминия продували газовой смесью содержащей кислород 80% азот 20%. При достижении 10% содержания оксида алюминия производили внесение других легирующих элеиентов. Получали литой композиционный материал следующего состава: алюминий 78,7%, оксид алюминия 10%, железо 1%, кремний 8%, марганец 0,5%, никель 0,5%, медь 0,5%, магний 0,4%, цинк 0,4%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 280 МПа.

Пример 2.

Расплав алюминия продували газовой смесью содержащей кислород 70% азот 30%. При достижении 15% содержания оксида алюминия производили внесение других легирующих элементов. Получали литой композиционный материал следующего состава: алюминий 75,8%, оксид алюминия 15%, железо 0,5%, кремний 6%, марганец 0,5%, никеля 0,5%, меди 1%, магний 0,2%, цинк 0,5%. Разливку осуществляли в кокиль. В результате предел прочности превысил 260 МПа.

Предлагаемый состав литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава является эффективным, обладающим высокими механическими и служебными свойствами в сочетании с низкой стоимостью.

Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава, содержащий железо, кремний, марганец, никель, медь, магний и оксид алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цинк при следующем содержании компонентов в композиционном материале, мас. %:

Алюминий 75-85

Оксид алюминия 10-15

Железо до 1

Кремний 5-8

Марганец 0,2-0,5

Никель до 1

Медь до 1

Магний 0,2-0,4

Цинк до 0,5.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области порошковой металлургии, в частности к получению антифрикционных материалов из металлических порошков, и могут быть использованы для изготовления узлов трения высоконагруженных деталей различных механизмов.
Изобретение относится к способу изготовления детали часов или ювелирных изделий из композиционного материала. Способ изготовления детали из композиционного материала, содержащей пористую керамическую часть и металлический материал, заполняющий поры керамической части, включает обеспечение пористой керамической преформы детали, обеспечение металлического материала, нагревание металлического материала до температуры выше температуры плавления металлического материала, заполнение пор керамической преформы расплавленным металлическим материалом, охлаждение металлического материала и керамической преформы для получения затвердевшего в порах керамической преформы металлического материала и финишную обработку для получения детали из композиционного материала, при этом пористая керамическая преформа состоит из материала, выбранного из группы, состоящей из Si3N4, SiO2 и их смесей, а металлический материал выбирают из группы, состоящей из металлического золота, платины, палладия и сплавов этих металлов.

Изобретение относится к композиционным материалам с матрицей из алюминиевого сплава. Композитный материал на основе алюминиевого сплава содержит матрицу из алюминиевого сплава, содержащего, мас.%: Si 0,50-1,30, Fe 0,2-0,60, Cu 0,15 максимум, Mn 0,5-0,90, Mg 0,6-1,0, Cr 0,20 максимум, остальное - алюминий и неизбежные примеси, и частицы присадочного материала, диспергированные в матрице, причем присадочный материал содержит керамический материал.

Группа изобретений относится к получению содержащего нитрид хрома порошка для термического напыления покрытий в виде спекшихся агломератов. Способ включает следующие стадии: a) приготовление порошковой смеси (А), содержащей порошок (В), содержащий по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, включающей хром (Cr), CrN и Cr2N, и порошок (С), содержащий по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, включающей никель, кобальт, никелевый сплав, кобальтовый сплав и железный сплав, b) спекание порошковой смеси (А) при парциальном давлении азота выше 1 бар с получением спекшихся агломератов, при этом обеспечивают неизменное содержание химически связанного азота или увеличение содержания химически связанного азота по сравнению с порошковой смесью (А).
Группа изобретений относится к получению композиционного материала, содержащего металлическую матрицу из алюминиевого сплава и упрочняющие частицы карбида титана.
Группа изобретений относится к композитам с алюминиевой матрицей и упрочняющими наночастицами карбида титана. Композит содержит упрочняющие наночастицы карбида титана округлой формы размером 5-500 нм в количестве 1-50 об.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным конструкционным композиционным материалам на основе алюминия, используемым в различных областях промышленности, в частности в транспортных и космических сферах.

Изобретение относится к износостойким сплавам для высоконагруженных узлов трения. Сплав включает связующую матрицу эвтектического состава в количестве от 24,8 до 26,8 мас.% от массы сплава и карбонитрид титана TiC0,5N0,5.

Изобретение относится к получению композиционного материала Al2O3 - А1. Способ включает гранулирование алюминиевого порошка, состоящего из частиц пластинчатой формы со стеариновым покрытием, прессование заготовки из гранулированного порошка и ее спекание.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к спеченным материалам на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления деталей машин, работающих в условиях трения.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству силуминов, которые могут быть использованы в производстве отливок сложной конфигурации.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам обработки алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов). Способ модифицирования силумина включает облучение интенсивным импульсным электронным пучком силумина марки АК12 с энергией электронов 18 кэВ, частотой следования импульсов ƒ=0,3 Гц, длительностью импульса пучка электронов τ=50-150 мкс, плотностью энергии пучка электронов ES=10-25 Дж/см2 и количеством импульсов воздействия n=1-5, при этом облучение проводят на лицевой поверхности образца, расположенной над надрезом, имитирующим трещину, в среде аргона при остаточном давлении 0,02 Па.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой в виде проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 12±0,3, цинк 12,5±2,5, алюминий - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, используемым для получения порошков, применяющихся для получения деталей с использованием аддитивных технологий.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении фасонных отливок различными методами литья, в частности дисков автомобильных колес методом литья под низким давлением.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства алюминиевых сплавов. Способ получения алюминиевого сплава, легированного кремнием, включает введение в расплав алюминия кремния и тугоплавких металлов, при этом перед введением в расплав алюминия жидкий кремний подвергают окислительному рафинированию от кальция и фосфора, смешивают с жидким алюминием, тугоплавкие металлы вводят в расплав в виде легкоплавких лигатур, после чего зеркало сплава в ковше укрывают расплавленным силикатом натрия, транспортируют, заливают в миксер и добавляют необходимое для получения заданного состава сплава количество алюминия.

Изобретение относится к стальному листу с покрытием из сплава на основе Al, нанесенным погружением в расплав, имеющему высокую обрабатываемость. Слой покрытия из сплава на основе Al, нанесенный погружением в расплав, содержит от 1,0 до 12,0 мас.% кремния и от 0,002 до 0,080 мас.% бора и образован на поверхности стального листа-подложки, причем слой покрытия имеет соотношение IMAX/I0, равное 2,0 или более, полученное измерением профиля по глубине с помощью оптической эмиссионной спектрометрии c тлеющим разрядом (GDS) от наружной поверхности в глубину слоя покрытия, где IMAX является максимальной интенсивностью обнаружения бора в зонах с глубиной распыления от 0 до 1,0 мкм, а I0 является средней интенсивностью обнаружения бора в пределах глубины распыления от 1,0 до 5,0 мкм.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано в процессах подготовки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния (силуминов) марок АК5М2, АК7, АК7пч, АК8М3, АК9, АК12 и других.

Изобретение относится к созданию плакированного алюминием стального листа, используемого для горячего прессования, который имеет превосходные смазывающую способность в горячем состоянии, коррозионную стойкость после нанесения красочного покрытия и пригодность к точечной сварке.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к многослойному алюминиевому листу для высокотемпературной пайки. Многослойный лист для бесфлюсовой высокотемпературной пайки содержит сердцевину из алюминиевого сплава, покрытую промежуточным слоем алюминиевого сплава, и нанесенный на промежуточном слое припой из алюминиевого сплава.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к получению силуминов с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезема. Способ получения силуминов включает введение кремнийсодержащего оксидного сырья в алюминиевый расплав, перемешивание расплава и разливку полученного сплава, причем в качестве кремнийсодержащего оксидного сырья используют аморфный микрокремнезем, который перед введением в расплав подвергают термической обработке при температуре 200-300°С, введение аморфного микрокремнезема осуществляют в потоке инертного газа с перемешиванием, обеспечивающим втягивание частиц микрокремнезема в вихревую воронку, образованную в жидком алюминии, а после перемешивания расплав легируют магнием в количестве до 1% масс. Способ позволяет эффективно и с минимальными затратами получать сплавы, соответствующие требованиям ГОСТ 1583-93 93 по химическому составу и механическим свойствам. 3 з.п. ф-лы, 5 пр., 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литым композиционным материалам на основе алюминиевого сплава. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава содержит, мас. : алюминий 75-85, оксид алюминия 10-15, железо до 1, кремний 5-8, марганец 0,2-0,5, никель до 1, медь до 1, магний 0,2-0,4, цинк до 0,5. Изобретение направлено на получение деталей из предложенного сплава с высококонструктивной прочностью по всему сечению. 1 пр.

Наверх