Способ изготовления горячедеформированных порошковых материалов
Патент 2234393
Авторы
Классы МПК
Способ изготовления горячедеформированных порошковых материалов
Реферат
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированной смеси “стружкового” и алюминиевого порошков. Предложен способ получения горячедеформированных порошковых материалов, включающий приготовление шихты, содержащей стружковый порошок на основе алюминия при концентрации его в шихте Ссп=10...95 мас.%, обработку шихты на основе алюминия в высокоэнергетической мельнице в течение МХА=0,35...1,8 ч в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты при его содержании Спр=7...9 мас.%, последующее формование заготовки и горячую обработку давлением. Техническим результатом является достижение уровня механических свойств, достаточного для использования получаемых материалов в качестве конструкционных.
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированной смеси “стружкового” и алюминиевого порошков.
Известен способ изготовления горячедеформированного материала (Технология получения композиционного материала системы А1-А12О3-В203 / Л.У.Котиева, Н.М.Иевлева, С.Д.Шляпин и др. // Цв. металлургия. – 1983 - №5. - с.25-28), включающий: обработку алюминиевого порошка (т) АПС-1 (фракция 45-80 мкм) насыщенным водным раствором ортоборной кислоты (ж) т:ж=1:1; сушку порошка до постоянной массы при температуре 125С; обжиг при 300С; горячее прессование в две стадии с медленным нагруженном при 436С (1 стадия) и 473С (2 стадия); обжиг брикета при температуре 520С; прокатку брикета на шины. Данный способ характеризуется высокой стоимостью исходных материалов, связанной с использованием порошка алюминия и сложностью процесса из-за отсутствия предварительного формования заготовки, а также характеризуется низкой производительностью процесса, связанной с двухстадийным горячим прессованием. Наиболее близким техническим решением является способ (Заявка 63145725 Япония, МКИ С 22 С 21/04, С 22 С 21/06. Изделия из жаропрочного алюминиевого сплава, обладающего высокой прочностью и пластичностью. №61-291572; Заявл 09.12.86; Опубл 17.06.88), включающий обработку в высокоэнергетической мельнице шихты на основе алюминия, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением при температуре t500С. Данный способ позволяет получать жаропрочные горячедеформированные порошковые материалы, обладающие высокой прочностью и пластичностью за счет механического легирования алюминия магнием, частицами металла или керамического материала. Однако данный способ не позволяет получать горячедеформированные материалы на основе стружковых отходов алюминия, так как при размоле не используются жидкие среды, предотвращающие окисление и интенсифицирующие процесс диспергирования. Решаемая задача - достижение уровня механических свойств, достаточного для использования получаемых материалов в качестве конструкционных, при снижении затрат на исходные материалы. Задача решается тем, что в известном способе, включающем: обработку в высокоэнергетической мельнице шихты на основе алюминия в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением, обработку шихты, содержащей стружковый порошок на основе алюминия, при концентрации его в шихте Ссп=10...95 мас.%, проводят в течение МХA=0,35...1,8 ч, при содержании насыщенного водного раствора ортоборной кислоты Спр=7...9 мас.%. Пример 1. Технология изготовления горячедеформированного материала включает: механохимическую активацию стружки алюминиевого сплава Д-16 в течение МХА=3 ч при содержании насыщенного водного раствора ортоборной кислоты в шихте Спр=20 мас.% с последующим выделением фракции +315 мкм для приготовления “стружкового” порошка, обработку смеси “стружкового и алюминиевого ПА-4 порошков при Ссп=95 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты Спр=7 мас.%, при частоте вращения Vвp=290 мин-1 в течение МХА =0,35 ч, последующее формование заготовки (d=12,7 мм) давлением рхп=350 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650С и н=5 мин, горячую обработку давлением с приведенной работой уплотнения w=100 МДж/м3. Полученный горячедеформированный материал имел плотность гш=2,90 г/см3, предел прочности на срез ср=300 МПа и твердость HRB 106. Пример 2. Изготовление горячедеформированного материала проводят по следующей технологии: приготовление “стружкового” порошка, обработка смеси “стружкового и алюминиевого ПА-4 порошков при Ссп=10 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты Спр=9 мас.%, при частоте вращения Vвр=290 мин-1 в течение МХА=1,8 ч, последующее формование заготовки (d=12,7 мм) давлением рхп=350 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650С и н=5 мин, горячая обработка давлением с приведенной работой уплотнения w=9,6 МДж/м3. Горячедеформированный материал имел плотность гш=2,73 г /см3, предел прочности на срез ср=210 МПа и твердость HRB 60. Пример 3. Технология изготовления горячедеформированного порошкового материала: приготовление “стружкового” порошка, обработка смеси “стружкового” и алюминиевого ПА-4 порошков при Ссп=50 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты Снр=8 мас.%. при частоте вращения Vвр=290 мин-1 в течение МХА=1,7 ч, последующее формование заготовки (d=12,7мм) давлением рхп=350 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650С и н=5 мин, горячая обработка давлением с приведенной работой уплотнения w=50 МДж/м3. Полученный горячедеформированный порошковый материал имел плотность гш=2,91 г/см3, предел прочности на срез ср=369 МПа, изгиб и=325 МПа, твердость HRB 96, удельный износ J=0,2 мкм/км и коэффициент трения f=0,09 в условиях граничного трения при давлении в зоне контакта р=8,7 МПа. Анализ параметров выполнения способа показывает, что динамическое горячее прессование пористых заготовок, сформованных на основе механохимической смеси “стружкового” и алюминиевого порошков, обработанных в планетарной мельнице в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты и нагретых в воздушной атмосфере, позволяет изготавливать порошковые материалы конструкционного назначения и снизить затраты на их изготовление.Формула изобретения
Способ изготовления горячедеформированных порошковых материалов, включающий обработку шихты на основе алюминия в высокоэнергетической мельнице, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением, отличающийся тем, что проводят приготовление шихты, содержащей стружковый порошок на основе алюминия при концентрации его в шихте Ссп=10-95 мас.%, при этом обработку шихты в высокоэнергетической мельнице проводят в течение МXА=0,35-1,8 ч в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты при его содержании Спр=7-9 мас.%.