Способ получения обработкой давлением и литьем биметаллов на основе алюминия и его сплавов

Способ получения обработкой давлением и литьем биметаллов на основе алюминия и его сплавов

Реферат

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Известно применение алюминия в качестве прослоек при соединении прокаткой труднодеформируемых металлов и сплавов, например стали, титана, меди и др. с алюминием и его сплавами (В.К.Король, М.С.Гильденгорн. Основы технологии производства многослойных металлов. Москва, Металлургия, 1970, 236 с.).

Известно применение слоистых катаных прослоек на основе алюминия с односторонней плакировкой легкоплавким металлом для получения биметаллов (патент РФ №2232076, В 32 В 15/01, дата публикации 10.07.2004).

Прослойка наносится прокаткой на труднодеформируемые металлы, алюминиевые сплавы либо помещается между основными слоями пакета.

Из-за наличия на поверхности алюминиевой прослойки окисной пленки Al₂O₃ процесс соединения слоев требует больших обжатий, так как окисная пленка на алюминии имеет низкую адгезию к окислам алюминия и другим металлам. Поэтому сортамент получения биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев ограничен.

Техническим результатом изобретения является расширение сортамента по толщине и соотношению толщин слоев плоских биметаллических заготовок.

Технический результат достигается тем, что в способе получения биметаллов, содержащих алюминий или его сплавы, включающем предварительное нанесение прокаткой на заготовку из стали, или титана, или меди слоистой катаной прослойки на основе алюминия с односторонней плакировкой легкоплавким металлом при расположении легкоплавкого слоя наружу, и формирование слоя из алюминия или его сплавов со стороны прослойки с легкоплавким покрытием, слой из алюминия или его сплавов формируют заливкой жидкого алюминия и его сплавов при температуре, составляющей 1,03-1,1 температуры плавления алюминия, биметаллическую заготовку охлаждают на воздухе и обжимают с высотной деформацией 10-30% при температуре, составляющей 0,53-0,68 температуры плавления алюминия.

Предварительно наносят прокаткой на сталь, или титан, или медь двухслойную прослойку с расположением легкоплавкого слоя наружу с обжатиями пакета, обеспечивающими высокую прочность соединения алюминия с основной и толщину прослойки 0,5-3 мм.

На заготовках из стали, или титана, или меди с плакировкой с наружным покрытием легкоплавким металлом - цинком или эвтектическим сплавом цинка с алюминием со стороны прослойки с покрытием заливкой при температуре, составляющей 1,03-1,1 температуры плавления алюминия, формируется основной слой из алюминия и его сплавов. При расплавлении покрытия в контакт входит поверхность алюминиевой прослойки свободная от окислов и слой жидкого металла - алюминия или алюминиевого сплава. Образуется прочное диффузионное соединение алюминиевой прослойки с основным слоем из алюминия или сплава.

При температуре заливки алюминия или сплава на основе алюминия, меньшей 1,03 температуры плавления алюминия, могут образовываться участки неравномерного расплавления покрытия без образования равномерно распределенной диффузионной зоны.

При температуре заливки алюминия свыше 1,1 температуры плавления могут образовываться участки проплавления алюминиевого подслоя с образованием интерметаллидных фаз и снижением прочности соединения слоев алюминия со сталью, титаном или медью.

Для получения прочного соединения слоев биметаллические заготовки охлаждают на воздухе и осаживают на прессе с высотной деформацией 10-30% при температуре, составляющей 0,53-0,68 температуры плавления алюминия.

При температуре осадки заготовки ниже 0,53 температуры плавления алюминия полностью рекристаллизованная структура алюминиевого слоя не достигается.

При температуре осадки заготовки свыше 0,68 температуры плавления алюминия могут образовываться в зоне контакта алюминия со сталью или медью хрупкие интреметаллидные прослойки.

При обжатии биметаллической заготовки с деформацией меньше 10% литая структура алюминиевого слоя полностью не замещается рекристаллизованной.

При обжатии заготовки свыше 30% часть металла основного алюминиевого слоя переходит в облой, что создает потери и экономически не выгодно.

Пример.

Двухслойная прослойка на основе алюминия с покрытием цинком или сплавом цинка с 5% алюминия наносится прокаткой на заготовку из стали, или титана, или меди, образуя плакирующий слой толщиной 0,5-3 мм с наружным покрытием легкоплавким металлом.

Для получения двухслойных (М-Т) заготовок из алюминия (М) в сочетании с медью, титаном, сталью (Т) заготовки из меди, титана, стали (Т) разной толщины с плакировкой алюминием с наружным покрытием цинком или сплавом алюминия с цинком эвтектического состава заливали со стороны покрытия алюминием (М) при температуре 700°С. При этом формировали слой алюминия толщиной 10-40 мм. Биметаллическую заготовку охлаждали на воздухе до температуры 400°С и деформировали на гидравлическом прессе с высотным обжатием 20%. Получены биметаллические заготовки (М-Т) широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Способ получения биметаллов, содержащих алюминий или его сплавы, включающий предварительное нанесение прокаткой на заготовку из стали, или титана, или меди слоистой катаной прослойки на основе алюминия с односторонней плакировкой легкоплавким металлом при расположении легкоплавкого слоя наружу и формирование слоя из алюминия или его сплавов со стороны прослойки с легкоплавким покрытием, отличающийся тем, что слой из алюминия или его сплавов формируют заливкой жидкого алюминия или его сплавов при температуре 1,03-1,1 температуры плавления алюминия, биметаллическую заготовку охлаждают на воздухе и обжимают с высотной деформацией 10-30% при температуре 0,53-0,68 температуры плавления алюминия.