Способ получения композиционных материалов

Способ получения композиционных материалов

Реферат

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к производству слоистых композиционных материалов сталь-алюминий.

Известен способ получения слоистых композиционных материалов (Рябов В.Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых соединений. - М.: Металлургия, 1975. 287 с.), по которому предварительно собирается пакет из стальных листов и пропитывается алюминиевым расплавом. Этот способ отличается невысокой трудоемкостью и низкой стоимостью получаемых изделий. Однако плохие условия смачивания стали алюминием не обеспечивают сплошной адгезионной связи по границе их контакта, что снижает прочность сцепления слоев и качество слоистого композиционного материала.

Известен также способ получения слоистых композиционных материалов (Способ получения слоистых композиционных материалов сталь-алюминий; Патент №2437770 от 27.12.2011 г.), который принят за прототип. По этому способу стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, содержащего, KF - 55 мол.%; AlF₃ - 45 мол. %, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева на 50-100°C выше линии ликвидус алюминиевого сплава. Этот способ обеспечивает улучшение смачивания стали алюминием и повышение качества слоистого композиционного материала. Однако прочность сцепления слоев композита невысокая.

Техническим результат изобретения - повышение прочности сцепления алюминия и стали в слоистых композиционных материалах сталь-алюминий за счет снижения поверхностного натяжения алюминиевого расплава при формировании композита и улучшении растекания алюминия по стали.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что стальные листы предварительно покрывают водным раствором флюса, удаляют влагу, а затем собирают в пакеты и пропитывают в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°C. В отличие от прототипа перед нанесением флюса поверхность стали покрывается свинцом.

Такая совокупность новых признаков с известными обеспечивает уменьшение поверхностного натяжения алюминиевого расплава и улучшает растекаемость алюминия по стали, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

Способ заключается в том, что 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.

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.

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.

Примером применения предлагаемого способа является изготовление слоистого композиционного материала сталь-алюминий. Стальные листы толщиной 1,2 мм предварительно покрывают слоем свинца жидкофазным способом, опускают в водный раствор флюса, содержащего KF - 55 мол. %; AlF₃ - 45 мол. %, извлекают и просушивают до полного удаления влаги. Затем стальные листы собирают в пакеты с зазором 0,5 мм и опускают в алюминиевую ванну из технического алюминия А7 с температурой 740°C, выдерживают в алюминиевой ванне 4с и извлекают.

Это обеспечивает уменьшение поверхностного натяжения алюминиевого расплава и улучшает растекаемость алюминия по стали, что способствует повышению прочности сцепления слоев композиционного материала.

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

Способ получения композиционных материалов сталь-алюминий, включающий предварительное нанесение водного раствора флюса на стальные листы, удаление влаги, а затем сборку в пакеты и пропитывание в алюминиевом расплаве с температурой перегрева выше линии ликвидус алюминиевого сплава на 50-100°C, отличающийся тем, что перед нанесением флюса поверхность стали покрывают свинцом.