Алюминиевый композиционный материал, армированный SiC/TiC, для лазерного плавления и способ его получения
алюминиевые композиционные материалы лазерное плавление микроструктура твердость in-situ
Изобретение относится к области металлургии алюминиевых сплавов с ультрадисперсной структурой, в частности к алюминиевым матричным композиционным материалам, которые могут быть использованы для изготовления методом лазерного плавления изделий в различных отраслях промышленности.
Техническим результатом данного изобретения является повышение уровня твердости (305-318 HV0.05) за счет формирования карбидов при сохранении однородной микроструктуры в процессе лазерного плавления, формирование однородной микроструктуры, которая обеспечивается предварительным однородным смешиванием исходных порошков в специальном пневматическом смесителе, который используется вместо планетарной шаровой мельницы.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Композиционный материал для лазерного плавления с однородной бездефектной структурой и дисперсными карбидными соединениями, которые образуются in-situ в процессе лазерного плавления состоит из алюминиевого сплава и субмикронных керамических частиц, причем в качестве металлической матрицы используется алюминиевый сплав AlSi11Cu и керамические частицы в следующем компонентом соотношении, масс.%:
субмикронные керамические частицы SiC – 6,5-16;
субмикронные керамические частицы TiC – 7,5-18;
алюминиевый сплав AlSi11Cu – 66-86
Кроме того размер исходных порошков составляет: AlSi11Cu - 15-45 мкм, керамических частиц SiC - 6-10 мкм и керамических частиц TiC - 3-5 мкм.
Способ получения алюминиевого композиционного материала для лазерного плавления заключается в смешивании исходных порошков алюминиевого сплава AlSi11Cu с размером частиц 15-45 мкм, с керамическими частицами SiC с размером 6-10 мкм, и керамическими частицами TiC с размером 3-5 мкм, причем для смешивания исходных порошков используется пневматический смеситель, в котором перемешивание порошковых частиц осуществляется под давлением 2 атм в среде аргона в течение 10 минут.
Структура после лазерного плавления композиционного материала характеризуется высокой однородностью и дисперсностью структурных составляющих. Благодаря формированию ультрамелкой фазы TiC происходит эффективное измельчение зеренной структуры, средний размер зерна равен 5 мкм. TiC фаза имеет средний размер 350 нм. SiC способствует формированию игольчатой фазы, обогащенной кремнием, титаном и алюминием, длиной до 5 мкм. Средний размер зерен алюминиевого твердого раствора α-Al составляет 3 мкм. Высокая дисперсность структурных составляющих и их однородное распределение по объему композиционного материала обеспечивает высокий уровень твердости. Однородность структуры и чистота порошка обеспечивается равномерным смешиванием исходных компонентов с использованием пневматического смесителя в среде аргона.
для изготовления методом лазерного плавления изделий в различных отраслях промышленности.
Алексей
Солонин
Николаевич
Заведующий кафедрой
Кандидат технических наук
Отсутствует
H-9930-2014
7004902848
171345
0000-0002-6520-7964
РОССИЯ
Елена
Босова
Владимировна
Главный специалист ОПКиАНД по доверенности №10 от 08.11.2023 г.
РОССИЯ
53.49.15
Структура и свойства цветных металлов и сплавов и композиционных материалов на их основе
02.05.QF
MATERIALS SCIENCE, CHARACTERIZATION & TESTING
Ирина
Логинова
Сергеевна
РОССИЯ
Алексей
Солонин
Николаевич
РОССИЯ
Мария
Рязанцева
Анатольевна
РОССИЯ
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1187746579690
Петр
Мордовской
Григорьевич
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
МИСиС, НИТУ "МИСиС"
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
1027739439749
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения