Способ получения литых композиционных алюмоматричных сплавов
Алюмоматричный сплав интерметаллидные добавки
Технической задачей, решаемой изобретением, является создание литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава с высоким уровнем жаропрочности и износостойкости, а также способа его получения, отличающегося низкой себестоимостью.
Поставленная задача достигается, получениемлитого композиционного материала на основе алюминиевого сплава, упрочненного эндогенными включениями интерметаллидных фаз состава Al3X (где Х - легирующие добавки Ti, Zr, V, Fe, Ni) и экзогенными дискретными керамическими микро- и наноразмерными частицами (TiC, ZrC, B4C, SiC, Al2O3, ZrO2, BN, TiN), согласно изобретения,высокотемпературные фазы сформированы в верхнем тигле и при введении в матрицу образуют переходные фазы повышающие адгезию упрочняющих частиц с матричным сплавом, представленные включениями интерметаллидных фаз состава Al3X, где Х – Ti, Zr, Ni с размером <10 мкм в количестве 20-35 об. %, высокопрочные наноразмерные частицы размером >70 нм, в количестве 0,2-10 % от массы металла, введенные в расплав при температуре 720-780 °С, а время выдержки композиции до разливки составляет 5-20 мин
Пример реализации способа. Готовят шихту следующего состава (масс. %): оксид никеля NiO - 20; оксид циркония ZrO2 – 3; оксид титана TiO2 –5; сажа техническая – 8,5; оксид бора B2O3 – 3,5; оксид хрома Cr2O3 – 8,5; нитрат натрия NaNO3–3,5; фторид кальция CaF2 – 28; порошковый алюминий Al - 25. Шихтовыематериалы, в виде порошка, смешивают в шаровой мельнице в течении 15-20 минут, затемпросушивают при температуре 300 °С для удаления диспергированной воды в течении 3 часов в сушильном шкафу. Отдельно в печи сопротивления, при температуре 750 °С, расплавляют марочный алюминиевый сплав ВАЛ10, массой в отношении к массе исходной шихты 1:50. Исходную шихту загружают в отдельный многократно используемый конический тигель из графита, покрытом огнеупорной краской, с отверстием в донной части. После производят поджог шихты сверху с помощью вольфрамовой проволоки с обдувом аргоном, расплав выдерживают при температуре 780 °С в течение 15 минут. На поверхность расплава наносится покровно-рафинирующий флюс «Эвтектика» (для защиты от окисления), через 5 минут проводится дегазация гексахлорэтаном.
Далее производят разливку металлического расплава в охлаждаемые изложницы. Это обеспечивает отсутствие ликвации и однородную структуру слитка.
По результатам количественного элементного и фазового анализа,в составе слитка имеютсявключения интерметаллидных фаз состава Al3X, AlX, AlX3, где Х - Ti, Zr, Ni, а также армирующие дискретные экзогенные частицы ZrC, B4C, SiC, BN, TiN и эндогенные частицы TiB2, TiC, Al2O3. 
Таким образом, техническим эффектом настоящего изобретения является получение литого композиционного сплава на базе стандартных алюминиевых сплавов, обладающего повышенными механическими и триботехническими свойствами и обеспечивающего стабильную эксплуатацию изделий при повышенных температурах. Технический эффект достигается тем, что в литом композиционном сплаве на базе стандартных алюминиевых сплавов, содержащем включения интерметаллидных фаз размером< 10 мкм в количестве 20-35 об. %, высокопрочные керамические наноразмерные частицы размером >70 полученые металлотермическим синтезом в верхнем графитовом тигле, в количестве 0,2-10 % от массы металла и введеные в жидком состоянии в матричный сплав, в качестве интерметаллидных включений содержатся включения интерметаллидных фаз состава Al3X, AlX, AlX3, где Х - Ti, Zr, Ni, в качестве армирующих дискретных керамических частиц содержатся экзогенные частицы ZrC, B4C, SiC, BN, TiN и эндогенные частицы TiB2, TiC, Al2O3, формируемые в объеме расплава в верхнем графитовом тигле, в качестве высокопрочных керамических наноразмерных частиц содержатся эндогенные частицы TiB2, TiC, Al2O3
Изобретение относится к области металлургии легких сплавов, в частности сплавов на основе алюминия, и может быть использовано при получении слитков различными методами литья
Сергей
Химухин
Николаевич
заведующий лабораторией
Доктор технических наук
Доцент
РОССИЯ
Сергей
Николенко
Викторович
ВРИО директора
РОССИЯ
55.15.09
Отливки
02.11.IK
ENGINEERING, MANUFACTURING
Сергей
Химухин
Николаевич
Руководитель
РОССИЯ
ИМ ХНЦ ДВО РАН
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук
1022701296089
Организация
Федеральное агентство научных организаций
Федеральные государственные бюджетные учреждения
ИМ ХНЦ ДВО РАН
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской академии наук
1022701296089
Организация
Федеральное агентство научных организаций
Федеральные государственные бюджетные учреждения