СЛОИСТАЯ ПРОСЛОЙКА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛОВ Российский патент 2004 года по МПК B32B15/01 B32B15/20 B23K20/16 

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. М.: Металлургия, 1970, 236 с.).

При этом прослойка наносится прокаткой на труднодеформируемые металлы, алюминиевые сплавы либо помещается между основными слоями пакета.

Из-за наличия на поверхности алюминиевой прослойки окисной пленки А1₂O₃ 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.

Некоторое увеличение прочности соединения слоев алюминиевых сплавов достигается легированием алюминиевой прослойки галлием (А.С. №889341), однако расширения сортамента биметаллов по толщине и соотношению толщин слоев не достигается.

Цель изобретения - расширение размерного сортамента биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев повышением адгезионной активности алюминиевой прослойки к алюминию и его сплавам при температурах горячей обработки давлением алюминия и алюминиевых сплавов.

Цель достигается применением слоистой алюминиевой прослойки с прочной межслойной связью. Прослойка изготавливается прокаткой пакета с общим обжатием 40-90% из алюминия с наружными слоями или одним слоем из металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов, при этом толщина наружного легкоплавкого слоя в прослойке составляет 0,1-0,2 общей толщины прослойки.

При получении слоистой прослойки прокаткой с односторонней или двухсторонней плакировкой металлом с меньшей температурой плавления, чем температура горячей деформации алюминия и сплавов поверхность со стороны алюминия под плакировкой полностью освобождается от окислов Аl₂O₃ за счет разрушения и внедрения окислов в мягкую алюминиевую матрицу.

При обжатии менее 40% часть алюминиевой поверхности под плакировкой содержит окислы, при обжатии свыше 90% появляются участки с локальным утонением и разрушением плакировки - выходом на поверхность алюминиевого слоя.

При толщине плакировки менее 0,1 от толщины слоистой прослойки металл плакировки диффундирует в алюминиевую основу, при этом снижается активность прослойки. При плакировке толщиной более 0,2 образуется избыток металла и возрастает длительность процесса изготовления биметаллических заготовок.

Пример

Изготавливали слоистую прослойку из алюминия марки А1 двух видов с односторонней и двухсторонней плакировкой цинком (Т_пл=419°) и эвтектическим сплавом цинка с алюминием (Т_пл=385°). Плакирование проводили при температуре 250-300°С с общим обжатием 40-90%. Для прокатки применяем заготовки из алюминия толщиной 5 и 9 мм. Затем заготовки из меди, титана, стали 12Х18Н10Т разной толщины плакировали алюминием с односторонней плакировкой цинком и сплавом цинка с алюминием.

Перед плакированием поверхности заготовок обезжиривали и зачищали.

1. Для получения биметаллических плит из сплава Д16 и сплава Амг6 использовали заготовки толщиной 20 мм с технологической плакировкой алюминием. Заготовки нагревали до 490-500°С. Между ними помешали слоистую прослойку из алюминия толщиной 1,5-3 мм с покрытием цинком или эвтектическим сплавом цинка. Пакет деформировали на прессе с обжатием 10-20%.

В контакте с нагретыми заготовками металл покрытия оплавлялся, создавая условия жидкостного контактного трения. При этом образовывались высокопрочные межслойные связи.

2. Заготовки из меди, титана, стали 12Х18Н10Т разной толщины с плакировкой алюминием с наружным цинковым покрытием деформировали на прессе совместно с нагретыми до 500°С алюминиевыми заготовками толщиной 20, 30 и 40 мм. Прочное соединение слоев формировалось при обжатии 18-20%. Получены заготовки широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев. Слоистая прослойка изготавливается прокаткой пакета, собранного из алюминия с плакирующим слоем с одной стороны или плакирующими слоями с двух сторон. Плакирующий слой или слои выполнены из легкоплавких металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов толщиной 0,1–0,2 толщины слоистой прослойки. Прокатку осуществляют с обжатием пакета более 40% и менее или равным 90%. В результате расширяется размерный сортамент получаемых биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев, повышается адгезионная активность алюминиевой прослойки к алюминию и его сплавам при температурах горячей обработки давлением алюминия и его сплавов. 2 з.п.ф-лы.

1. Слоистая прослойка на основе алюминия для биметаллических заготовок, получаемых горячей обработкой давлением, изготовленная прокаткой пакета из алюминия с плакирующим слоем с одной стороны или плакирующими слоями с двух сторон из металлов и сплавов, отличающаяся тем, что плакирующий слой или плакирующие слои выполнены из легкоплавких металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов толщиной, равной 0,1–0,2 толщины слоистой прослойки, изготовленной прокаткой с общим обжатием пакета более 40% и менее или равным 90%.2. Слоистая прослойка по п.1, отличающаяся тем, что плакирующий слой или слои выполнены из цинка.3. Слоистая прослойка по п.1, отличающаяся тем, что плакирующий слой или слои выполнены из эвтектического сплава цинка с алюминием.