СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК B22F7/04 B22F5/00 B22F3/14 

Описание патента на изобретение RU2541242C1

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении горячедеформированных порошковых материалов Al-Si.

Известен способ изготовления горячедеформированного материала (Einflub der Herstellungsbedingungen auf die Eigenschaften von dispersionsverfestigten Al-Al4C3 Werkstoffen. / J. Scha-lunov, M. Slesar, M. Bestersi, H. Oppenheim, G. Jangg. // Metall. - 1986. Vol.40, №6. - P.601-605), включающий механическое легирование алюминиевого порошка со средним размером частиц dcp=35 мкм с добавкой углерода M=4 мас.% в виде сажи в высокоэнергетической мельнице в течение 40 мин; горячую обработку механически легированной шихты в течение 1 ч, при t=590°C в воздушной атмосфере; формование заготовки давлением pxn=680 МПа; ее выдавливание при температурах нагрева матрицы 400°C и заготовки 590°C. Данный способ характеризуется высокой степенью окисления легированного порошка в процессе горячей обработки.

Известен способ изготовления горячедеформированного материала (Пат. 2353689 Российская Федерация, МПК C22C 1/05, C22C 21/02. Порошковый композиционный материал и способ его получения [Текст] / Мироненко В.Н., Петрович С.Ю., Черепанов В.П., Окунев С.А., Васенев В.В.; патентообладатель Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит"). - №2006140244/02; заявл. 15.11.2006; опубл. 20.05.2008.), включающий приготовление расплава, содержащего алюминий, кремний, никель, бериллий, и его распыление с получением порошка сплава. Затем осуществляют механическое легирование порошка дисперсными углеродом и кремнием с доведением содержания кремния в материале до 35-46 мас.% в азотно-кислородной смеси с содержанием кислорода 2-8 об.%, дегазацию полученной порошковой композиции в вакууме, компактирование полученной порошковой композиции в вакууме и опрессовку полученных заготовок на прессе 600 тс в течение 3 мин. Данный способ характеризуется высоким содержанием кремния, приводящим к снижению пластичности материала.

Наиболее близким техническим решением (Пат. 2234395 Российская Федерация, МПК7 B22F 7/04, B22F 5/00, B22F 3/14. Способ изготовления горячедеформированных порошковых материалов [Текст] / Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Безбородов Е.Н.; заявитель и патентообладатель Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). - №2002133978/02; заявл. 17.12.2002; опубл. 20.08.2004.) является способ получения горячедеформированных порошковых материалов, включающий механическое легирование шихты на основе алюминия углеродом в высокоэнергетической мельнице в течение 0,3…1,8 ч, при содержании углерода в шихте Мгр=1,1…2,8 мас.%, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением. В качестве исходного материала используют "стружковый" алюминиевый порошок. Данный способ характеризуется пониженными значениями твердости материала и высокой продолжительностью механической активации, приводящей к повышению стоимостью изготовления.

Решаемая задача - повышение значений твердости, необходимых для обеспечения эксплуатационной надежности гильз цилиндров ДВС при снижении затрат.

Задача решается тем, что способ включает механическое легирование шихты на основе алюминия углеродом в высокоэнергетической мельнице в течение 0,5 ч, при содержании углерода в шихте Мгр=2,8 мас.%, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением, причем шихту на основе алюминия получают механохимической активацией алюминиевого порошка ПА-4 совместно с порошком кремния при его содержании Мкр=18 мас.% в течение τМХА=1 ч в насыщенном водном растворе ортоборной кислоты, горячую обработку давлением проводят с приведенной работой уплотнения w=17-70 МДж/м3.

Пример 1. Технология изготовления горячедеформированного материала включает механохимическую активацию алюминиевого порошка ПА-4 совместно с порошком кремния при его содержании Мкр=18 мас. % в течение τМХА=1 ч, при содержании насыщенного водного раствора ортоборной кислоты в шихте Cнр=20 мас.% для приготовления активированной шихты, обработку активированной шихты с добавкой углерода Mгр=2,8 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения Vвр=290 мин-1 в течение τ=0,5 ч, последующее формование заготовки (d=12,7 мм) давлением pхп=313 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650°C и τн=2 мин, горячую обработку давлением с приведенной работой уплотнения w=17 МДж/м3. Полученный горячедеформированный материал имел плотность ρгш=2,65 г/см3, предел прочности на срез τср=164 МПа и твердость HV 212.

Пример 2. Технология изготовления горячедеформированного материала включает механохимическую активацию алюминиевого порошка ПА-4 совместно с порошком кремния при его содержании Мкр=18 мас. % в течение τМХА=1 ч, при содержании насыщенного водного раствора ортоборной кислоты в шихте Cнр=20 мас.% для приготовления активированной шихты, обработку активированной шихты с добавкой углерода Mгр=2,8 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения Vвр=290 мин-1 в течение τ=0,5 ч, последующее формование заготовки (d=12,7 мм) давлением pхп=313 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650°C и τн=2 мин, горячую обработку давлением с приведенной работой уплотнения w=35 МДж/м3. Полученный горячедеформированный материал имел плотность ρгш=2,74 г/см3, предел прочности на срез τср=181 МПа и твердость HV 406.

Пример 3. Технология изготовления горячедеформированного материала включает механохимическую активацию алюминиевого порошка ПА-4 совместно с порошком кремния при его содержании Мкр=18 мас. % в течение τМХА=1 ч, при содержании насыщенного водного раствора ортоборной кислоты в шихте Cнр=20 мас.% для приготовления активированной шихты, обработку активированной шихты с добавкой углерода Mгр=2,8 мас.% в шаровой планетарной мельнице САНД-1 (диаметр шаров dш=10 мм, соотношение масс шаров и шихты S=10:1) при частоте вращения Vвр=290 мин-1 в течение τ=0,5 ч, последующее формование заготовки (d=12,7 мм) давлением pхп=313 МПа, нагрев в воздушной атмосфере при tн=650°C и τн=2 мин, горячую обработку давлением с приведенной работой уплотнения w=70 МДж/м3. Полученный горячедеформированный материал имел плотность ρгш=2,77 г/см3, предел прочности на срез τср=221 МПа и твердость HV 444.

Анализ параметров выполнения способа показывает, что динамическое горячее прессование пористых заготовок, сформованных на основе смеси порошков алюминия и кремния с добавлением графита, обработанных в планетарной мельнице и нагретых в воздушной атмосфере, позволяет изготавливать порошковые материалы конструкционного назначения и снизить затраты на их изготовление.

Похожие патенты RU2541242C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергеенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2234395C1
Способ получения прутковых заготовок из интерметаллидных сплавов для центробежного плазменного распыления 2017
  • Логачев Иван Александрович
  • Логачёва Алла Игоревна
  • Гусаков Максим Сергеевич
  • Тимофеев Анатолий Николаевич
RU2676126C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2001
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергеенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2216434C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2003
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергиенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2247005C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ РВ-С 2023
  • Васильев Александр Николаевич
RU2802221C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Дорофеев Юрий Григорьевич
  • Мирошников Виктор Иванович
  • Бабец Александр Васильевич
  • Волжин Дмитрий Борисович
  • Волхонский Александр Александрович
RU2298450C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕДИ 2009
  • Дорофеев Юрий Григорьевич
  • Сергеенко Сергей Николаевич
RU2402406C1
Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди 2020
  • Королев Алексей Анатольевич
  • Крестьянинов Александр Тимофеевич
  • Тимофеев Константин Леонидович
  • Казанский Владимир Сергеевич
  • Гупало Владимир Алексеевич
  • Зверев Сергей Владимирович
RU2740677C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 1997
  • Фрейдин Б.М.
  • Кузьмич Ю.В.
  • Серба В.И.
  • Колесникова И.Г.
  • Калинников В.Т.
  • Ковалевский В.П.
  • Поляков Е.Г.
  • Уфимцев В.Б.
  • Хаютин С.Г.
RU2113941C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА n-ТИПА НА ОСНОВЕ ТРОЙНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ MgSiSn 2013
  • Драбкин Игорь Абрамович
  • Каратаев Владимир Викторович
  • Лаврентьев Михаил Геннадьевич
  • Освенский Владимир Борисович
  • Пархоменко Юрий Николаевич
  • Сорокин Александр Игоревич
RU2533624C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ включает механическое легирование шихты на основе алюминия углеродом в высокоэнергетической мельнице, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением. Шихту на основе алюминия получают механохимической активацией алюминиевого порошка ПА-4 совместно с 18 мас.% порошка кремния в течение 1 ч в насыщенном водном растворе ортоборной кислоты. Горячую обработку заготовки давлением проводят с приведенной работой уплотнения 17-70 МДж/м3. Обеспечивается твердость и механические свойства материала, достаточные для изготовления гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания. 3 пр.

Формула изобретения RU 2 541 242 C1

Способ получения горячедеформированных порошковых материалов, включающий механическое легирование шихты на основе алюминия углеродом в высокоэнергетической мельнице в течение 0,5 ч при содержании углерода в шихте Mгр=2,8 мас.%, формование заготовки и ее последующую горячую обработку давлением, отличающийся тем, что шихту на основе алюминия получают механохимической активацией (МХА) алюминиевого порошка ПА-4 совместно с порошком кремния при его содержании Mкр=18 мас.% в течение τМХА=1 ч в насыщенном водном растворе ортоборной кислоты, при этом горячую обработку заготовки давлением проводят с приведенной работой уплотнения w=17-70 МДж/м3.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2541242C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергеенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2234395C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2003
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергиенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2247005C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2002
  • Дорофеев Ю.Г.
  • Сергеенко С.Н.
  • Безбородов Е.Н.
RU2234393C1
US 6759269 B2, 06.07.2004

RU 2 541 242 C1

Авторы

Дорофеев Юрий Григорьевич

Сергеенко Сергей Николаевич

Дюжечкин Михаил Константинович

Даты

2015-02-10Публикация

2013-12-03Подача