Способ легирования алюминиевого порошка свинцом и/или оловом Советский патент 1990 года по МПК B22F9/04 B22F1/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу легирования алюминия свинцом и/или оловом.

Целью изобретения является повышение физико-механических свойств и технологичности.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошок алюминия или его композицию с другими элементами загружают в барабан размольно-смесительного агрегата, наполненный размольными телами, добавляют в требуемом количестве интерметаллид, барабан герметизируют, заполняют инертным газом (при необходимости полость барабана вакуумируют).

В процессе смешивания компоненты шихты подвергаются ударно-истирающему воздействию размольных тел, в результате частицы порошка алюминиевой основы композиции подвергаются механическому легированию твердой составляющей шихты - интерметаллидом. Продолжительность обработки шихты зависит от природы интерметаллида (главным образом его хрупкости), но не превышает 3 ч. Механически обработанную шихту используют для формования заготовок издечий, например подшипников скольжения. Формование заготовок осуществляют прессованием.

Заготовку подвергают спеканию, например, в вакууме 10 - 10 мм рт.ст.

сл

00

сл

о 1

со

315

при температуре, близкой к температу- рЈ эвтектического превращения в системе алюминий - металл, образующий интерметаллид со свинцом или оловом.

В процессе нагрева до заданной температуры происходит взаимодействие алюминием и интерметаллидом по реакциям:

Л1+МехРЬ - AlzMe2+vPb, (1) где Me - щелочной, щелочно-земельный или редкоземельный металл.

В случае образования твердого

Рг

створа в системе А1-Ме реакция (1), росы не выше -40°С, допустимо вести

лочные, щелочно-земельные металлы и халькогены, в случае присутствия в атмосфере печи водорода и паров воды протекают реакции, сопровождающиеся образованием гидридов, оксидов или газообразных соединений, способствующих охрупчиванию композиции и неконтролируемому угару отдельных компонентов .

Благоприятными средами спекания таких композиций являются: вакуум не менее 1ГГ3мм рт.ст., азот с точкой

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам легирования алюминия свинцом и/или оловом. Целью изобретения является повышение технологичности и физико-механических свойств. Для этого в шихту, содержащую алюминий или композиции на его основе, свинец и/или олово вводят в виде интерметаллических соединений с металлами щелочной, щелочноземельной, редкоземельной групп или/и халькогенов, которые образуют с алюминием твердые растворы и/или интерметаллиды. Перемешивание шихты осуществляют в условиях ударно-истирающего воздействия размольных тел. Спекание композиций проводят при температурах, превышающих температуры эвтектических превращений в системе алюминий - металл, образующих интерметаллид со свинцом или оловом, но меньше температуры ликвидус для данного состава указанной системы. Спекание можно также проводить в безокислительных атмосферах, не содержащих водород и воду. 3 табл.

кроме того, сопровождается образова- | процесс спекания в ваннах р плавленных солей щелочных метал to в, не содержащих кислород и водород.

Пример. Приготовлены композиции на основе порошка алюминия ПА-26.

нием твердого раствора на основе алюминия, а это приводит к упрочнению основы сплава, например:

Al+LiPb oC-Al+LiAl+Pb (2)

А1+Мр, гРЬ - o -Al+Al3 lg +о(-РЬ+о(-Ир, (3)20 В качестве второго компонента шихты

А1+ВлРЬ - А1+ВаА1уРЬ+РЬ (4) Al+(VPbj - А1+СеАЦ +Pb (5) Al+FbS -Al+PbS4Alt+Pb (6) Возможна реакция Al+MeS- Al+AltS3+Me (7) Al+SnS- AH-SnSvM7+Sn Возможна также реакция:

использованы соединения: LiPb, , СеРЬ5, PbS, SnS.

Количество второго компонента в смеси ограничивает содержание свинца 25 или олова не более 10 мас.%.

Содержание интерметаллида в шихте, мас.%: LiPb Ю,0; Мё,РЬ 11,0; CIPb, 12,0; PbS 12,0; SnS 12,0.

Содержание интерметаллида в шихте, мас.%: LiPb Ю,0; Мё,РЬ 11,0; CIPb, 12,0; PbS 12,0; SnS 12,0.

Смеси в количестве по 2 кг готовиAl+MeS- Al+AljS 3+Ме

В случае образования твердых раст- sdpon (реакции 2,3) происходит упроч- -JQ ли в лабораторной планетарной центро- на|ние основы композиции, в случае бежной мельнице, в качестве размоль- оЁразования лишь интерметаллидов (реакции 4-7) основа композиции может бьть упрочнена дополнительно попутным легированием элементами, растворяющи35

мися в алюминии, например медью, кремни|ем, цинком.

Освобождающийся по реакции 1 (3-7) свинец или олово равномерно распределен в виде мелкодисперсных включений Q в металлической матрице, представляющей собой либо алюминий, либо твердый раствор .

При нагревании брикета до темпераных тел использовали шары диаметром 19 мм, изготовленные из стали ШХ15. Отношение массы шихты к массе размольных тел в загрузке составляло 1:8.

Продолжительность механической обработки шихты составляла, ч: гаихта № 1 3; шихта № 2 2; шихта № 3 0,5; ; шихта № 4 0,4; шихта № 5 0,3.

Равномерность распределения интерметаллида в шихтах после такой обработки составляла 0,995-0,998.

Из шихт формовали брикеты диаметром 16 мм и заготовки образцов для

туры спекания протекает реакция (1) и 45 изучения механических свойств рл м-рами 10x10x55 мм. Холодное прессование проводили в стальных пресс-формах под давлением 6 тс/см2.

происходит контактное взаимодействие между частицами алюминия - спекание каркаса. А так как частиц, свинца или олова, освобождающиеся по реакции (1), разобщены, то и последующая кристаллизация их при охлаждении спеченных брикетов происходит практически в замкнутом пространстве, образованном поверхностями частиц апюминия, а жидкие свинец или олово удерживаются в этом пространстве силами поверхностного натяжения.

Большую роль играет атмосАера при спекании композиций, содержащих ще50

55

Спекание проводили в BaKvyMe не ниже 10 мм рт.ст. при температурах, приведенных в табл. 1.

Результаты механических испытаний композиций 1-5 и материалов прототипа (пример 6) приведены в табл.2.

Как следует из данных табл. 2, предложенный способ обеспечивает повышение физико-механических свойств, технологичности за счет снижения температуры обработки.

В качестве второго компонента шихты

использованы соединения: LiPb, , СеРЬ5, PbS, SnS.

Количество второго компонента в смеси ограничивает содержание свинца или олова не более 10 мас.%.

Содержание интерметаллида в шихте, мас.%: LiPb Ю,0; Мё,РЬ 11,0; CIPb, 12,0; PbS 12,0; SnS 12,0.

Смеси в количестве по 2 кг готовили в лабораторной планетарной центро- бежной мельнице, в качестве размоль-

ли в лабораторной планетарной центро- бежной мельнице, в качестве размоль-

ных тел использовали шары диаметром 19 мм, изготовленные из стали ШХ15. Отношение массы шихты к массе размольных тел в загрузке составляло 1:8

Продолжительность механической обработки шихты составляла, ч: гаихта № 1 3; шихта № 2 2; шихта № 3 0,5; ; шихта № 4 0,4; шихта № 5 0,3.

Равномерность распределения интерметаллида в шихтах после такой обработки составляла 0,995-0,998.

Из шихт формовали брикеты диаметром 16 мм и заготовки образцов для

Спекание проводили в BaKvyMe не ниже 10 мм рт.ст. при температурах, приведенных в табл. 1.

Результаты механических испытаний композиций 1-5 и материалов прототипа (пример 6) приведены в табл.2.

Как следует из данных табл. 2, предложенный способ обеспечивает повышение физико-механических свойств, технологичности за счет снижения температуры обработки.

Формула изобретения

Способ легирования алюминиевого порошка свинцом и/или оловом, включающий смешивание порошков компонентов в присутствии размольных тел, формование и спекание, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения физико-механических свойств, технологичности, порошок алюминия смешивают с интерметаллнческими соединени

ями свинца и/или олова с металлами щелочной, щелочно-земельной, редкоземельных групп и/или с халькогенида- ми свинца и/или олова, смешивание осуществляют при истирании размольными телами, а спекание проводят при температуре в интервале температура эвтектики в системе алюминий - металл - температура ликвидуса той же системы.

Таблица 1

Таблица2