Способ получения изделий из композиционного материала с металлической матрицей Советский патент 1993 года по МПК B22F3/26 C22C1/09 

Изобретение относится к формованию металлических матричных композитных тел.

Целью изобретения является снижение трудоемкости за счет возможности получения изделий сложной формы с заданными размерами.

На фиг. 1 изображено слоистое изделие в котором используются внешние герметизирующие средства, поперечное сечение; на фиг. 2 - слоистое изделие, которое используется для формирования металлического матричного композитного тела с внешней поверхностью в виде сетки, поперечное сечение; на фиг. 3 - слоистая упаковка, которая используется для формирования металлического матричного композита с внутренней полостью сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг. 4 - слоистая упаковка, которая используется для образования композитного тела сетчатого профиля с внутренними и внешним измерениями сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг. 5 - форма, которая используется для образования металлического матричного композитного тела сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг. 6 - слоевая упаковка, которую используют для получения металлических матричных композитных тел сетчатого профиля, поперечное сечение, на фиг. 7 - слоевая разъемная пресс-форма, которую используют для получения металлических матричных композитных тел сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг 8 - образец, поперечное сечение

На фиг. 1 показана укладка листов в пакет 10 для формирования металлического матричного композиционного материала по методике самогенерирурмого п, уумл R мл

00

KD СЛ СО Ю СЛ

05

стности, наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку 11 располагают в непроницаемом контейнере 12, который способен вмещать расплавленный матричный металл 13 и реакционноспо- собную атмосферу. Например, наполняющий материал 11 может контактировать с реакционноспособной атмосферой (например, той атмосферой, которая существует внутри пористости наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки) в течение времени, достаточного для того, чтобы позволить реакционноспособной атмосфере проникнуть либо частично, либо полностью в наполняющий материал 14 в непроницаемом контейнере 12. Матричный металл 13 либо в расплавленной форме, либо в форме твердого слитка, затем помещают в контакт с наполняющим материалом 11, может быть предусмотрено герметизирующее средство 14 или внешний герметик, например, на поверхности матричного металла 13 для того, чтобы изолировать реакционноспособную атмосферу от окружающей атмосферы 17. Герметизирующее средство, либо внешнее, либо внутреннее может функционировать или может не функционировать как герметизирующее средство при комнатной температуре, не должно функционировать как герметизирующее средство в условиях способа (например, при точке плавления или выше точки плавления матричного металла). Укладку листов в пакет 10 впоследствии помещают в печь, которая находится либо при комнатной температуре, либо предварительно нагретая до температуры способа. При усповиях способа печь работает при температуре выше точки плавления матричного металла для того, чтобы позволить проникнуть расплавленному матричному металлу в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку путем образования самогенерируемого вакуума.

Непроницаемый контейнер может быть изготовлен или получен иным способом, который имеет соответствующие свойства, описанные более детально ниже Например, простой открытый сверху стальной цилиндр (например, из нержавеющей стали) является подходящим в качестве формы. Стальной контейнер может быть затем дополнительно футерован графитовой лентой, чтобы облегчить удаление металлического матричного композитного тела, которое должно быть сформовано в контейнере Другие материалы, такие как , олудри- вают внутри контейнера, или олово, которое добавляют к матричному металлу, также могут быть использованы для облегчения высвобождения металлического матричного композитного тела с коьтейнера или формы. Контейнер может быть затем наполнен желаемым количеством подходящего наполняющего материала или предварительно отформованной заготовкой, которая дополнительно может бы гь частично покрыта другим слоем ленты. Указанный слой

графитовой ленты облегчает отделение металлического матричного композитного тела от любого каркаса матричного металла, остающегося после пропитки наполняющего материала.

5Количество расплавленного матричного

металла, например, алюминий, бронза, медь, чугун, магний и т.д., может быть затем залито в контейнер. Контейнер может находиться при комнатной температуре или мо0 жет быть предварительно нагрет до любой подходящей температуры. Более того, матричный металл может быть первоначально запасен в виде твердых слитков матричного металла и после этого нагрет для того, чтобы

5 перевести слитки в расплав. Соответствующее герметизирующее средство (описанное ниже более детально) выбирают из группы, состоящей из наружного герметизирующего средства и внутреннего герметизирую0 щего средства, которые затем могут быть сформованы. Например, если желают сформовать внешний герметик, внешнее герметизирующее средство, такое как стеклянный (например. В20з) спек, можно

5 приложить к поверхности резервуара с расплавленным матричным металлом в контейнере. Спек затем плавят, типично покрывая поверхность резервуара, но, как описано более детально ниже, полного покрытия не

0 требуется. После контактирования расплавленного матричного металла с наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой и герметизации матричного металла и/или наполняющего

5 материала от окружающей атмосферы с помощью внешнего герметизирующего средства, при необходимости, контейнер устанавливают в подходящую печь, которая может быть предварительно нагрета дотем0 перэтуры обработки, например, в течение подходящего периода времени для того, чтобы обеспечить пропитку Температура обработки в печи может ,ичаться различных матричных металлов (например,

5 около 950°С для некоторых алюминиевых сплавов и около 1100°С для некоторых брон- зовыхсплавов являются желательными). Соответствующую температуру обработки обычно варьируют в злп. .имосги от точки плавления или других . --п рисгик магричного металла также как и специй i- c- ских характеристик компонентов о онной системе и герметизирующего средства После соответствующего период времени при температуре о печи будет со- здаваться вакуум внутри наполняющего материалаилипредпарительноотформованной заготовки, гем самым позволяя расплавленному матричному металлу пропитыватьнаполняющий материи ibiii предварительно отформованную зтоюв /у. Контейнер может быть затем удален m печи и охлажден, например, путем помещение его на охлажденную плиту для направленного отверждения матричного металла Me- таллический матричный композиционный мттериал может быть затем перемещен лп- бым удобным способом из контейьео- г делен от каркаса матричного металла, рггш он вообще имеется.

Когда подходящий матричный металл, типично в расплавленном состоянии контактирует с подходящим наполпяющпм материалом или предварительно отформованной заготовкой в пригутгтв ш подходящей реакционноспособной атмог- феры в непроницаемом контейнере, мпхет иметь место взаимодействие между pe-iKL и- онноспособной атмосферой и расплавлен ным матричным металлом ii/или наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой и/май непроницаемым контейнером, ч го приводит к продукту реакции (например, твердый. жидкий или пар), который занимает менч- ший объем, чем первоначальный объем v нимаемый реагирующими компонентами Когда реакционноспособная атмосфера изолирована от окружающей атмос - рц, вакуум может быть создан о прониц эмом наполняющем материале или пррдр 5р. - тельно отформованной заготовке, готооь и затягивает расплавленный матричный мг талл в пустоты пространства наполняющего материала. Непрерывное взаимодействие между реакционноспособной атмосферой it расплавленным матричным металлом и/или наполняющим материалом или предо зрительно отформованной заготовкой и/или проницаемым контейнером гожет приво- дит к матричному металлу, который пропитывает наполняющий материал или предварительно отформованную ,ч гоювку по мере того как генерируется дополнится0 ный вакуум Взаимодействие может поодол- жаться о течение времени достаточного для того, чтобы допустить проникновение расплавленного матричного меняла либо частично, либо существенно полностью, в массу наполняющего м-иррирла или прс-д ,U. ( )

пог ivoir1 ЭР г

. JU H3 r«-OTf l ),Г ни 1,1 -I т.1 , irr г i т и ч-( Ь 4V РОГ /111. , f КЦ Ч НЧС ПОСТ I C1 ЧТА ОО i jionvi1 нут.. ПО |TV MrfV «pc-r u , н V3CCV НЯПСЛ W UIP O П- Г.Т i «rut Pfi .J,- Hftr) НО ПТ()рЧОГ, jITOTOy

3iC JO t . I1 Pi «ТЦИ V ,-- , -;r; i гор, f t. - UPIOTV пой , ГЯ ПИИ PT пгт-ч- ЧОi i п,м ч , лрд Г.И ,i - -Г, Гц 0 ()t P О i Til ф iop ч i i IM n hviiyT

ч irM , fii,i - c til1 г1)Г11Чi 1 ft Tvir- pt .(i ч -r : o-t -ч ( фе- Г ; inn j г о s -iii

in -и ir - - r,- . ii f1 i yi П R

,)s ipiqro ГгЖуу. о if ТЧГИ1 о си , i1 i f -til /нтдух; 1 ,гЧ т -J hnnH- i/r i 4v i- i i i -./иччдух; г --т ч1 г )j Г in с иттрма

) г т чтi ГГ{ f Ц ,Г,, С, r ,1

/ IF Uli i Т ( ПС Г-jMOf Ч РМЛГ. - MnOi 0 If ipp - H f OJ

M- ii4 -i, г ( - i ; jvr-Ki 1|Лп pi u I -, r -t i и - j nrifHiie P v uii i u -io ii торой ju гт y i г ( np - f/к 6i ry I ecif cn о i пгт r - f ni - и ,г тюЬои

I l i Г1 . l Э H(j 1ЧГ( с 1 } О1 ру йЮU15/1 ТМ ) ifl.M Jv Cl i ( НТеИijt Г Ц) Ч f Cl-ii i .,1(11 ti i ч -с fj i O- J б tf h и

jriHUl ОС ГГ Г . r и 1,Л ПЗ( - ч 11 Т H и t (Ir M ЬГ, Ь

(.io -« ji |ii ГНЧО .ч I i - i4 i ./ K«f5 (fii ,n H/HII , 4nrnr r i or ПМОГ- ( ч-ТПй . (,0| a iL f ОНИЧЧРМЫМ

trn окп1 r/ p ( овн гпо- И Чг1 тнппц ппож - 1ь й . Мп Рт л (Oi О Ч 1ТЬ f/ МР Т (J-tnnr ve) Kor,v,,r- ,1ef,,-i -- -ч п ) ППЛt f/eri t ТА) -отпо h г 0/-1 «чмдор нпать

у Г ПОСОС1 1 т ь Ч«Г i)H СВОЙ

ри к i ,,« foo . V и forop a пгепотврчщзет

И CyL I TtjlOhHO OHSH l IOyPT TprTHCfiOpr Ol j /Xr O tenйтмо фео11 ,)мсо iipn испи ии кои- ч-- i- f T oi ii j i OOH Ui lf-M Л 1 -.1U Т -рОПоЧИЯ

чеке ч от кг ,, 1 р HJ Фо - итгчтни си 1 т r-hi ( - ума BH /Tji ч,о. л - о - н i i n Ci1 ь завпск о i D vrHoit

р-ЗКЦИи - чОг Г Т ГГ - / i КОН

i pit , .MO

pi Г i ир r и/или матричным металлом или/и наполняющим материалом, может быть ис- пользооан для создания или способствовать созданию самогенерируемого вакуума внутри этою контейнера.

Отличительными особенностями подходящего непроницаемого контейнера ЙБЛЯ- ются свобода от пор, трещин или способных к восстановлению оксидов, каждый из которых может вредно воздействовать на развитие сохранение самогенерируемого вакуума. Таким образом, следует принимать DO внимание, что целый ряд материалов может быть использован для формирования непроницаемых контейнеров, Например, формоаанная или литьевая окись алюминия или карбид кремния могут быть использованы, также как металлы, имеющие ограниченную или низкую растворимость в матричном металле, например, нержавеющая столь для алюминиевых, медных и бронзовых матричных металлов.

Кроме того, а других случаях непригодные материалы, такие как пористые материалы (например, керамические тела) могут быть сделаны непроницаемыми путем формирования подходящего покрытия. Такие непроницаемые покрытия могут быт;, любыми из широкого ряда глазурей и гелей, пригодных для связывания и герметизации таких пористых материалов, к тому же, под- ходящез непроницаемое покрытие может быть жидким при температурах способа, и в этом случае покрывающий материал должен быть достаточно стабильным, чтобы оставаться непроницаемым при условиях самогенерируемого вакуума, например благодаря вязкому сцеплению с контейнером или наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой.Пригодные материалы покрытия включают стеклообразные материалы (например, В20з). хлориды, карбонаты и т. д., при условии, что размер пор этого наполнителя или предварительно отформованной заготовки является достаточно малый, так что покрытие может эффективно блокировать поры, образуя непроницаемое покрытие.

Матричный металла, используемый ь способе изобретения, может быть любым матричным металлом, который будучи расплавлен в условиях способа, проникает в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку при создании вакуума внутри наполняющего материала. Например, матричным металлом может быть любой металл или составная часть внутри металла, который реагирует с реак- ционноспособной атмосферой в условиях процесса, л ибо частично, либо существенно

полностью тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку благодаря, по

крайней мере, частичному возникновению вакуума в нем. Далее, в зависимости от применяемой системы матричный металл может либо частично, либо существенно быть нереакционноспособным с реакционноспособной атмосферой, и вакуум может бьггь создан вследствие взаимодействия реакци- оиноспособной атмосферы, с, дополнительно, одним или более другими компонентами реакционной системы, тем самым позволяя

матричному металлу проникать в наполняющий материал.

В предпочтительном варианте осуществления, матричный материал может быть сплавлен с усилителем смачивания, чтобы

облегчить смачивающую способность матричного металла, таким образом, например, содействуя формированию связан между матричным металлом и наполнителем, уменьшая пористость в формируемом металличсском матричном композиционном материале, уменьшая количество времени, необходимое для полной пропитки и т.д. Кроме того, материал, который включает усилитель смачивания, может также действовать как облегчит ель герметика, как описано ниже, чтобы способствовать изоляции рэакционнеспособной атмосферы от окружающей атмосферы. Однако в другом предпочтительном варианте осуществления

усилитель смачивания может быть включен непосредственно в наполняющий материал вместо того, чтобы быть сплавленным с матричным металлом.

Таким образом, смачивание наполняю- щего материала матричным металлом может усилить свойства (например, предел прочности при растяжении, сопротивление к эрозии и т.д.) результирующего композитного тела. Кроме того, смачивание наполняющего материала расплавленным матричным металлом может благоприятствовать равномерной дисперсии наполнителя по всему формируемому матричному

металлическому композиционному материалу и улучшению связывания наполнителя с матричным металлом. Полезные усилители смачивания для алюминиевого матричного металла включают магний, висмут, свинец,

олово и т.д. и для бронзы и меди включают селен, теллур, серу и т.д. Более того, по крайней мере один усилитель смачивания может быть добавлен к матричному металлу и/или наполняющему материалу дл& того, чтобы придать желаемые свойспзэ результирующему металлическому матричному композитному телу

Более того, возможно использовата рр зервуар матричного материала, чтобы гарантировать полное пропитывание матричным металлом наполняющего матя- риала и/или подать второй метэлл, который имеет отличный состав от первого источника матричного металла. В частности, в некоторых случаях может бить жетзте-ьно ИСПОЛЬЗОРЗТЬ матричный металл о резервуаре, который отличается по составу от первого источника матричного металла Например, если алюминиевый сплав используют в качестве первого источника ричного металла, тогда фактически любом доугой металл или металлический сплав, который плавится при температуре пеоеог- ботки, мог быть использован и качество металла для резервуара. Расплавленнче металлы часто очень хорошо смеишраютсь один с другим и это должно привести к шению металла резервуара с первым исто (- ником матричного металла, постолы у дается достаточное количество времени гыя того, чтоби произошло смешение Таким образом, используя о резервуаре металл, который отличается по составу ог перро источника матричного металла, возможно приспосабливать свойства матричного иг талла для удовлетворения различных операционных требований и тагим регулировать свойства металлического мэг ричного композитного тела

Температура, при которой реакционная система подвергается воздействию (например, температура переработки), варьироваться в зависимости о г того, ко иь матричные металлы наполняющие материалы или предварительно отформованные заготовки, и реакиионноспосоЬные атмосферы используют Например, для алюминиевого матричного металла, данный способ самогенерируемого вакуума обмчио происходит при температуре по крайней мепе, 700°С и предпочтительно 050°С или бол«е Температуры свыше 1000°С обычно не ЧРЛЛ- ются необходимыми, и, в частности полезным диапазоном является 850-1000°Г Для бронзового или медного матричного металла полезны температуры от 1050°С до 1125°С, для чугуна являются подходящими температуры от 1250°Сяо 1400°С В общем, температуры которые выше точки плавления, но ниже точки испарения матричного металла, могут быть использованы

Можно приспособить состав и/или микроструктуру металлической матрицы во время образования композиционного материала чтобы придать желаемые хаоак lJ0 f 1 «Iv

ЛЛТ ЯЧННСЙ Г ГЛОТИЧ С 1 ПС О

ба 5/ожио нодо5рпь « -гбь1 гомтрлп/рорчть обоазоняние ,оо 1нтгпмгтапли.прп

5 ОКГИЦОР НИТр /ЦОР Ч Т Ц ДПЛОР Q ДОПОЛНС Ml ГГИСПОГпбЯРП ГОМППЗЧП О ГО ТеЛг МОЖНО / ОД11 И1|ЧРПП ТЬ ДПугий

ф ПмЧРг%чие оОЧ«стеоигтчг шппимер поПНеТОСЧ C J1 М1, чц /р ,ТЬ .ИГМ°Та ПЛ11 1( Г i ОГПМТТрщ JO О

Of/TI i i-.iQ| f , Г5 ,.t 5 ri| i , qx,

, 1ЧГ h - I II- rt-rf i. - ,-, ,,-( ОГО

f . 1ГГ t Г i Г I -f О .Ч 6w Tb

ПОО-Г Т T Tr Mt I111 ПО5 i MJ Pth h l , 1M i Ч , , ГОДСП-КЛ lO ПрГ /0/. i Г1{ ЧПЛП РГ|ПЙ

, --,-, j.j, r , ri, --Tib M- i ,,-,, на л i i i i г т ,i i )° tin o .мая ит ь- цруюи1,1-0 -v rpinr 4 с копо кочтей0 iff па Кроме ггто д°г, - )j свойс ва рчпппг М ij пок ртстяже- ) гЬоп -пурл-ого : некого мятрпч - ч т о О почиг/n зтрритпа могут 1 nti г 1|1и ог1лт; г т том оовянип

5 IT r,npf-oTk , т-1 и о стг / зог ач cri lo iGiJrjf orr, ic )i i i10iCT viт суIH rTPt-HltO ТРр НК П 3bf ll f4 ОЛ 1 Г ГТОИЧНПГО

Я ПО г( Г1, , -ijrvooRp46OT 0 г f ГПД.ч1) 11, )г ГЧИО ИЛИ CV0 vr n r ,, i

R гпГ1Д 1 п iiMfM)-; мПОСОбО

j, . 1ИС( Мг,гс/, н j Оч Я1П| , о .Д70РИ4,i;i пли г т ТРЯГ. л .форм гваснйч зг5 ГО ТИ-10 IV ч Г )Г ч L l JC ГЧРННО

i1 PMCI i if ro/c ip1 позволить ре- I .ior с.шссбпри Г пс 1 ,эе пропитать

1 г ,.)(; IVT I v- I |Г ,мй M.eDfa/l i- .- p.i-- иТрьП ГЬ / iH F ТДННЧ,|О ,

0 ча н котооо1 ггтц во . процессапоедше тпу ои|Гй изоляции

О1 pyv 3iO Jlf H ,1ТМОСФ°рМ ПТ ОРЗ ииОЧНОСПОгобнои атмосфер ь прц ррчу дпгтаточ- ЧОР копич 5 . тгг ррякчионмосппсобной

5 атмосферы ГОДРСЖИТСО пнутри боизко vna- ковэннч/частиц, оазчеоы чягтиц я пределп/ пкопо 54- 0 грчт При обеспе- гчсого ирпппчя ощсго мчтрринла ОР- лкцион: ят осФРпа может

0 |3 ,TH4Lо либо cvi iPCTH Hun полно ре 4i ропать после к онтя/т с очсппявленным мятпи -thir, мстяплом и/щи иаполнгю дим f Чин- t fiirnHi HTPMHN контейнером T f;rpvu- ПЯПОДЯ L. ГО ПЧКу5 ума котпрнй ВТЯГИРЧ( - п гта лонный матри1| и п и м,тери ал БОЛРС torn, распп деж ие peai LSMOH- иоспособной атмосфер внутри наполняющею чала -к хг дочжно

(j JTS Cyii PCI tiOHNO pT3H(°((jr OCy

щественно равномерное распределение ре- акционноспособной атмосферы может способствовать формированию желаемого металлического матричного композитного тела.

Предлагаемый способ формирования металлического матричного композитного тела является применимым к широкому ряду наполняющих материалов, и выбор материалов будет зависеть в большой степени от таких факторов, как матричный металл, условия переработки, реакционная способность расплавленного матричного металла с реакционноспособной атмосферой, реакционная способность наполняющего материз- ла с реакционноспособной атмосферой, реакционная способность расплавленного матричного металла с непроницаемым контейнером и свойств, закладываемых для целевого композитного продукта. Например, когда матричный металл включает алюминий, то подходящими наполняющими материалами являются оксиды (например, окись алюминия), карбиды (например, карбид кремния), нитриды (например, нитрид тита- на) и Сориды (например, диборид титана), Если имеется тенденция для наполняющего материала взаимодействовать вредное расплавленным матричным металлом, то такое взаимодействие может быть скомпенсмро- вано путем уменьшения времени пропитки и температуры или путем предусматриза- ния нереакционноспособвого покрытия из наполнителе. Наполняющий материал может включать подложку, такую как углерод или другой некерамический материал, носящий керамическое покрытие, чтобы защитить подложку от воздействия или деградации. Пригодные керамические покрытия включают оксиды, карбиды, мигри- ды I, бориды. Керамики, которые являются предпочтительными для использования & данном способе,включают окись алюминия и карбид кремния в форме частиц, пластинок, усов и волокон. Волокна могут быть непрерывными (в измельченной форме) или в форме непрерывных филаментов, таких как мультифиламентные)жгуты. Кроме того, состав и/или форма наполняющего материала или предварительно отформованной зз- готовки могут быть гомогенными или гетерогенными.

Размер и форма наполняющего материала могут быть любыми, которые могут тре- боваться, для того чтобы достичь желаемых свойств в композите. Таким образом, материал может быть в форме частиц, усов, пластинок или волокон, поскольку пропитка не ограничена формой наполняющего материала. МОР/Т применяться другие-формы, такие как сферы, цилиндры, таблетки, тугоплавкие волокнистые переплетения и тому подобное. Кроме того, размер этого материала не ограничивает пропитывание, хотя могут требоваться более высокая температура или более продолжительный период времени для того, чтобы получить полную пропитку массы более мелких частиц, чем для более крупных частиц. Средний размер материала наполнителя, лежащий в пределах 24-500 грит, является предпочтительным для большинства технических применений, Кроме того, контролируя разм ер (например, диаметр частицы и т. д.) непроницаемой массы наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки, можно приспособить физические и/или механические свойства формуемого металлического матричного композиционного материала для того, чтобы удовлетворить неограниченное число промышленных применений. Еще дальше, объединяя наполняющий материал, включающий варьируемые размеры частиц наполняющего материала можно достичь более высокой упаковки наполняющего материала для получения композитного тела с заданными свойствами. Также, можно получить более низкое заполнение частиц, при желании, путем перемешивания наполняющего материала(например, встряхиванием контейнера) по время пропитывания и/или путем перемешивания порошкообразного матричного металла с наполняющим материалом до пропитывания.

Реакционноспособная атмосфера, используемая в способе данного изобретения, может быть любой атмосферой, которая может реагировать частично или полно с расплавленным матричным металлом и/или наполняющим материалом и/или непроницаемым контейнером, образуя продукт реакции, который занимает объем, который является меньшим, чем объем, занимаемый этой атмосферой и/или компонентами реакции до реакции. В частности, реакционнос- пособная атмосфера, при контакте с расплавленным матричным металлом и/или наполняющим материалом, и/или непроницаемым контейнером, может реагировать с одним или более компонентами реакционной системы, образуя твердый, жидкий или парообразный продукт реакции, который занимает меньший объем, чем объем совместных индивидуальных компонентов, тем самым создавая пустоту или вакуум, который способствует втягиванию расплавленного матричного металла в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку. Взаимодейгл пие мехду ргакционноспособной атмогфеооч и 1.д,« м или более матричным металлом v/члп ,ia- полняющим материаьо и/или нетоо - исо- емым контейнером может гродол чатг с11 т течение времени, достаточным для того, чтобы матричный металл пропитал по «ранней мере, частично или существенно полностью, наполняющий материап Например, когда используют ВОЗДУХ качеств реямц- - онноспособной атмосферы оззимо/ йп-- вие между матричным металлом (например алюминием) и воздухом гложет привогикь к, образованию резкционноспособных пло дуктов (например окись алюминия и/или нитрид алюминия, и т д) В условия/ способа продукт(ы) реакции имеет тенденцию зт нимать меньший объем чем обижп общо, занимаемый расплавленным алюминием и воздухом В результате реакции генррипу- ется вакуум тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать в наполняющий материал или предвари но отформованную заготогку В чав симп- сти от используемой системы, напопняющий материал и/или непроницаемый контейнер могут реагировать с онноспособной атмосферой аналогичным образом, генерируя вакуум, тем самым помогая в проникновении расплавленного матричного металла в наполняющий мтн- риал Реакция с самогенэрируемым ткуу мом может продолжаться о течечис времени, достаточного, чтобы привести ч образованию металлического матричного композитного тела

Кроме того, найдено что герметик или герметизирующее средство должны прелого ращать или ограничивать газовый t з oi ружающей атмосферы в наполняю и,- материал или предваритепьпо отфор оачниуо заготовку(напримео предотвращатьте 8ниес - ружающей атмосферы в реэкционноспосоЬмую атмосферу) Реакционноспособная атг/осфеоя внутри непроницаемого контейнера 1 и пополняющего материала 11 должна быть достаточно изолирована от окрухающей атмосферы 17 так что, когда происходит взаимодействие между реакционноспособ- ной атмосферой и расплавленным матричным металлом 13 и/или наполняющим материалом или предварительно отсЬоомо- ванной заготовкой 11 и/или непронииле- мым контейнером 1 устанаплипается и поддерживается разница давления между реакционноспособнои и окружающей атмосферами до тех пор пока не будет достигнута желательная пропитка Следует понимать, что изоляция между реакц/он- носпособной и окружающей спмосферами HP должна быть повершенной но скорее

Ч tIc1 1 IлЧ)

pni|i- (|;влс r (f i Mi-1: i rin )

ПТ- rfi-jj Г КЛЗ Ъ -J ТО -1П П ЯЮ1Ц6Ч TTмо( ff HI о DP Kb « iOc чогобную 5 /10 TPX iii1 т4- fjv( ib ЧР

ччп бчло б : iiHv4r to1 Krii .еоЬходима 1гобы н медприн псп згп i - т кцгонь ос

г особн 0 стпкфрр 1 i -т необходимой

г т лпнии окр/ч 1 о i псфары от ргчк- 0 тго ( ot ее пг1 ь- тзп о н попщч TQr ic i 12

r ICiOnt. y Kl ГГ Т, Н1х РПЛ- Л , f П тр/,1 с I |Г U П Mf Hf ОНИ1НС- rMjK.H ДЛ О 0 О1Щ М ЛМОГф р, 10

5 гозсргд по CVTM - э г L м ирчч ним г ieг лпт ч оГег.|13ч г i т цг ,гус пьнеоб

од и f/эй и зо if UP )хчНо о метить

огы ко iio го i ц з ii i г ду непрон милп if контспнерэ п и атпичным ме0 т рг|пм мом-ст lap i ,опи к у для ТРЧИ a/ ду гкружэклщр и ре) иго носпособ- нои ч т мп г бггам1 Т- 1мпГ) шрметчк лл пг г ie-i 14,i i ( р i тмзапм ) n,GOia- . T hMifii i i . и in ноа5 i-nr, i,1 о то i

ПОД/ in , Ч Г( 1 ,i ШИ ifO 41H4H |i I l цс P sri TS i 4 f Г1- i i( l(j П(ИРОi ч и м х ч nj с („кме чли

Kfbl4C /и i f быТЬ,

0 i ропр того п . ци11 IR -1 . либо щи л ю mi п(.ш 1 Поц ьнеи|Ним ъ от t i ;v что fr, -ii-n (- еисг- ь eLOOi -vif ( - , ir о , лл VIPHHO

г(, ГПТрЛЧИПГЬ V) i/i 1 С и И ДО 10 IHt НИР К

5 nnOovy зрмети I lytoi1, / деистпчю.

0Ос ( Г1м iiCMOf , Г1ч1 Пс пнып мэтрич- н м fipra i oi I lo i( с ; п риаля до- L л V, др,||ем тлс снгам ( ч I,MO нпй СИ1- i-1} Mi д GHVI рекннм

0 имеют впид1 что rppN i- ч p oi iee дейгт е О-Я -ЧЖг О ИГ КЛ С -ИТ ЛКНО Ч ОДНОЙ ИЛИ

хюак геристи «dT ичного мрталла (чаприм р от споссг чного ме- Тг ЛЛч т ячивзт1 поч р1Р°мь и контей5 неп Вчутр ннпи J герметик мож(1 Ьчть сфарчон т- nmrin ппрдугмэт- рива« логг- точмо гл О1 i ij j3epBVTp pac- плге v иного MrliDt HIO U ьерчлпа или погружая наполмчюи ни и/п поед

0 трител m лтформо чт11 -tcчoв v

TV м «го внешние механические 1 repveiMKi. являются й ективными н яю npt мснении и очи МОГУТ ici больших о5 Л1|ЧГ( тп рзсппзппешсо иного метрл лэ В t г я-icopc генном найдено m; BHCOIH гсрч rf и ч 1иче ские и нки1 еские к/зссы ьутген( |-л гер метикио пррокинвак т та ные нсдсстгЭгш внутре1Л- Сго мс , г и г гогогер

мегика В предпочтительном варианте осуществления BHeajHcro герметика, герметизирующее средстве может быть наружно применено к поверхности матричного металла в виде твердого шл жидкого материала, который, в условиях способа может быть существенно нероакционноспособ- ним с матричным металлов. Найдено, что такой внешний герметмк предотвращает, или по крайней мере, достаточно мнгибиру- ет, транспорт парофазных составляющих частей из окружающей атмосферы к реакци- онноспособной атмосфере. Пригодными материалами для использования в качестве внешнего физического герметизирующего средства могут быть либо твердые телз, либо жидкости лключая стекла (например, борные или лремниевые стекла, В20з, расплавленные оксиды л т.д.) илм любой другой .;атериэл(ь), очорый достаточно ингибиру- ёт тргпспор- окружающей атмосферы к ро- акцуюнноспособной а.осФерс п условиях этого способа.

Внемли 1,,i4ec.nfi гермстик может быто сформован лредчарительньм пы равнивание у или предварительным по шросг.ч /ег, пли иным способом ормиРУЮЩ ЛЛЧ - 1утрО ЖЮЮ ПОВер/НОС. и НОн и ицэег сю контейнера, контактирующего с емкостью матричного мегал/п, иг- чго транспорт raos а жду хру.г.пощгл гпмос- ферой и ,с,.иоспг.со0но ; т осферои достсто ьс „ii-riiEi ipoKSh Глзаури и покрытия, также к г к -2U3, .соторие могут применяться ,j уонтеинвра, чтобь сделать его непроницаемым, мсгуттакхе обеспечивать подходящую герметизацию.

Внешний химический гсрметик может быть получен помещением материала на поверхность рясплзоленного г атричного ме- таллз, которчи реагирует с напоимер, проницаемым контейнером. Продукт реакции может гжлючтгь интермртлллид, оксид, карбид ч т д.

В предпочтительном варианте осуи;ест- але.шя внутреннего физического герметика матричный металл может реогиропать с окружающей тмосферой с образогзчнием гер- метика или герметизирующего средства имеющего состав, отличный от состав л матричного металла. Например, при реакции матричного металла с окружающей атмосферой продукт реакции (например, МдО и/или магнии-алюминатнап шпинель в случае взаимодействия сплава Ai-F/lg с -зозду- хом, или охсид медм в случае взаимодейспйич бронзового сплава с зозду- хом) может образоваться, который могут герметизировать реакционноспособную атмосферу от окружающей атмосферы R другом варианте осуществления анутреннрго физического герметика облегчитель герметика может быть добавлен к матричному металлу, чтобы способствовать образованию

герметика при реакции между матричным металлом и окружающей атмосферой (например, путем добавления магния висмута, свинца и т.д. для алюминиевых матричных металлов, или путем добавления селена,

0 теллура, серы и т.д. для смежных и бронзе- вого матричных металлов. При формировании внутреннего химического герметизирующего средства, матричный металл может взаимодействовать с непро5 ницаемым контейнером (например, путем частичного расплавления контейнера или его покрытия (внутреннего) или nyieM формирования продукта реакции или интерме- таллида и т.д., которые могут

0 герметизировать наполняющий материал от окружающей среды.

Кроме того, следует оценить, что герме- тик должен Оыть способным соответствовать вол юметрическим (те. либо

5 расширению, либо сокращению) или другим изменением в реакционной системе, не допуская окружающую атмосферу течь в наполняющий материал, например, течение в реакционноспособную атмосферу). В част0 ности, поскольку расплавленный матричный металл впитывается в проницаемую массу наполняющего материала или предварительно отформованную заготовку, глубина расплавленного матричного металла в

5 контейнере имеет тенденцию уменьшается Соответствующее герметизирующее средство для такой системы должно быть достаточно податливым, чтобы предотвратить транспорт газа из окружающей атмосферы

0 в наполняющий материал, поскольку уровень расплавленного матричного металла в контейнере уменьшается,

Барьерное средство может, также, быть использовано в комбинации с изобретени5 ем. 3 частности, барьерное средство, которое может быть использовано в способе этого изобретения, может быть любым пригодным средством, которое мешает, ингиби- рует, препятствует или ограничивает

0 миграцию, перемещение, или тому подобное, расплавленного матричного металла за определенную грчницу поверхности наполняющего материала Прг -СдНЫМ барьерным средством может быть любой минерал,

5 соединение, элемент, композиция или тому подобное, который вусловиях способа этого изобретения, сохраняет некоторую струк гурную целостность, является нелетучим и способным локально ижибиров ть остз на1 липа L, мерить про/то ргнцпь и тому

подобное, непрерывное опитыпакие или любой другой вид движений за определенную границу поверхности наполняющего материала. Барьерное средство моххет быть использовано во время пропитки с помощью самогенерируемогс вакуума или о любом непроницаемом контейнере, используемом в связи с техникой самогонерируе- мого вакуума для формирования металлических матричных композиционных материалов, как обсуждается более детально ниже.

Подходящее барьерное средстпо включает материалы, которые либо являются смачиваемыми, либо несмачиваемыми при играции расплавленного матричного металла о условиях применяемого способа, поскольку смачивание барьерного средства существенно не протекает за пределами поверхности барьерного материала (т.е. поверхность смачивания). По-видимому, барьер этого типа проявляет малое сродство или не проявляет сродства к расплавленному матричному сплаву, и перемещение зз определенную границу поверхности наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки предотгзращзется или ингибируется барьерным средством. Этот барьер уменьшает любую окончательную механическую обработку или измельче- ние, которые могут потребоваться металлическому матричному композитному продукту.

Подходящие барьеры, и особенности, полезные для слюминиевых матричных ме- таллов, есть барьеры, содержащие углерод, особенно кристаллическая аллотропная форма углерода, известная как графит. Графит существенно не смачивается расправленным алюминиевым сплаоом при описываемых условиях способа. Конкретным предпочтительным графитом является графитовая лента, который проявляет характеристики, которые предотвращают миграцию расплавленного алюминиевого сплава за определенную границу поверхности наполняющего материала. З та графитовая лента также является устойчивой к нагреванию и является существенно химически инертной. Графитовая лента является подвижной, совместимой, принимает различные формы и упруга . и из нее можно изготовить различные формы, которые будут соотиетствовать большинству любых применений барьера. Графитовое барьерное средство может быть применено в еиде суспензии или пасты или даже как разделяющая пленка вокруг или на границе наполняющего материала или предварительно отформопаннсй злгслгу.пг Лонга я о/ищется

предпочтительной потеку. -чо Ot;a находится в форме подвижного графитового гчста. Один способ использопания зтого буг- .тго- подобного графитового листового материа- 5 лп состоит в обертывании наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки, подлежащей пропитке, слоем материала из графитовой фольги GRAFO. Или же, графитовый листовой ма0 торизл может быть сформован в обратную форму конфигурации, которая желательна для металлического матричного композитного тела и зтз обратная форма может затем быть заполнена наполняющим материалом.

5Кроме того, другие тонко измельченные

частицы материалов, такие как 500 грит .окись алюминия, могут функционировать как барьер, 0 определенных ситуациях, поскольку пропитка барьерного материала из

0 частиц должна происходить со скоростью, которая ниже, чем скорость пропитки на- полня ощого материала.

hapi-епное средство может применяться любым подходящим способом, таким как

5 покрытие определенной границы поверхности слоем барьерного средства. Такой слой барьерного средсюл может быть применен путем окрашивания, . просеивания через шелк, испарением, «ли г. других случа0 ях применяя барьерное средство в жидкой форме, в форме суспензии или пасты, или путем распыления парообразного барьерного средства, или простым нанесением слоя гп рдого барьерного средства в виде

5 частиц, пли путем применения твердого тонкого писта или пленки барьерного средства на определенную границу .оверхности. В случое барьерного средегва :-.ь мосле, само- гЈнррируемлч ьзкуумнчя пропитка сущесто пс-нно огрпничинаетсг с тех случаях, когда пропитывающий матричный металл достигает опоеделенной границы поверхности и контактирует с барьерным средством.

Дуннь й способ формирования металли5 ч-гского матричного композиционного материала путем техники сзмогенериронания вакуума, п комбинации с использованием ба л - рного средства обеспечивает существенные преимуществ ; над известным уров-

0 НРМ техники. В частности, используя способ изобретения, металлическое матричное композитное тело может быть получено без необходимости дорогой или сложной технологии. В одном аспекте изобретения непро5 контейнер, который мохет быть коммерчески доступе:; или скрос-i .-. специ- фичоск .:-- ( можег содср;1 Л1г. наполняющий митерма- тли npujK.oiv ,p.v.orjrih.;yjO aariv. OBKV ,чэ .;сг;.,г- Формы, .;,.«сг;ооОГ)нус i гг. /:,- , ..iy ц

барьерное средство для остановки пропитывания матричного металла за пределами желаемой поверхности тела. При контакте реакционно-способной атмосферы с матричные металлом, который гложет быть налит с непроницаемый контейнер, и/или наполняющий материал в условиях способ может быть создан самогенерируемой вакуум, тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать в наполняющий материал. Мгновенный способ избегает необходимости сложных технологических стадий, например, механической обработки форм сложных конфигураций, сохранения ванн расплавленного металла, удаления образовавшихся кусков из форм сложной конфигурации и т.д. Далее, перемещение наполняющего материала расплавленным матричным металлом существенно уменьшается путем предусматривать стабильного контейкерл, который не погружают в панну с раплавленным металлоп

К-о: показано на фиг. 2, апьтерпатигжые слосоыо сгрукгуры 20 могут быть г конструирован : для формования форм, чоторыэ от- личаются от формы мепронииее сго контейнера. Tax, например, форма 21, .моющая внутренние размеры, соотпетстую- щио желаемым внешним размерам металлического матричного композит, юго компонента, подлежащего формирования, может быть заполнена материалом наполнителем 11, подлежащим пропитке. Затем заполненная наполнителем форма 21 может помещаться внутрь слоя 23, который практически непроницаемым в отношении пропитки расплавляемым матричным металлом. Такой непроницаемый слой может, например, состоять из любого подходящего барьера, например из оксида алюминия с мглым размером частиц. Подходящие формы МОР/Г быть изготовлен ьчз покрытых или непокрытых металлов, например из нержавеющей стали, графита, керамики керамических композитов, глины, штукатурного гипса, литья из оксидоо алюминия и кремния или других огнеупорных материалов, которые составляют щио барьерные средства с целью ингибиро- вания пропитки, либо они могут быть покрытыми, или подходящие барьерные средстла могут размещаться между формой и наполнителем, подлежащим пропитке. Предпочтительно, чтоЬм формы получали с учстзм экономических требований и они могут использоваться повторно или однократно. Кроме , предпочтительно, чтобы Формы ложно было легко формоозть с тем, чтобы сын копировали форм, хелаемого конечного композита. Хотя для иекомфых применений Формы соединены с конечным композитом и остаются его частью, для большинства применений формы, предпочгитсльно должны быть легко отделяемы и удаляемы из окончательно сформованного металлического матричного композитного тела и не должны присоединяться к нему или реагировать с ним.

После помещения формы заполнением заполнителем а практические непроницаемый слой 23, графитовая фольга 22 или любой другой подходящий материал может, но необязательно, помещаться над формой с

гем, чтобы облегчи ib отделение формы и конечного композита от оставшегося матричного металла после окончания пропитки. В последнее время, материал 22 (например, графитовую фольгу) помещают между матричным металлом 13 и формой 21 и в этом случае дол ясен быть обеспечен подходящий канзп пли пространство 2-1 с целью эффективной пропитки материала-наполнителя 11 матричным металлом 13.

Зятом расплавленный матричный метал;; 13 выливают на практически непроницаемый слой 23, форму 21 и материал-наполнитель 11 и внешний герме- тик 14 образуется над расплавленным матричным металлом 13 или внутренний герметик образуется между матричным металлом 13 и непроницаемым контейнером 12. Затем, в соответствии с методом изобретения слоистая композиция 20 помещаемся

ц воздушную атмосферу печи. Пропитка материала-наполнителя 11 внутри формы 21 расплавленным матричным металлом 13 ссуи ствляется без пропитки практически непроницаемого слоя 23 окружающего форну 21.

Согласно фиг. 3 элемент или сердечник 31, который непроницаем для расплавленного матричного металла, может выполнять функции барьера дли определения формы

сформованного металлического матричного композитного компонента. Непроницаемый элемент 31 может формироваться из любого материала, который практически не пропитывается в условиях процесса. Если элемент

0 31 подлежит удалению, то его следует выполнять из материала, который облегчает удаление, например, с помощью физических, химических или

:ханических

средств. Как показано на фиг. 4, такие барь- ерные элементы могут образовывать лишь одну четко определенную границу компонента подлежащего формованию С другой стороны, для получения сложных форм мо использоваться таких элементов Подходящие материалы для лрьер ы/

схематический поперечный разрез слоевой упаковки, аналогичной той. что использовали для получения металлических матричных композитных тел с формой, близкой к сетчатой.

Негативную каучуковую форму из основной части получали заливкой формующего каучукового соединения вокруг основной части. После достаточного схпаты вания негативной каучуковой формы, три копии основной части отлипки из негативной каучуковой формы с использованием смеси, содержащей 5 мас.% поливинипаце- татного клея, примерно 6% гипса, примерно 26% воды и около 63% (грит 500), Ко- пии основной части, содержащиеся внутри негативных каучуковых форм, помещали о холодильник при температуре - 18°С. Чероз 2 ч при -18°С негативные каучуковые формы и копии основной части разделяли. Затем такие копии сушили в воздушной печи при 4б°С. После достаточной сушки копии опрыскивали с получением двух покрытий сереб ряной краски,

После формирования копий основной части и их окраски формировали три барьерных формы 21 путем смешивания 1 мае. ч коллоидного оксида кремния, 2 мае. ч. (500 грит) А120з, 1 мас.ч. (220 грит) и 0,2 мае.ч, воды. Такую барьерную смесь после обеспенивания и деаэрации наливали на копии основной части и давали затвердевать в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из барьерной смеси выливали и копии основной части, окружен- ные барьерными формами, помещали в холодильник и выдерживали 8 ч при -18°С. Копии основной части, окруженные барьерными формами, затем помещали на 1 ч з печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой, имеющей температуру 1000°С. После извлечения из печи копии оснооной части измельчали и остатки порошка этих копий выдували из внутренней части барьерных форм 21. Покровная смесь, содержз- щая 60 мас.% коллоидного вермикулита и около 50 мас.% воды„затем переливалось о барьерные формы. Такая покровная смесь пребывала в обожженных барьерных формах 21 2 мин и sal ем ее выливали, после чего на барьерных формах 21 образовывалось покрытие 25. Затем покрытие барьерные средства 21 помещали на 2 ч в печь пои 110°С. Через 2 ч пребывания при указанной температуре покрытие барьерные средства 21 обжигали при 1000°С в течение 1 ч.

Затем три покрытых барьерных формы 21 помещали в непроницаемый контейнер 12, сконструированный из нержавеющей стали типа 304 толщиной 1,Ь мм с внутренним цилмьфои 3 дюйма I ft MV) и икотой 3,25 дюйма (83 м) Пространство моду покрытыми барьерными средствами 21 и контейнером из нержавеющей стали 12 затем заполняли слоем 23, содержащим гот (38 Алундуг/ от Нортон Ко.). Одну барьерную форму 1 заполняли материалом-наполнителем 11, включающим около 50% (54 грит) AI.Ch и 50 % (90 грит) (оба чешостпз 38 Аяунду-- Сортом Ко.). Вторую 5чрьепную форму 2 1 зчполм ли мзтериа- ло -напплнигелсм, в л очаю.диг 50 мае % Ai2P и п качестве остатка 7гСЬ а третью барьерную форму 2 1 заполнит смесью ма- териллз-наполнитегч 11 содержащей 98 -1чс % (270 грит) ., и 2 мае °t порсшко- 1&рззпого млгнил г размером чзстиц - 325

veil .

Зятем каждую из форм 21, запоименную материалом-наполнителем, накрывали куском гпафто : ой фольги 22. Матричный метали 13, содержащий выпускаемый промышленностью алюминиевый оплап марки GOG1, и I мае % .еэгния, сппао- /онного г ним, расплпппяли и примерно 270 г такой смеси сяливали н контейнер из не- ржапею ей стати 1 и на бяр ериые формы, зяполночные мртеомалом-клпопнителем. , ни расплавлсч(1Ч1 млфичный метал/, залитом порошкообразный и слоевую ..iTSKORK 0 гомпллли з печь сопротивления с роздушно 1 атмосферой, имеющую температуру 900° На плавпение порошкообразного ВгПт требовалось около 15 мин при этом происходила дегазация и образование газонепроницаемого герметика Л Слоевую упаго су 40 выдгрхивали при еще 2 ч.посло ЧРГО споевую упа ковку 40 и ее содержимое вынимали из печи и помещал но охлаждаемою РОДОЙ медную плиту с целью непосродственною отверде- няний металлических матричных хомпози- гов.

При комнатной температуре контейнер из непжапеющей стяли 19 вырезали из от- facp/KAenHoro остаточного матпичного металла и покрытых барьерных форм. Было установлено, что каждая секция графитовой ленги 22 облегчает отделе,те каркаса мат-, оичко о металла от каждого гз гоеч образо- павшихсч металлически матоичных композитных шармкопь ч клтанос Кроме того, Пыло устэновлечо, что матричный ме- laiT1 13 не пропиг/гсет стой 23 пэ FOO грит А1Юа Затем покрыть-е барьерные гормы 21 помещ1л. о пес остоуйк и nof рытые барьерные формы 21 оРоаЬп ва .и сгоуей пескл с образованием vpex ыапопыч сг.пп -ию сетЧЛТОЙ , СОСТОЯЩИХ ЬЗ нО - ИКИСВГГО

матри iworo KOMno n,

Пример D этом 1римере демонстрируется метод негэшаного фоомовян л с закрытой поверхностью, предназначенный для формирования композитных гел сетчатого или близкого к нему профиля сложной формы, в результате применения методики самогенерируемого вакуума с использопз- нием броиэсоого матричного материала.

Экспериментальные методики Пыли практически теми же, использовали в примере 1 за исключением того что : .споль зовали другой матричный коталп псг. чтерэ- туру обработки, Зкспер .чмен голь.ыя слоевая упаковка 40, использу змл г приг/о ре 2, была такой же, что покзданд на rlw. / Бронзовый магричнь и металл 12 содержа G мае. 7. 0.5% PC О Л и п остального компонента - .мед. Контейнер из нержавеющей стали 12 имел внутренний диаметр 1,53 дюйма (41 мм) м ппспг/ около 2,63 дюимз (67 мм) Матер 1ал-нпгс,;нитоль 11 представлял гобои 90 rpm AbOjfFi Алун- дум, Чертой Ко.) Слоевую утког у 1П о течение 2/5 ч онд .рживллм три ИОО°Г т печи сопрочиолениг с поздуи иг,,: ят лосфс рой перед тем. она нгпоср лелп чио отвердевала на охлаждаемой полой г1 м; юи плите.

При комнатной температуре сломп/о упаковку 40 ,)азЬирали и как я примере 1 устанавливали, ,ic гр фпгспач Фочк 22 облегчает отдсм нис каркаса MQTJVT. ш;,м металла 66 or tiOKOfo матричного ко :поэпг- ного шароьогс клапана (53. К;юмо юго, Оьип установлено, что матричный мешлл 13 m пропитывает слог 23 из грита /MaOi CO Затем покрытую Оарьерную фоому 1 щали оиескоструикуи покрытую барьгичую оболочку 21 обрабатппали струс т а г результате иего получали шаропоч сетчатого профиля, состоящий и бпонзо. и го металлического матричного чо-тп ию. Таким образов, этот пример иплюстрирует тот факт, что та ис рряличнме масериалы как очень гонки0 слои граФигсвь е материалы и гглзаннио мопкоз рнистио пор.ки, могут выпилить функции барьерного f jго- риала в ходе оиразованил боо -попнх матричных композитных тел мсюлом самогенерируг-мого очкуума.

Примеры 3-4. В этих примерах демонстрируются методы положительного фпрг ,о- пания с открытой поверхностью предназначенные для фог кир- глнч талличоских магрични/ с.омпо c.ii --. ю. сетчатого, или близкою к .ему ripoi /:,

ИМСЮ1ДИ СЛОХ -. О фОрГ-V/ С ИоГ ОЛЬ .t- НИем метода са.)генцриг)/емпго u. yyri.. В примерах 3 h 1 оп смайигои м пош..п ал.юминиеиого пптрчмною ti Орон

0

Ь

0

зопиго матричного металла соогн но, с ЦРЛЫО по/|учени« дпу мо.гТ./м .,-их матричных композитных (иесгерен n j oc- нопи(л 1чсти «мею1м,рп пноиший диаметр 1,5 дюйма (3В мм) и максимальную толщину около 0.4 дюиг.л (10 .мм). СМтперимеиталь- мые слоевые упаковки используемые п при мерах 3 и А были теми же. что показаны на фиг 2.

ler лтионую каучуковую форму готовили из основной част путем заливки каучукового формующего соединения около 1 мае.ч. амиаатора и около 10 мае.ч. каучукового осноняиил (сючруг основной части) После достаточного отпердепапия каучуковой фор- ,и,| основную часть и отрицательную каучу- KOD/IO фюрму разделяли и отрицательную каучуковую форму дважди покрывали путем jnpb CfMDannp сухим смазочным средством ча оснопе фгоруг лерода. Затем положитель- каучуковую форму ошшплп из отрица- гелчюи каучуковой формы выполненной и |ормуюик 1 о аучука CI 1000. Поело лс;мточ1;0|о ч „.злгыпанич попо .и- ггилк Ю саучукооую форму удаляли из отопцэгельнои аучукогюй формы мосле этот 1 Спол;.: пвалп длч формирование двух h ip.o 4i -hpo i 91 длч соотвг тстгзуюа(их

0

о

Hpj phb w 21 формировали пу Oi: е.-юшиЬ Чния примерно 1 мае ч. колло- чдпсто окспда кремния. 2 маг,. (500 i рит) ) .ч. (200 г рит) и 0,2 мас.ч. гю.гь,. Тг.чо смесь после обесценивания и дегПрнропания разливали над положительной каучуковой формой и давали оатыерде- (. пь п чеченце 2 ч при комнатной тег пераг/рз. 2 ч избыток воды с за- Ti cp/iODiuen смеси слмвали и положительную каучуковую форму с Ьаоьерным юрмопочным материалом помещали в хо- /1оди 1ьпик при температуре - 18°С на 8 ч. Зспег положительную каучуковую форму пделяли от г ам /ion замором РННОЙ барьер- чии формы 21 и каждую барьерную форму 21 помещали s) печь сопротивления с воздушной атмосферой при 1000°С на 1 ч. По- ровная смесь содержала 50% коллоидного чермикулмга и СЮ% зoды и ее по чяцал к полость .«окдои барьерной формь- 2. По- кроонои смэси давали находитьт t ,.ссннь.х бэрьеоных формах 21 в теченге 2 ,.иш и сгЭ .ем йылипали ППМЫРМ в течение ло.о JOcMom, о полосой каждой барьерной . сбрязстмеалось мо.рытия ДЗЛОР покрыгыо Сарморныс формы 21 помеи),спи в п,г- Ь при 1 0°С на 2 ч. Примерно sepo.. 2 ч пикрьлыс Fispvjp.i че формы 71 ceo ,-j otrx-и К / п L1 теч -ние i ч v,

элементов 31 включают материслш у«язан- ные в качестве подходящих формовочных материалов.

Как показано на фиг. 3, сформованный барьерный элемент 31 помещают в стальной или другой подходящий непроницаемый контейнер 12 и пространство р-южду элементом 31 и контейнером заполняют материалом-наполнителем. После этого, расплавленный матричный металл 13 разливают по поверхности материала- а- полнителя 11, упаковочного элемента 31 и образуется внешний или внутренний гермс- тик 14. Затем всю слоевую упаковку 30 помещают в воздушную атмосферу печ в соответствии со способом самогеиерирус- мого вакуума. Графитовая фольга или другие средства, облегчающие выделение 22, могут вставляться между матричным металлом 13 и материалом-наполнителем 11.

В соответствии с еще одним воплощением изобретения другая слоевая упаковка 40 (фиг. 4) содержит как внутреннюю, так и внешнюю форму металлического матричного композитного компочента, подлгзжащрго формованию. Так, например, изготавливают форму 21, имеющую внутренние разма- ры, соответствующие желаемым внешним размерам металлического матричного композитного компонента, и элемент или сердечник 26, имеющий внешние размеры, соответствующие желаемым внутренним размерам металлического матричного композитного компонента, подлежащего формованию. Серчсник 26 может представлять собой часть барьерной формы или может вставляться в барьерную форму поело ее получения. Если сердечник 26 необходимо удалять, то, предпочтительно, он должен изготовляться на материале, который облегчает удаление (например, он может удаляться с помощью физических, химических или механических средств). Может использоваться множество таких элементов для получения сложных внутренних форм Пространство между формой 21 и сердечником 26 может заполняться материалом-наполнителем 11, подлежащим пропитке, и форма 21 может помещаться внутри практически непроницаемого слоя 23. Такой непроницаемый слой может состоять из любого подходящего барьера, например, из мелкого грита оксида алюминия, который не пропитывается расплавленным матричным металлом в условиях процесса. Подходящие формы и сердечники могут изготавливаться из покрытых или непокрытых металлов, таких как нержавеющая сталь, графита, керамики, керамических композитов, глины, гипса, литья из оксида алюминии или кремния, ДРУГ.1-. О r- lt i РП

которое входят е сослав подходящих &апь- ерных средств г целью ичгибирования пропитки или которыэ покрмты или содержат 5 подходящие барьерные средства между формой или сердечником и наполнителем подлежащим пропитке. Формы и сердечники предпочтительно изготавливать с учетом требований экономики и они могут исполь0 зоваться повторно или однократно. Кроме того такие формы и сердрччики, предпочтительно, должны легко формоваться с, тем. чтооы опироьэть форму желаемого конечного металлического матри ного компози5 тс, подлежащего формованию. Хотя для некоторых применений такие формы и сер- дечники связаны с композитом и составляет ею интегральную часть, и большинстве применений формы и сеоцечпикэ, предпоч0 тительно, должны легко отделяться и удаляться из сформованного металлического матричного композитного компонента, не быть связаны с ним м не реагировать с таким компонентом,

5После помещения заполненной наполнителем формы и спой графитоаая фольга или другой подходящи материал необязательно размещается над формой, содержащей сердечник, с. целью облегчения

0 выделения и конечного композита из осгапшсгося матри-шого металла после завершения пропитки. В случае размещения материала 22 между афичным металлическим сплавом 13 и формой 21, содержащей

5 сердечник 26, гледуот обеспечить подходя- Lbui- . или пространство 24 для ре«зли- оации ффектчпсойпропитки

материала-наполнителя матричным металлом.

0Затем расплавленный матричный металл 13 выливают на слой, форму и мэтери- л-наполнитоль, после чего может образовываться внешний или внутренний герметик 14. Затем слоистую упаковку по5 мещают в воздушную атмосфепу печи в соответствии со способом изобретения. Пропитка наполнителя внутри формы не со- пряпо«дается пропиткой слоя, окружающего форму, и наполнитель после,

0 контактирования самогенеоируемого вакуума с непроницаемой формой

В соответствии с изобретением могут испопьзоватьгя некотопыс специальные ме- тпдики формован я и соответствующие уст5 роиства Глчвькй компонент можег испо ь оог тьс д для получения Формы из гипгя коллоидного оксида алюминия, коллоидного оксида кремния или любых других подходчщих средств. Главный компонент мохсе непосредствсгмо использоп тьсч

д/u. формования конечной формы /,ли может использоваться для формирования лромс жуючно / озрмы (например гаучуковой

П/,8СТМаССОСОИ ВОСКОВОЙ ИЛИ ДРУГОЙ {1ОДХО

дящей .) для использования пр формировании конечной Формы. Однако важно чтобы конечная форма У сердечник были Спосоо. ы химически и физически зы- держиъйт условие процесса без разруо)- ния иг.и .. л чтобы они дублировали основно-- компонент с получением конпо о оплатой лт- близкой aor-iatOH формою о конечной формь в соответствие

С . У16М.

SeroTi-.i.yio каучуковую форму изготав- m .tio эт ио .cru oro компонента л затем из HCIUIT. U ,ой ч,.уч;коваи формы получает по- зитиа.,у.о .овую уорму. 2ь.тем ка чуко- зус псзит.)чную форму используют для формиьзз:п ;я б.чрьернои формы, которую использую а rG :orpc финз/u РОИ фор, ь, содерч ц о-1 мтгеризл-пзпсл нни.ь по/vie- жащий iifuM n 1 РоСпла яэ.. ьf,

НЬЧ: fiOfSnr.r.M rlo НеКОЮрЬС фСрМ1 СЛОДу iO poiftl I, .TOO ЯрГ1 1 poesr сгсу.Оч, .. iporr/TKi. tupwi pe- зу/к.ат G n ooecn(;4tia iCiC-T xcpoins

чигЗСрХЧОП и . pOMCpl t П-Ч И GTчатолфору1-, По.-ч-. пс.крития/i/i rcnO/Ib OL ii .i;1 «С НОКОГОрЬ Х фОр..Эл СКЛ,О1,6ОГ iGKpLiTHii ИЛИ КОЛЛС ,Д 0.0 ОКСИ

да кр-эшч, коллоидною о;(с, гия

КОЛ СИДКОГО PGDMVi /IHf5, /t JiJ,, D фЗфита, графип, ьтопинкеаого крьсичеля и друг,,о покрытия. Тач ло чсгоытья -, о гут также лро.ло i caaib отделение формы о г /о- иечсогс металлического матричною KC.-. inoa/i. siGiо ксгтолСНТи.

Пом - .о формирсвлчия г, зу укслэч по лож. то очои -1)оэми из каучуковой о-флцз- тельыо1, срормь; готовят гипсовую полохигеллную форму, которую покрызают мот1еркгзлом,г1р г-пятстгл;1ощи срязь паг ию. Из гипсоаои позитивной срорг ы ГОЮРЯ :ie гатийиуюфорр- у из гипса, ко нючдногоогск- да алюминия, коллоидного оксида ремния или люСмх других по/зходчщих Зг.тем п псопую позитивную .ют из г/псовой негатизной формн с помощью любых подходящих средств Затем огрица- тельну о оболочку нокрыиают соответструю- щим барьерным покрытием и используют в качестсе барьерной форму дпя пропитки матер.|Япа-,1аролнь.1гепп расилааломнии матричным металлом

.ьк подробно обсуждаете а примерах для получвг ия . используемых d процессе с самогенерацией взк/ум, могут так- хе применяться способы с потере- РОСКЭ . пены Так чрпр1Ч ер, л(ла мую оорму

металлического матричного композитного тела пначале получают ич воска или поли сгирольной пены или любого другого подхо дящэго материала, способно о к

физическому удалению, химическому удалению и/ипи испарению при нагревании Такой зес, пену или другой материал после этого внедряют в материал формы гого типа, что Ј5ыл обсужден выше. Затем, материал

0 формы подвергают соответствующей химической или тепловой обработке, которая требуется для удаления или испарения материала формы, в результате чего в нем образуются пуст осы. Такие пустоты могут

Б заполняться ма.ериалом-наполнитслем и пропитываться в соответствии с изобретением.

Хотя на фиг. 2-Л иллюстрируется ис пользование одной формы а каждом непро0 ницаемом контейнере, в него может складываться n/njiti полчещаться множество форм друг за другом с целью обработки.

Кроме тоге, слоезые упаковка, в кото- оых формы помещали а отдельный газонеп5 ромлцаемы 1 контейнер можно распределять целиком по отдельным газонепроницаемым контейнером Вместо это- i о можно ис юльзоват ь газонепроницаемую форму либо проницаемая скорма может де0 латься непроницаемой Затем на форму могут быть помещены герметизирующие средства так, что форма будет выполнять функции непроницаемого контейнера. Как показано на фиг. 5, форма 51 имеет непро5 ницаемую поверхность (или поверхности) 52 и полость, заполненную материалом-наполнителем 11. Матричный металл 13 помещаю f no-соседству с наполнителем и герметизируют герметизирующим средст0 вом 11. Оюепап упаковка (фиг, 6) представляет собой, таким образом, самосодерхощуюся форму и непроницаемый контейнер, из которых может быть получен компонент, имеющий конфигурацию

5 полости формы.

Различные варианты изобретения включены в примеры.

Пример В этом примере демонстрируется методика негативного формова0 ния с закрытой поверхностью для формирования сложно-профильных металлических матричных композитных тел сетчатой или близкой у ней формы с использованием метода самогенерируемо5 го вакуума. Более конкретно, в этом приме ре демонстрируется получение мелких шарлкоаых клапанов из одной основной части, имеющей внешний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), с цилиндрической полостью диамет ром 073 дюйма (19 мм) M.i tnir 1 покачан

позита, помещали в контейнер 12с внутренним диаметром 1,9 дюйма (48 мм} и высотой 3,5 дюйма (89 мм), выполненный из нержавеющей стали 16 калибра (толщина 1,6 мм) типа 304. Материал-наполнитель 11, содержащий 95 мас.% (90 грит) SIC и около 5% олова с размером частиц - 325 меш заливали и кольцо между стальным контейнером 12 и ребристым графитовым сердечником 31, Примерно 1.5 дюйма (38 мм) расплавленного бронзового матричного металла 13, включающего 5 мэс.% SI, около 2% Ге, около 3% Zn,остальное медь, заливали о контейнер и из материал-наполнитель из 90 грит С, окружающий ребристый графитовый сердечник 31. Затем 20 г порошкообразного В20з использовали для практически полного покрытия поверхности расплавленного бронзового матричного металла. Слоеоую упаковку 30, включающую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 2 ч при 1100°С, в ходе которых В20з практически полностью плавился, дегазировался и обрабатыпал газонепроницаемый герметик 14, наблюдалось понижение уровня матричного металла 13, слоевую упаковку 30 вынимали из печи с целью огвердеианил бронзового матричного композита. При комнатной температуре слоевую упаковку 30 разбирали с целью получения бронзового матричного композитного тела окружающего ребристый графитовый сердечник 31.

Ребристый графитовый сердечник 31 вынимали из бронзового металлического матричного композитного тела путем помещения бронзового матричного композитного гола, окружающего ребристый графитовый сердечник 31, в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 600°С. Через 12 ч при 600°С ребристый графитовый сердечник 31 практически полностью окислялся и получали бронзовое металлическое матричное композитное тело с внутренним диаметром, обратно копирующим ребристый графитовый сердечник.

П р и м е р 9. В этом примере демонстрируется использование разъемной формы для формования металлического матричного композитного тела методом самогенерируемого вакуума. На фиг, 7 показан схематический вид поперечного сечения слоевой упаковки, используемой в данном примере.

Форма-шаблон, имеющая внешний диаметр около 1,75 дюйма (45 мм) и высоту около 0,81 дюйма (21 мм) с полусферической полостью с диаметром 1,38 дюйма (35мм), подвергалась машинной обработке с помощью выпускаемого промышленностью алюминиевого сплава. Форму-шаблон коак сиально помещали в выпускаемую промышленностью трубку из ПВХ с внешним 5 пиаметоом около 3 дюймов (76 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) и с толщиной стенок 0,38 дюйма (9,5 мм). Негативную каучуковую форму готовили заливкой формующего каучукового соединения CI-1000,

0 около 1 мае.ч. активатора и около 10 мае.ч. каучуковой основы (в кольцевое пространство между трубкой из ПВХ и алюминиевой шаблонной формой).

После затвердевания негативной каучу5 ковой формы позитивные барьерные формы 21 получали из негативной каучуковой формы, выполненной из смеси, содержащей 1 мае.ч. коллоидного оксида кремния, 2 мае.ч. (500 грит) А120з, 1 мае.ч. (220 грит) А(20з и 0,2

0 мае.ч. воды.

Позитивным барьером формовочным отливкам давали отвердевать в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из отливной смеси сливали и нега5 тмвные каучуковые формы (барьерные формы 21) помещали в холодильник с температурой -18°С на 8 ч. Затем негативные каучуковые формы отделяли от позитивных барьерных форм 21 и последние помещали

0 на 1 ч в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1000°С. Затем Ьт- верстие 121 диаметром 0,38 дюйма (9 мм) высверливали вдоль оси внешнего диаметра одной барьерной формы и через полусфе5 рическую полость (как показано на фиг. 7). Позитивная барьерная форма 21, имеющая отверстие, контактирует с другой позитивной барьерной формой 21 так, что в ней образуется сферическая полость с диамет0 ром около 1,38 дюйма (35 мм), Две такие позитивные барьерные формы 21 образуют разъемную форму 122. Покровную смесь, содержащую 50 мас.% коллоидного верти- кулита и 50 мас.% воды, заливали в сфери5 ческую полость разъемной формы через отверстие 121. Покровная смесь находилась в разъемной форме 122 2 мин и затем ее выливали, при этом в сферической полости разъемной формы 122 образовывалось по0 крытие 25. Далее покрытую разъемную форму 122 помещали на 2 ч в печь при 110°С. Через 2 ч пребывания при указанной температуре покрытую разъемную форму 122 обжигали в течение 1 ч при 1000°С.

5 Внутреннюю часть покрытой разъемной формы 122 заполняли материалом-наполнителем 11, включающим 90 грит SIC. Затем разъемную форму 122 помещали в стальной контейнер 12 в слой 23, содержащий 500

грит. А1гОз. Отверстие 121 в нижней части разъемной формы 122 покрывали графитовой фольгой 22. Затем расплавленный бронзовый матричный металл 13, содержащий 5 мас.% SI, около 2% Fe, около 3% Zn остальное медь, заливали остальной контейнер 12 и на разъемную форму 122, окруженную мелкозернистым слоем 23, и слой порошкообразного ВаОз наливали над расплавленным матричным металлом.

Затем слоистую упаковку 120, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали о печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 3 ч при температуре около 1100°С слоевую упаковку 120 вынимали из печи с целью отвердевания бронзового металлического матричного композитного тела. При комнатной температуре разъемную форму 122 разбирали с установлением того факта, что бронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 11 с получением бронзового металлического матричного композитного шара. Помимо демонстрации использования разъемных форм, настоящий пример иллюстрирует возможность использования матричных металлов с целью их проникновения в барьер- .ные формы с целью пропитки материала-наполнителя с образованием металлического матричного композитного тела.

Пример 10.. Этот пример демонстрирует использование барьерного сердечника из мелкого песчаного фундамента и связующего вещества с целью формирования внутренней формы металлического матричного композита. В этом примере использовали, слоевую упаковку, аналогичную той, что изображена на фиг. 3.

Внутренняя шестерня формируется путем получения барьерного элемента или сердечника 31, имеющего негативную форму желаемой внутренней конфигурации шестерни, из смеси, состоящей из 20 мас.% гипса и 80 % (500 грит} . После достаточного схватывания и сушки барьерный сердечник 31 центрировали в цилиндрическом стальном контейнере 12, имеющем внутренний диаметр, соответствующий желаемому внешнему диаметру полученного конечной металлической матричной композитной части. Пространство между барьер- ным сердечником 31 и стальным контейнером 12 заполняли материалом-наполнителем 11, содержащим 90 мас.% (90 грит) и 10 мас.% олова с размером частиц - 325 меш. Расплавленный бронзовый матричный металл 13, включающий 5 мас.% SI, около 2% Fe,около 3% Zn и до

100% медь, заливали в стальной контейнер 12 над материалом-наполнителем 11 на глубину 1 дюйм (25 мм) и порошкообразный наливали на расплавленный матричный металл с получением внешнего герметика 14 после его плавления.

Слоевая упаковка 3°, включающая стальной контейнер м его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой

0 воздушной атмосферой при 1100°С. Через С ч при 1100°С слоевую упаковку 30 вынимали из печи и охлаждали до комнатной температуры. После этого барьерный сердечник 31 очищали на пескоструйке от образовавше5 гося бронзового металлического матричного композитного тела, в результате чего внутренняя форма металлического матричного композитного тела соответствовала внешней поверхности барьерного сердеч0 ника31.

ПримерП. Этот пример демонстрирует тот факт, что достаточно сложная металлическая матричная структура может быть получена с использованием метода не5 прочного сердечника. Металлическую матричную связку получали из бальзового шаблона. Бальзовый шаблон получали путем склеивания полос выпускаемого промышленностью бальзового дерева, как это

0 схематически показано на фиг. 8. Затем бальзовый шаблон покрывали по крайней мере двумя слоями серебряной краски. После высыхания серебряной краски бальзо- вый шаблон присоединяли к днищу

5 бумажного ящика с размерами 5x2x1 дюйм с помощью нефтяного желе.

После присоединения шаблона к бумажному ящику смесь для барьерной формы готовили путем смешивания 1 мас.ч. колло0 идного оксида кремния, 2 мас.ч. (500 грит) А120з, 1 мас.ч. (220 грит) AlaOs и 0,2 мас.ч. воды. Такую барьерную смесь после обеспе- нивания и деаэрации разливали над баль- зовым шаблоном и давали ее затвердевать

5 в течение 2 ч при комнатной температуре. Через 2 ч избыток воды из барьерной смеси промокали полотенцем и 220 грит А120з вы- с ливали на поверхность отливки с целью впи- тывания избыточной воды. Затем

0 барьерную смесь, окружающую бальзовый шаблон, помещали в холодильник и выдерживали 8 ч при -18°С. Затем форму с затвердевшим барьерным материалом, окружающую бальзовый шаблон, помещали

5 на 1 ч в печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 1000°С.

В течение часового пребывания при 1000°С бальзовое дерево выжигалось с образованием внутренней полости в барьерной форме. После извлечения из печи

Затем каждую покрытую барьерную форму 2 I помещали в отдельный стальной контейнер 12, практически такой же, что описан п примере 1. Пространство между барьерными формами 21 и контейнером из нержавеющей стали 12 затем заполняли слоем 23 из500грт А120з(38 Алундум, Нортон Ко ) П примере 3 м.чтериэл-наполиитель 11 пключоо ПО i рит А120з и сю помещали D покрытую Парьерную форму 21 и доводили до уровня. В примерз 4 материал-наполни- гель 11, содержащим 00 григ Al20:, помещали IB покрытую барьерную форму 21 и доводили до уровня. Барьерную ферму 21, заполненную мэтериэ/юм-наполнитслсм, в присугглвии бронзооою матричного метал- л покрыпапи куском графитовой фольги 22.

В примере 3 расплавленный алюминиевый матричн- 1й металл 13 содержал 7,5-9,S % Si. 3- I Cu 2.9 Zn,0.2-0,3% Mg 1.3% Го -Г0,5°/ Мп. 0,35% Sr, остальное AI и его залипали п контейнер из нержавеющей стали 12 до глубины 0,5 дюйма (13 мм) над заполненной материалом-наполнителем барьер юн Формой 21. ГЗ примере 4 расплао- ленный бронзовый матричный металл 13, содерлащий 6 мас.% SI, 0,5 мас.% Fe, около 0,5 мзс.1 Л и медь до 100%, заливали до (лубпны примерно 0,5 дюйма (1,3 мм) о контейнер чз перхапеющоч стали 1 чад барь- ерпои формой 21, покрытой графитовой фолы он 21 Далее, порошкообразный В20з выливали над расплавленными матричными металлами 13 с целью практически полного его покрытия и слоеную упаковку 20 поме- щали в печь сопротивления, нагретую в атмосфере поздуха до 900°С п примере 3 и до 1100Г)С о примере 4. Чердз 15 мин порошок С20л ир 1кличсски расплавлялся, дегазировался и образовывался непроницаемый rep- метшс 14. Слоевую упаковку 20 из примера 3 выдерживали 2 ч при 900°С, а слоевую упаковку 20 из примерз- & Еыл., 2 ч при ИОО°С, после чего соответствующие слоевые упакооки 20 вынимали из печей и помещали на охламдземую водой медную плиту с целью непосредственного отвердевания матричною металла 13.

При достихенич комнатной температуры каждый стальной контейнер 12 вырезали п соответствующей барьерной формы 21. В ел /чг.е примера 4 было установлено, что гра- oi Tnat. фольга 22 способствует отделению стригся матричного металла от образовы- ваашегос - (металлического матричного ком- поэта. Кроме того, было установлено, что как п примере 3 так л о примере 4, полностью пропитанные металлические матричные композитные тело демонстрируют

отличные, близкие к сетчатым про иминые характеристик.

Пример 5. В этом примере демонстрируется использование метода формования с потерей ооска с образованием сетчато-лрофильного, или близкого к нему металлического матричного композитного тела сложной формы в соответствии со способом самогенерируемого вакуума. Конкретно, пример 5 относится к получению алюминиевого металлического матричного композитного плунжера для двигателя внутреннего сгорания из основной части с внешним диаметром 0,75 дюйма (199 мм) и максимальной высоты 0,55 дюйма (19 мм). На фиг. 6 показан схематический поперечный разрез экспериментальной слоевой упаковки, используемой в примере 5.

Негативную каучуковую форму получали заливкой формующего каучукового соединения и 1 мае.ч. актиаатора и 10 мае.ч. каучуковой основы эокруг основной части; После достаточного схватывания положительную копию основной части получали путем заливки расплавленного воска в негативную каучуковую форму. После отвердевания воска каучуковую форму десорби- ровали с положительной восковой копией плунжера

Затем положительную восковую копию помещали в цилиндрический контейнер из нержавеющей стали 12. Барьерную смесь состоящую из 3 мае.ч. (500 грит) А120з и 1 мае. ч. коллоидного оксида алюминия заливали в стальной контейнер 12 на глубину равную высоте положительной восковой копии. Через по крайней мере 6 ч барьерная смесь отвердевала с образованием оболочки 21. Стальной контейнер 12 и его содержимое переворачивали и помещали в печь с воздушной атмосферой при 180°С. Через 3 ч при 180°С позитивная восковая копия плавилась и образовывалась полость в барьерной форме 21. Затем стальной контейнер и его содержимое помещали в пе„чь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой, температуру доводили до 1000°С и выдерживали ее 1 ч с целью выж#:-ания остаточного воска, в результате чего получали негативное изображение шаблона в барьерной форме 21.

Полость, полученная в барьерной форме 21 за сче г испарения воска, затем заполнялась материалом-наполнителем 11, представляющим собой 220 грит С. Затем алюминиевый матричный металл 13. содержащий 7,5-9,5 мас.% Si. 3-4% Си, 2,9%Zn, 0,2-0.3% Mg.1.3% Fe, , 0.5% Мп, 5 0,35% Sn, остальное А, рас

плавляли и заливали в контейнер из нержавеющей стали и над заполненной барьерной формой 21 из 220 грит SIC на глубину 0,5 дюйма (13 мм). Порошкообразный ВаОз использовали для покрытия поверхности 5 расплавленного алюминиевого матричного металла.

Затем слоевую упаковку 160, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления с 10 нагретой воздушной атмосферой при 850°С. Через 16 ч при 850°С, в ходе которых В20з плавился, дегазировался и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевую упаковку вынимали из печи и охлаждали. 15

После охлаждения слоевой упаковки до комнатной температуры стальной контейнер вынимали и барьерную форму 21 обрабатывали пескоструйкой с получением алюминиевого металлического матричного 20 композитного плунжера с близким к сетчатому профилю.

П р и м е р 6. Повторяли способ примера 5 за исключением того, что барьерная форма 21 состояла из смеси 2 мас.ч. (220 грита) 25 и 1 мас.ч. (500 грита) и 1 мас.ч. коллоидного оксида алюминия; материал-наполнитель 11 включал 90 грит С, шаблон имел внешний диаметр 2,75 дюйма (70 нм) и высоту 2,5 дюйма (64 нм).30

Слоевую упаковку 160 собирали согласно примеру 5 и выдерживали 4 ч при 850°С и затем непосредственно отвердевали на охлаждаемой водой медной плите. Как и в примере 5 матричный металл 13 полностью 35 пропитывал материал-наполнитель 11 и восстанавливался алюминиевый металлический матричный композитный плунжер с близким к сетчатому профилю.

Пример. В этом примере демонст- 40 рируется использование графитной формы для получения металлического матричного композитного тела с использованием метода самогенерируемого вакуума. Экспериментальная слоевая упаковка 20, 45 используемая в этом примере, аналогична той, что показана на фиг. 2.

Графитовую форму 21, имеющую внутренний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), высоту 2 дюйма (51 мм) и толщину стенки 0,5 дюйма 50 (13 мм), помещали на дно стального контейнера 12, имеющего внутренний диаметр 2,6 дюйма (67 мм) и высоту 3,5 дюйма (89 мм), выполненного из нержавеющей стали типа 304 (толщина 1,6 мм). Пространство между 55 графитовой формой 21 и стальным контейнером 12 практически полностью заполняли до верха графитовой формы 21 слоем 23 на 500 грит МгОз. Затем цилиндрическую полость графитовой формы 21 заполняли 80 г

материалом-наполнителем 11, состоящим из 90 грит А)20з. Поверхность слоя 23 наверху графитовой формы 21 в значительной степени, но не полностью, покрывали куском графитовой фольги 22. Примерно 1 дюйм (25 мм) расплавленного бронзового матричного металла 13, включающего 6% Si,около 0.5% Fe, 0,5% AI и медь в количестве до 100, при температуре 1100°С, заливали в стальной контейнер 12 и над графитовой формой 21, покрытой графитовой фольгой. Примерно 20 г порошкообразного В20з использовали для существенного покрывания поверхности бронзового матричного металла 13. Слоистую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100°С. Через 2 ч при 1100°С, в течение которых ВаОз практически полностью расплавлялся, дегазировался и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, удаляли из печи и помещали на охлаждаемую подои медную плиту с тем, чтобы непосредственно отвердить бронзовый матричный металл.

При комнатной температуре слоевую .упаковку 20 разбирали и устанавливали,что бронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 1I с образованием металлического матричного композитного цилиндра с хорошей отделкой всех поверхностей.

Пример 8. В этом примере демонстрируется использование графитного элемента или сердечника для придания формы внешней поверхности металлического матричного композитного тела полученного с использованием метода самогенерируемо- го вакуума. Экспериментальная слоевая упаковка, используемая в этом примере, аналогична той, что показана на фиг. 3. Ребристый графитовый сердечник 31 с внутренним диаметром 1 дюйм (24 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) с ребрами, расположенными через каждые 20° по периметру сердечника 31, выходящими на 0.16 дюйма (1,6 мм) за периметр сердечника и имеющими ширину 0,1 дюйма (2,5 мм) и выступающими на 1,5 дюйма (38 мм) по длине графитового сердечника 31. использовали для формирования металлического матричного композитного тела с внутренним ребристым диаметром, соответствующим внешнему диаметру сердечника 31 и гладким внешним диаметром

Графитовый сердечник 31, имеющий форму негатива желаемой конфигурации внутренней части конеч -юго желаемого комбарьерная форма охлаждалась и остатки золы бяльзового дерева мз внутренней части барьерной формы. Барьерную форму разрезали на куски такого размера, чтобы они могли войти п описанный непроницаемый контейнер. Покрывающую смесь, включающую 50 мас.% коллоидного вермикулита и около50мае.% поды, заливали «барьерную форму. Покрыпающап смесь находилась о обожженной барьерной ферме 2 мин, в ходе; которых на барьерной форме образовывалось покрытие. Далее покрытую барьерную форму помещали на 2 ч п печь при 60°С. Через 2 ч пребывания при 60°С покрытую барьерную форму обжигали в течение 1 ч при 1000°С.

Затем покрытую барьерную форму помещали о непроницаемый контейнер, выполненный из нержавеющей стали 16 калибра (1,0 мм) типа 30х с внутренними размерами 1,9x1,4x1,7 дюйма (125x36x43 мм). Пространство между покрытой барьерной формой и контейнером из нержавеющей сталью затем заполняли слоем из 500 грит Л1.0з. Покрытую барьерную форму заполняли материалом-наполнителем, состоящим из 220 грит .

Затем барьерную форму, заполненную материалом-наполнителем, покрывали куском графитовой фол;.ги. Матричный металл, включающий выпускаемый промышленностью алюминиевый сплав марки 6061 и 4 мас.% сплавленного с ним магния, расплавляли и залипали п стальной контейнер и на графитовую фольгу и, таким образом, покрывали материал-наполнитель п барьерной форме. Далее, порошкообразный ВгОз разливали по расплавленному матричному металлу и слоевую упаковку помешали в печь сопротивления с воздушной атмосферой, погретой до 850°С. Через 15 мин ВзОз плавился, дегазировался и образовывал газонепроницаемый гермети Слоевую упаковку выдерживали еще 2 ч при 950°С, после чего ее совместно с содержимым вынимали из печи и помещали на охлаждаемую оодой медную плиту с целью затвердевания металлического матричного композита.

При комнатной температуре стальной контейнер вырезали из отпержденного оставшегося матричного металла и покрытой барьерной формы. Было установлено, что графитовая лента облегчает отделение каркаса матричного металла от металлического матричного композитного тела. Затем покрытую барьерную форму помещали в пес- коструйку и подвергали обработке струей песка, п результате чего получали связку

сетчатого профиля из алюминиевого метал пического матричного композита

П р и м е р 12. В этом примере демонстрируется получение относительно сложной 5 металлической матричной структуры с использованием метода потери аоска. Металлическую матричную связку готовили из шаблона. Шаблон получали путем склеивания полосок регулярного листовою воска.

0 Затем восковой шаблон помещали в стальной контейнер, имеющий длину G дюймов (152 мм), ширину 2 дюйма (51 мм) и высоту 2 дюйма (51 мм). Барьерную смесь, включаю щую 50 мас.% кальцийалюминатного це5 мента и 50 мас.% (500 грит) и достаточное количество воды для получения барьерной смеси, способной к отливке, заливали в стальной контейнер и над восковым шаблоном на его высоту.

0 После достаточного схватывания барьерной смеси в стальном контейнере и вокруг воскового ш блона последний удаляли путем помещения слоевой упаковки на 3 ч в печь с температурой 150°С и плавления во5 елового шаблона. Затем слоевую упаковку помещали в печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 800°С, примерно на 1 ч, с целью выжигания оставшегося воска с получением негатив0 ной .барьерной оболочки связки воскового шаблона. Пространство в барьерной оболочке заполняли материалом-наполнителей из 90 грит С. Расплавленный алюминиевый матричный металл, содержащий 7,5-9,5

5 мас.% SI, 3,0-3,0% Си, 2,9% Zn, 0,2-0,3% Mg. 1,3% Fe, 0,5 Mn, 0,35% Sn и в качестве оставшегося компонента AI, заливали v стальной контейнер и на барьерную оболочку, заполненную материалом-напол0 нителем на глубину 0,5 дюйма (13 мм). Затем порошкообразный В20з использовали для практически полного покрывания поверхности расплавленного алюминиевого матричного металла. Слоевая упаковка,

5 включающая стальной контейнер и его содержимое, помещали в печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 850°С. Через 4 ч пребывания при 850°С, в ходе которых ВаОз практически полностью

0 плавился, дегазировался и образовывал газонепроницаемый герметик, слоевую упаковку вынимали и охлаждали до комнатной температуры. Слсх-вую упаковку разбирали и барьерную оболочку обрабатывали песко5 струйкой с получением алюминиевой матричной композитной связки.

П р и м е р 13. Способ примера 1 повторяли с целью получения ротора насоса с внешним диаметром 3,5 дюйма (89 мм) за

исключением того, что использовали другой матричный металл, температуру обработки и барьерную оболочку. Барьерную оболочку получали из смеси, состоящей из 2 мас.% (500 грит) , 1 мас.ч. (90 грит) А120з и мас.ч. коллоидного оксида алюминия. Матричный металл 13 представлял собой бронзовый сплав, включающий 6 мас.% SI, около 1% Fe и в качестве остального компонента медь, а материал-наполнитель 11 представлял собой 90 грмт SIC. Слоевую упаковку 40 помещали в печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 1100°С,ивремя, необходимое для пропитки материала-наполнителя матричным металлом составило 3,5 ч.

Используемые в данном описании термины определяются следующим образом.

Сторона сплава относится к той стороне металлического матричного композиционного материала, которая первоначально контактировала с расплавленным матричным металлом, до того как этот расплавленный металл пропитал проницаемую массу наполнителя или предварительно отформованную заготовку.

Алюминий, используемый здесь, означает, в основном, чисть- й металл (например, относительно чистый, коммерчески доступный неплавленный алюминий) или другие сорта металла или сплавов металла, таких как коммерчески доступные металлы, имеющие примеси и/или легирующие составные части, такие как железо, кремний, медь, магний, марганец, хром, цинк, и так далее в нем. Алюминиевый сплав для целей этого определения есть сплав или интерметаллическое соединение, в котором алюминий является главной составной частью,

Окружающая атмосфера относится к атмосфере снаружи наполнителя или предварительно отформованной заготовки и непроницаемому контейнеру. Она может иметь, в основном, те же самые составляющие части как реакционноспособная атмосфера, или она может иметь отличные составные части.

Барьер или барьерное средство в связи с металлическими матричными ком- позитнымителами означаетлюбое подходящее средство, которое мешает, ингибирует, предотвращает или ограничивает миграцию, перемещение, или тому подобное, рас- плавленного матричного металла за границу поверхности проницаемой массы наполнителя или предварительно отформованной заготовки, где такали граница поверхности определяется указанным барьерным средством. Подходящее барьерное средство может быть любым таким материалом, соединением, элементом,композиционным материалом, или тому подобное, которое в условиях способа, поддерживает некоторую

целостность и не является существенно летучим (т.е. этот барьерный материал не летуч до такой степени, что он оказывается нефункциональным в качестве барьера). Далее, подходящее барьерное средст0 во включает материалы, которые либо смачиваются, либо не смачиваются при миграции расплавленного матричного металла в применяемых условиях способа, поскольку смачивание барьерного средства не

5 происходит существенно за поверхностью барьерного материала (т.е. смачивающая поверхность). По-видимому, барьер этого типа демонстрирует существенное малое или никакого сродства к расплавленному

0 матричному металлу, и перемещение за определенную границу поверхности массы на- полнителя или предварительно отформованной заготовки предотвращается или ингибируется барьерным средством.

5 Барьер уменьшает любую окончательную механическую обработку или измельчение, которые могут потребоваться, и обозначает, по крайней мере, часть поверхности окончательного металлического матричного ком0 позитного продукта.

Бронза означает и включает сплав, богатый медью, который может включать железо, олово цинк, алюминий, кремний, бериллий, магний и/или свинец. Особые

5 сплавы бронзы включают те сплавы, в которых часть меди составляет около 90 мас.%, часть кремния составляет около 6 мас.%, и часть железа составляет около 3 мас.%.

0 Каркас или Каркасный матричный металл относится к любому первоначальному телу остающегося матричного металла, который не расходуется во время формирования металлического матричного

5 композитного тела, и при охлаждении, остается по крайней мере в частичном контакте с этим металлическим матричным композитным телом, которое образуется. Следует понимать, что каркас может также включать

0 второй или посторонний металл.

Чугун, используемый здесь, относится к семейству железистых литых сплавов, в которых часть углерода составляет около 2 мас.%.

5 Медь, используемый здесь, относится к коммерческим сортам существенно чистого металла, например 99 мас.% меди с различными количествами примесей, содержащихся в нем. Более того это относится также к металлам юто-,; ш./мются

сплавами или интерметаллидами, которые не подпадают под определение бронзы и которые содержат медь, как основную составляющую часть его.

Наполнитель включает либо отдельные составные части, либо смеси составных частей, которые, в основном, нереакцион- носпособны с матричным металлом и/или ограничено растворимы в матричном металле и могут быть однофазными или мульти- фазными. Наполнители могут быть представлены в виде широкого ряда форм, таких как порошков, хлопьев, пластин, микросфер, усов, пузырьков, и так далее, Наполнитель может также включать керамические наполнители, такие как окись алюминия, или карбид кремния в виде волокон, измельченные волокна, частицы, усы, пузырьки, сферы, маты волокон, или тому подобное, и керамические наполнители с покрытием, такие как углеродные волокна, покрытые окисью алюминия или карбидом кремния для того, чтобы защитить углерод от воздействия, например, расплавленного алюминиевого основного металла. Наполнители могут также включать металлы.

Непроницаемый контейнер означает контейнер, который может заключать или содержать реакционноспособную атмосферу и наполнитель (или предварительно отформованную заготовку) и/или расплавленный матричный металл и /или герметизирующее средство в условиях способа, и который является достаточно непроницаемым для транспорта газообразных или парообразных примесей через контейнер, так что может быть установлена разница давлений между окружающей атмосферой и реакционной атмосферой.

Матричный металл или Матричный металлический сплав означает, тот металл, который используют для того, чтобы образовать металлический матпм нуй композиционный материал (например, до пропитывания) и/или тот металл, который смешивают с наполнителем для образования металлического матричного композитного тела (например, после пропитывания). Когда определенный металл упоминают в качестве матричного металла, то следует понимать, что такой матричный металл включает тот металл как существенно чистый металл, коммерчески доступный металл, имеющий примеси и/или легирующие составные части в нем. интерметаллическое соединение или сплао, и котором указанный металл представляет собой основную или доминирующую составную часть.

Металлический матричный композиционный материал или ММК означает материал, включающий двух- или трехмерно свч занный сплав или матричный металл, который внедряется в предварительно отформованную заготовку или наполнитель. 5 Матричный металл может включать различные легирующие элементы, для того чтобы обеспечить, в частности, желаемые механические и физические свойства в образующемся композитном материале.

Металл отличный от матричного металла означает металл, который не содержит, в качестве главной составной части тот же самый металл, в качестве матричного металла (например, если главной составной час5 тью матричного металла является алюминий, то отличный металл мог бы иметь главной составной частью, например, никель).

Предварительно отформованная заго0 товка или Проницаемая предварительно отформованная заготовка означает пористую массу наполнителя или наполняющего материала,которую производят по крайней мере одной границей поверхности, которая

5 существенно очерчивает границу для пропитки матричным металлом, причем такая масса сохраняет достаточно целостную форму и первичную прочность для того, чтобы обеспечить точность размера без какого0 либо внешнего средства поддержки для пропитывания матричным металлом. Масса должна быть достаточно пористой для того«- чтобы допустить пропитку матричным металлом. Предварительно отформованная за5 готовка типично включает связанный порядок или расположение наполнителя, либо гомогенного, либо гетерогенного, и может включать любой подходящий материал (например, керамические и/или металличе0 ские частицы, порошки, волокна, усы и т.д. и любую их комбинацию). Предварительно отформованная заготовка может существовать либо само по себе, либо как сборка. Реакционноспособная система отно5 сится к указанной комбинации материалов, которые демонстрируют впитывание с помощью самогенерируемого вакуума рас- плавл.енного металла в наполняющий материал или предварительно сформован0 ную заготовку. Реакционная система включает непроницаемый контейнер, имеющий проницаемую массу наполняющего материала или предварительно отформованную заготовку, реакционноспособную атмосферу и

5 матричный металл.

Реакционноспособная атмосфера означает атмосферу, которая может реагировать с матричным металлом и/или наполнителем/или предварительно отформованной заготовкой/ и/или нрпрсницаемым контейнером с образованием самогенерируемого вакуума, тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать в материал наполнителя (или предвари- тельно отформованную заготовку) с образованием с-змогенерируемого вакуума. Резервуар означает отдельное тело матричного металла, расположенное относительно массы наполнителя или предварительно отформованной заготовки так, что когда металл расплавляют, ом может течь длл того, чтобы пополнять, или в некоторых случаях первоначально запасаться и впоследствии пополнять ту порцию, участок или источник матричного металла, который находится в контакте с наполнителем или предварительно отформованной заготовкой.

Герметик или Герметизирующее средство относится к газонепроницаемому герметику в условиях способа или образованного независимо (например, внешний герметик), или образованного реакционной системой (например, внутренний герметик), который изолирует окружающую атмосферу от реакционной атмосферы. Герметик или герметизирующее средство может иметь состой, отличный от состава матричного металла.

Облегчитель герметика представляет собой материал, который облегчает образование герметизирующего состава при реакции матричного металла с окружающей атмосферой и/или непроницаемым контейнером и/или наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой. Этот материал может быть добавлен в матричный металл, и присутствие облегчи- теля герметика в матричном металле может улучшать свойства результирующего композитного тела.

Усилитель смачивания относится к любому материалу, который при добавлении к матричному металлу и/или наполняющему материалу или предварительно отформованной заготовке усиливает смачивание (например, уменьшает поверх ост- ное натяжение расплавленного матричного металла) наполняющего материал или предварительно отформованной заготовки расплавленным матричным металлом. Присутствие усилителя смачивания может также улучшать свойства результирующего металлического матричного композитного тела, например, путем улучшения связывания между матричным металлом и наполняющим материалом.

Формула изобретения 1. Способ получения изделий из композиционного материала с металлической

матрицей, включающий формирование ре акционной системы, состоящей из контейнера, размещенного в нем проницаемого наполнителя, пропитывающего матричного

материала, реакционной атмосферы, герметизацию системы от внешней атмосферы, нагрев до расплавления матричного материала, пропитку проницаемого наполнителя расплавленным матричным материалом,

0 последующее затвердевание, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости за счет получения изделий сложной формы с заданными размерами, при формировании реакционной системы используют

5 контейнер, выполненный из непроницаемого материала, наполнитель в свободно насыпанном состоянии или в предварительно формованном виде, по крайней мере на одной поверхности наполнителя располагают

0 барьерное средство, препятствующее пропитке и имеющее форму заданного изделия, герметизацию создают с помощью поверхностного защитного слоя, не проницаемого для внешней атмосферы, а про5 питку проницаемого наполнителя осуществляют со стороны, не содержащей барьерное средство.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что осуществляют полную герметиза0 цию реакционной атмосферы от внешней атмосферы.

3.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют материал, выбранный из груп5 пы, содержащей алюминий, магний, бронзу, медь, сплав на основе железа.

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в реакционную систему дополнительно вводят вещество, способствующее

0 смачиванию.

5.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в реакционную систему дополнительно вводят вещество, способствующее образованию защитного слоя, не проницае5 мого для внешней атмосферы.

6.Способ поп, 1,отличающийся тем, что в поверхностный защитный слой вводят по крайней мере один стеклообразный материал.

0 7, Способ поп, 1,отличающийся тем, что в качестве поверхностного защитного слоя используют продукт реакции матричного материала с внешней атмосферой.

8.Способ по п. 1,отличающийся 5 тем, что защитный слой образуют смачиванием непроницаемого контейнера матричным материалом.

9.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в качестве поверхностного защитного слоя используют продукт реакции матричного материала с непроницаемым контейнером.

10.Способ по п. 1,отличающийся тем, что реакционная атмосфера по крайней мере частично взаимодействует с матричным материалом, материалом наполнителя или материалом контейнера для создания перепада давления,

11.Способ по п. 4, отличающийся тем, что вещество, способствующее смачиванию, вводят в матричный материал.

12.Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве вещества, способствующего смачиванию, BeuiecT- во, выбранное из группы, содержащей магний, висмут, свинец, олосо.

13.Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют бронзу или медь, а в качестве вещества, способствующего смачиванию, - вещество, выбранное из группы, содержащей селен,теллур, серу.

14.Способ по п. 1,отличающийся тем, что барьерное средство размещают по крайней мере в части непроницаемого контейнера.

15.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве барьерного средства используют материалы, выбранные из группы, содержащей металл, керамику, керамический композит, глину.

16.Способ по п. 15, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве барьерного средства используют тонкоизмельченный материал, не пропитываемый расплавленным матричным материалом.

17.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в качестве барьерного средства используют материал, выбранный из группы, содержащей углерод, графит, диборид титана, гипс, оксид алюминия, оксид кремния.

18.Способ по п. 1, о т л к ч д ю щ и и с я тем, что ткачестве барьерного средства используют материал, не.смачиваемый расплавом матричного материала.

19.Способ по п. 1,отличающийся тем, что барьерное средство, расположенное по крайней мере на одной поверхности наполнителя, наносят окраской, окунанием, просеиванием через сито, выпариванием, опрыскиванием.

20.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в качестве барьерного средства используют гибкий графитовый лист.

21.Способ поп. 1,отличающийся тем, что в реакционную систему дополнительно вводят материал, облегчающий отделение полученного изделия из композиционного материала от контейнера, барьерных средств и матричного мате риала.

22.Способ по п. 21, отличающийся тем, что D качестве материала, облегчающе5 го отделение полученного изделия, используют графит, оксид бора или олово.

23.Способ по п. 21 .отличающийся тем, что в барьерное средство вводят материал, способствующий отделению получен0 ного изделия.

24.Способ по п. 1,отличающийся тем. что в качестве проницаемого наполнителя используют порошки, хлопья, таблетки, микросферы, усы, пузырьки, волокна, мел5 кие частицы, волокнистые маты, обрезанные волокна, сферы, гранулы, трубки, огнеупорные ткани.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве проницаемого наполни0 теля используют материал, выбранный из группы, содержащей оксиды, карбиды, бо- риды, нитриды.

26.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве материала непроницае5 мого контейнера используют материал, выбранный из группы, содержащей керамику, металл, стекло, полимер.

27.Способ по п. 26, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что в качестве материала контейнера

0 используют оксид алюминия или карбид кремния.

28.Способ по п. 1,отличающий ссй тем, что в качестве реакционной атмосферы используют кислородсодержащую или азот5 содержащую атмосферу.

29.Способ.по п. 1,отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве реакционной атмосферы воздух, кислород или

0 азот.

30.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют материал, выбранный из группы, содержащей бронзу, медь, сплав на ос5 нове железа, а в качестве реакционной атмосферы-воэдух, кислород или азот.

31.Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют до температуры выше температуры плавления

0 матричного материала, но ниже температуры испарения матричного материала и температуры плавления материала наполнителя.

5 32. Способ по п. 1,отличающийся тем. что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве материала наполнителя-материал, выбранный из группы, содержащей оксиды, карбиды, бо- риды.нитриды.

33 Способ по п 1,отличающийся тем, что нагрев реакционной системы осуществляют до 700-1000°С в случае использования в качестве матричного материала алюминия, до 1050-1125°С в случае использования бронзи или меди, до 1250-1400°С в случае использования железа.

34.Способ по п. 1,отличающийся тем, что затвердевание осуществляют на охлаждаемой подложке.

35.Способ по п. 3. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве материала наполнителя используют материал, выбранный из группы, содержащей оксид алюминия, карбид кремния, оксид циркония, нитрид титана, карбид бора или их смесь.

0

36 Способ поп 1,отличающийся тем, что в качестве поверхностного защитного слоя используют борные стекла, кремниевые стекла, которые по крайней мере частично плавятся при пропитке

37.Способ по п. 1,отличающийся тем. что в качестве барьерного средства используют жесткую оболочку, имеющую форму изделия, выполненную из материала, выбранного из группы, содержащей оксид алюминия, оксид кремния, вермикулит, графит, гипс, нержавеющую сталь.

38.Способ по п. 1,отличающийся тем, что внутреннюю поверхность контейнера выполняют соответствующей форме готового изделия.

Сущность изобретения: расплавленный матричный металл контактирует с материалом-наполнителем или предварительно сформованной заготовкой в присутствии ре- акционноспособной атмосферы по крайней мере на одном из этапов процесса, что позволяет осуществлять частично или полностью реакцию расплавленного матричного металла с реакционноспособной атмосферой, в результате чего расплавленный матричныйметаллпропитывает материал-наполнитель или предварительно сформованную заготовку за счет частичного создания самогенерируемого вакуума. Такая сямогенеоируемая вакуумная пропитка реализуется без применения какого-либо внешнего давления или вакуума. Расплавленный матричный металл пропитывает мч- териал-наполнитель вплоть по крайней мере до части предусмотренных барьерных средств. 37 з. п. ф-лы, 8 ил. со С

/ / // f / // / / S

///, / s / f // s

/SSJ

// s

/SSJ

13

Фиг, 1

Фиг.З 31

Ч

ч NN ч. 7 ч Лч v

N ч v Vy N Ч ч /Чч VNVЧ Ч,

2К 26

Фиг. 4

22W

13

13} /14

Уиг.5

Фи 7 22

Редактор С. Кулакова

фи-г 8

Составитель С. Багрова Техред М.МоргенталКорректор М. Самборская