×
27.11.2015
216.013.93bf

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению дисперсно-упрочненных ультрамелкозернистых материалов путем обработки высокоскоростным потоком порошковых частиц. Способ включает обработку заготовки из металла или сплава потоком порошковых частиц, разогнанных энергией взрыва заряда взрывчатого вещества, в режиме сверхглубокого проникания частиц. Порошковые частицы в капсуле размещают под зарядом взрывчатого вещества, заготовку из металла или сплава размещают в прокатной оснастке с прокатными роликами с образованием зазора с капсулой. Обработку заготовки ведут потоком порошковых частиц дисперсностью 1-100 мкм со скоростью потока 1,5-3,5 км/с и плотностью 1 г/см при давлении соударения частиц с заготовкой 10-30 ГПа с обеспечением одновременной пластической деформации заготовки сжатием в поперечном сечении путем продавливания заготовки через прокатные ролики за счет воздействия потока порошковых частиц и энергии взрыва заряда взрывчатого вещества. Указанную обработку проводят с лицевой и обратной поверхности заготовки. Обеспечивается повышение прочности материала. 1 ил.
Основные результаты: Способ получения дисперсно-упрочненных материалов при динамическом нагружении, включающий обработку заготовки из металла или сплава потоком порошковых частиц, разогнанных энергией взрыва заряда взрывчатого вещества, в режиме сверхглубокого проникания частиц, отличающийся тем, что порошковые частицы в капсуле размещают под зарядом взрывчатого вещества, заготовку из металла или сплава размещают в прокатной оснастке с прокатными роликами с образованием зазора с капсулой, обработку заготовки ведут потоком порошковых частиц дисперсностью 1-100 мкм со скоростью потока 1,5-3,5 км/с и плотностью 1 г/см при давлении соударения частиц с заготовкой 10-30 ГПа с обеспечением одновременной пластической деформации заготовки сжатием в поперечном сечении путем продавливания заготовки через прокатные ролики за счет воздействия потока порошковых частиц и энергии взрыва заряда взрывчатого вещества, при этом указанную обработку проводят с лицевой и обратной поверхности заготовки.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области получения дисперсно-упрочненных ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов путем обработки высокоскоростным потоком порошковых частиц, сформированным энергией взрыва, в специальной оснастке обеспечивающей интенсивную пластическую деформацию. Полученные данным способом материалы, могут использоваться как конструкционные композиты с повышенными прочностными свойствами, которые достигаются за счет интенсивной пластической деформации, диспергированием микроструктуры материала и насыщения порошковыми частицами в объеме материала.

Аналогом является способ получения наноструктурных металлов при ударно-волновом нагружении [Получение объемных наноструктурных металлов при динамическом нагружении. Е.В. Шорохов. И.Г. Бродова, В.И. Зельдович и др. Труды международной конференции «XI Харитоновские тематические научные чтения», 16-20 марта 2009. - Саров.- с.719-724]. В данном методе образцы металлов (меди M1, алюминиевого сплава B95, титана ВТ1-0) разгонялись с помощью пушки до скорости несколько сот метров в секунду и направлялись в матрицу с пересекающимися под углом 90° каналами. Деформация материала происходила со скоростью 104 -105 с-1. Давление составляло 3-7 ГПа. Характерное время протекания процесса деформирования составляет от нескольких сот микросекунд до миллисекунды. Начальная скорость нагружения составляла 300 м/с нагретых до 500°C заготовок диаметром 16 мм и длиной 65 мм. Нагрев матрицы обеспечивает пластичность при деформировании и соответственно исключение трещинообразования и разрушения образцов, как при статическом процессе. В результате получены дуплексные структуры, состоящие из смеси малых рекристаллизованных зерен размером 2-3 мкм и деформированных зерен для ВТ1-0. Сплав В-95 приобретает структурные элементы 200-500 нм. Дальнейшее измельчение зерна предполагается после нескольких проходов. Установлено, что при динамическом прессовании существенное измельчение структуры меди (от 100 мкм до 100 нм) достигается уже при 2-4-кратном продавливании образца, тогда как при статическом прессовании необходимо 8-12 проходов.

Данная схема не обеспечивает введение в материал дисперсных упрочняющих элементов, а также предполагает сложную технологическую оснастку.

Прототипом является способ обработки металлов потоком порошковых частиц в режиме сверхглубокого проникания частиц (СГП частиц) [Ушеренко С.М. Сверхглубокое проникание частиц в преграды и создание композиционных материалов. Минск: НИИ импульсных процессов. - 1998.- с. 30-31]. Метод, реализующий СГП частиц, представляет собой взрывной ускоритель, который формирует поток порошковых частиц и ориентирует его путем фокусирования кумулятивной струи, направляемой на образец металла или сплава. Порошок, предназначенный для обработки материала упрочнением, располагается внутри кумулятивной выемки заряда взрывчатого вещества, что обеспечивает одновременное распространение потока частиц и действие кумулятивной струи. Реализация режимов обработки материалов (давление соударения частиц 10-15 ГПа, дисперсность частиц 10-100 мкм, плотность потока около 1 г/см3, скорость метаемых частиц 1-3 км/с) обеспечивает объемное насыщение металлов и сплавов элементами порошковых частиц на глубины, превышающие более чем на 2 порядка размера порошковых частиц. Проникающие частицы оставляют в материале треки размером около 1 мкм. Упрочняющее действие дает сильнодеформированная и фрагментированная зона вокруг треков проникающих частиц с развитой дислокационной структурой. Свойства материалов в значительной мере изменяются в зависимости от вида порошковых частиц. Так при обработке диборидом титана стали 10 твердость с исходной HV140 возрастает до HV240. Прочность возрастает до 930 МПа, что в 1.4 раза выше исходной.

Данный способ не обеспечивает дополнительного интенсивного пластического деформирования материала и получения ультрамелкозернистой структуры.

Предлагаемый способ получения дисперсно-упрочненных материалов при динамическом нагружении обеспечивает следующий технический результат: создание композиционных материалов повышенной прочности.

Технический результат достигается за счет того, что порошковые частицы в капсуле размещают под зарядом взрывчатого вещества, заготовку из металла или сплава размещают в прокатной оснастке с прокатными роликами с образованием зазора с капсулой, обработку заготовки ведут потоком порошковых частиц дисперсностью 1-100 мкм со скоростью потока 1,5-3,5 км/с и плотностью около 1 г/см3 при давлении соударения частиц с заготовкой 10-30 ГПа с обеспечением одновременной пластической деформации заготовки сжатием в поперечном сечении путем продавливания заготовки через прокатные ролики за счет воздействия потока порошковых частиц и энергии взрыва заряда взрывчатого вещества, при этом указанную обработку проводят с лицевой и обратной поверхности заготовки.

Метод ударного нагружения потоком порошковых частиц может быть реализован по разным динамическим схемам, в зависимости от типа заряда взрывчатого вещества: обычного и канального [Алексенцева С.Е., Кривченко А.Л. Исследование особенностей обработки металлов и сплавов высокоскоростным потоком дискретных частиц, разогнанных энергией взрыва канальных зарядов и другими динамическими методами. Самара: ГОУВПО "СамГТУ". - Вестник СамГТУ, Серия "Технические науки",2013.- С. 71-78].

Предлагаемый способ получения дисперсно-упрочненных ультрамелкозернистых материалов реализует интенсивное пластическое деформирование образца за счет продавливания между роликами в результате воздействия на образец потоком высокоскоростных порошковых частиц, сформированного в ударной волне.

Схема обработки материалов показана на рисунке. Электродетонатор (1) предназначен для инициирования заряда взрывчатого вещества (2). Возможно использование заряда гексогена насыпной плотности со скоростью детонации 6000 м/с. Капсула с порошковым материалом в тонкой бумажной оболочке (3) размещена непосредственно под зарядом взрывчатого вещества. Заготовка металла (5) располагается в корпусе установки (4) для продавливания через профильные вращающиеся ролики (6).

Процесс обработки. После инициирования детонатором (1) заряда ВВ метаемые порошковые частицы формируют поток в ориентирующем канале (4) в воздушном зазоре между капсулой порошка и заготовкой. Совокупным действием давления продуктов детонации и потока порошковых частиц заготовка продавливается через систему профильных вращающихся роликов.

Нагрев заготовки осуществляется вследствие динамического нагружения материала заготовки потоком частиц. Исходный размер поперечного сечения заготовки уменьшается после продавливания роликами в зависимости от пластичности обрабатываемого материала.

Нагружение заготовки потоком порошковых частиц и ее продавливание через систему роликов представляет собой комплексное воздействие на структуру материала заготовки. Постепенное воздействие обжима в роликовой системе достигается за счет их расположения относительно осевой продавливания заготовки. В роликовой оснастке при переходе от ролика к ролику степень поперечной деформации заготовки последовательно

изменяется, увеличивая степень обжатия на выходе из установки. При этом скорость деформации составляет ~105-106 с-1. Степень деформации материала лежит в интервале 40-80%.

При продавливании заготовки вдоль роликов в прямом направлении и с обратной стороны формируется более вытянутая текстурированная структура зерен. Наибольшее измельчение зерна достигается при продавливании в прямом, затем в ортогональном исходному направлении, возможно с последующей повторной обработкой с противоположных сторон по каждому направлению обработки.

Данная схема обработки обеспечивает легкость извлечения готового материала после обработки и необходимые технологические режимы. Время протекания процесса деформирования и дисперсионного упрочнения составляет 10-100 микросекунд. Скорость потока порошковых частиц (дисперсность порядка 1-100 мкм) составляет 1.5-3.5 км/с. Плотность потока частиц около 1 г/см3. Давление соударения с матрицей составляет 10-30 ГПа. Разогрев металлических образцов (ВТ1-0, M1) находится в интервале 250-300°C. Материалы получают структуру с размером зерна порядка нескольких микрометров и менее, а также с армирующими треками размером около 1 мкм с сильнофрагментированной вокруг канала зоной. Вдоль треков проникающих частиц остаются следы материала частиц, а в зоне торможения фиксируются остатки материала частиц размером до 0.05 мкм. Концентрация насыщения материала каналами определена при обработке высокоскоростными частицами титана ВТ1-0 с помощью травления среза матрицы и достигает 27.5%. Микротвердость Hµ и прочность увеличивается в 1.5 и более раз. Скорость проникания частиц в неподвижной матрице составляет 800-1200 м/с. [Krivchenko A.L., Aleksentseva S.E. Peculiarities of the Dynamic Interaction Between the Directed Stream of High Speed Particles and Metals. // Shock Waves in Condensed Matter: Proc. of Int. Conf. - St. Petersburg, Russia, 8-13 October, 2000, p. 175-176.]

Скорость прокатки заготовки путем ударно-волнового воздействия составляет около нескольких сот метров в секунду, что ниже скорости проникания частиц в 2 и более раз и сохраняет условия СГП частиц. Прокатка через систему роликов специальной конструкции реализует интенсивную пластическую деформацию сжатием заготовки по двум осям поперечного сечения. В целом динамический способ интенсивной пластической деформации методом прокатки с одновременной обработкой потоком дискретных частиц обеспечивает измельчение зерен микроструктуры матрицы на один-два и более порядка и насыщение материалом частиц.

Более широкое применение данного метода возможно для пластичных, легко деформируемых материалов невысокой прочности - группы технически чистой меди M1, М3, технически чистого титана ВТ1-00, ВТ1-0, технически чистого и деформируемого алюминия, например, марки А7, АД31. Метание высокотвердых и прочных частиц, таких как вольфрама W, корунда, карбидов кремния SiC и титана TiC, карбонитрида титана TiNC, диборида титана TiB2 и др. дисперсностью порядка 1-100 мкм способствует более интенсивной фрагментации структурных элементов.

В целом все виды материалов являются матрицами для получения композиционных материалов. Динамически микролегированный титан широко применяется для биомедицины. Сплавы меди используются в системах теплоотвода, электротехнике, деталях машин. Текстурированный материал применяется в процессах с постоянными направлениями нагружения материала при режимах эксплуатации. Например, возможно создание пулестойких броневых пластин из алюминия и титана и др.

Способ получения дисперсно-упрочненных материалов при динамическом нагружении, включающий обработку заготовки из металла или сплава потоком порошковых частиц, разогнанных энергией взрыва заряда взрывчатого вещества, в режиме сверхглубокого проникания частиц, отличающийся тем, что порошковые частицы в капсуле размещают под зарядом взрывчатого вещества, заготовку из металла или сплава размещают в прокатной оснастке с прокатными роликами с образованием зазора с капсулой, обработку заготовки ведут потоком порошковых частиц дисперсностью 1-100 мкм со скоростью потока 1,5-3,5 км/с и плотностью 1 г/см при давлении соударения частиц с заготовкой 10-30 ГПа с обеспечением одновременной пластической деформации заготовки сжатием в поперечном сечении путем продавливания заготовки через прокатные ролики за счет воздействия потока порошковых частиц и энергии взрыва заряда взрывчатого вещества, при этом указанную обработку проводят с лицевой и обратной поверхности заготовки.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 39 items.
20.11.2013
№216.012.838b

Следящий электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока. Следящий электропривод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499351
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.8952

Смесевой растворитель

Изобретение относится к смесевому растворителю, включающему перхлорэтилен. Растворитель характеризуется тем, что для расширения температурного диапазона использования в него дополнительно введен четыреххлористый углерод при следующем соотношении компонентов (мас.%): перхлорэтилен - 33,00…45,00,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500836
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.12.2013
№216.012.8d67

Способ получения наноструктурированного технически чистого титана для биомедицины

Изобретение относится к области получения наноструктурированных материалов путем обработки потоком порошковых частиц с использованием энергии взрыва, высокие физико-механические и химические свойства которых позволяют использовать для целей медицины, в том числе имплантатов. Способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501882
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e93

Способ переработки нефтесодержащих шламов

Изобретение относится к способу переработки отходов - нефтесодержащих шламов. Способ переработки твердых нефтяных шламов осуществляют путем раздельного отбора из накопительного амбара верхнего слоя нефтешлама и донного слоя нефтешлама, от донного слоя нефтешлама отделяют замазученный грунт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506303
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.05.2014
№216.012.c178

Минеральный порошок для асфальтобетонной смеси

Изобретение относится к дорожному строительству, в частности к производству минерального порошка для асфальтобетонной смеси. Технический результат - повышение гидрофобности минерального порошка, снижение набухания порошка и повышение предела прочности асфальтобетона на его основе. Минеральный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515277
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.c23a

Способ получения битума из нефтесодержащих отходов

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения битума путем окисления. Способ включает обработку исходного сырья с получением целевого продукта и последующим его компаундированием с получением дорожного битума. При этом сначала путем обработки нефтесодержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515471
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.05.2014
№216.012.c9c9

Цифровой модулятор для управления синхронным электродвигателем

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в силовых преобразователях систем управления синхронными электродвигателями, оснащенными датчиками положения ротора. Технический результат заключается в обеспечении возможности регулирования скорости синхронной машины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517423
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.08.2014
№216.012.e7d7

Способ определения прочности сцепления покрытия с основой на отрыв и устройство для его осуществления

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с основой. Технический результат достигается тем, что на основу наносят покрытие, прикладывают к нему усилие и по величине разрушающей нагрузки определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525144
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.09.2014
№216.012.f516

Способ определения прочности сцепления покрытия с основой

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с основой. Технический результат достигается тем, что на основу наносят покрытие в виде «сидячей» капли, прикладывают к нему усилие и по величине разрушающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528575
Дата охранного документа: 20.09.2014
20.09.2014
№216.012.f52d

Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание порошка носителя с ультрадисперсным модифицирующим порошком в планетарной мельнице и прессование полученной композиции. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528598
Дата охранного документа: 20.09.2014
Showing 1-10 of 77 items.
20.01.2013
№216.012.1bcb

Способ изготовления абразивного инструмента

Изобретение относится к области изготовления ручного абразивного инструмента, в частности напильников и надфилей. Способ включает нанесение на металлическую заготовку абразивного покрытия с требуемой шероховатостью. Для этого путем детонационного напыления наносят твердосплавное абразивное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472609
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.03.2013
№216.012.3121

Теплоаккумулирующий состав

Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ. Описан теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, в качестве соли лития введен его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478115
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.06.2013
№216.012.5136

Демпфирующее устройство дренажно-предохранительного клапана

Изобретение относится к области техники клапанных систем, применяемых для работы в условиях космоса. Демпфирующее устройство дренажно-предохранительного клапана (2) содержит пружинную подвеску, направляющий шток (5) и узел направляющих клапана - цилиндр на корпусе и хвостовике тарели. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486383
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.54b6

Способ изготовления поверхностей трения с применением твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол

Изобретение относится к триботехнике и может использоваться для снижения силы трения и повышения стойкости к задирам рабочих поверхностей деталей узлов трения машин. На поверхности трения формируют смазочные канавки, заполняют канавки твердым смазочным материалом, при этом канавки имеют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487289
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.54b7

Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов. Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла (фиг.1) содержит блок 1 задания температуры, апериодический фильтр 2, интегральный регулятор 3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487290
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5cf4

Способ получения многоосновных карбоновых кислот адамантанового ряда

Изобретение относится к способу получения многоосновных карбоновых кислот адамантанового ряда. В силу особенностей свойств, обусловленных наличием адамантанового фрагмента, материалы, полученные на основе многоосновных карбоновых кислот каркасного строения, обладают высокими эксплуатационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489417
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5e71

Следящий электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489798
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.66f3

Установка для мойки прецизионных подшипников

Изобретение относится к области производства точных изделий в машиностроении, в том числе к производству прецизионных подшипников. Повышение эффективности кавитационной мойки достигается за счет совершенствования устройства активатора, возбуждающего резонансные колебания, в котором зеркало...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492002
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6d93

Способ производства диетического хлеба (варианты)

Группа изобретений относится к хлебопекарной промышленности. Предусмотрено два варианта способа производства диетического хлеба, включающего приготовление закваски из зерновой массы, воды и дрожжей, ее брожение, получение теста путем смешивания закваски и остального сырья с пшеничной мукой с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493702
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e87

Способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот. Закрывают наружное тело шарошки теплоизолирующим материалом. Нагревают шарошку с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493946
Дата охранного документа: 27.09.2013
+ добавить свой РИД