×
07.09.2019
219.017.c8b9

Результат интеллектуальной деятельности: Латунь для сверхпластической формовки деталей с малой остаточной пористостью

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам латуни, и предназначено для изготовления сверхпластичных листов из сплава системы Cu-Zn-Al. Лист из двухфазной латуни для сверхпластической формовки изделий с пониженной остаточной пористостью, не превышающей 1,5%, содержит, мас. %: цинк - 38-42, алюминий - 0,5-2,5, медь - остальное, при этом лист латуни имеет мелкозернистую перед началом сверхпластической деформации структуру и относительное удлинение не менее 500% при скорости сверхпластической деформации 1×10 с и температуре 550°С. Техническим результатом изобретения является повышение качества листов за счет увеличения относительного удлинения и существенного уменьшения пористости при высокотемпературной деформации. 4 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам латуни и предназначено для изготовления сверхпластичных листов из сплава системы Cu-Zn-Al.

Основными факторами, определяющими реализацию эффекта сверхпластичности в латуни, является наличие мелкозернистой структуры в листе и минимизация остаточной пористости во время сверхпластической деформации. Оба фактора зависят как от состава сплава, так и от технологических параметров получения листов. На данный момент применение листов латуни для изготовления деталей методом сверхпластической формовки ограничено развитием пост-формовочной пористости, а, следовательно, снижением эксплуатационных характеристик изделий.

Способ термомеханической обработки латуни Л63, обеспечивающий получение материала с повышенной пластичностью, описан в патенте №1643629, опубликованном 23.04.1991. Изобретение может быть использовано в машиностроении при производстве полуфабрикатов и изделий сложной формы методом сверхпластической формовки. При скорости деформации 0,008-0,15 с-1 в материале происходит динамическая рекристаллизация, что приводит снижению напряжения и увеличению относительного удлинения во время деформации.

Предлагаемый способ можно использовать при штамповке и глубокой вытяжки для получения изделий сложной формы, однако технология обеспечивает максимальное удлинение 230%, что недостаточно для сверхпластической формовки сложных по форме деталей.

В патенте РФ №2393265 от 09.01.2008 описан способ получения полуфабрикатов из свинцовой альфа + бета латуни, отличающийся тем, что горячее прессование заготовок производят выше температуры перехода альфа + бета структуры в бета-фазу, но на 100°С ниже температуры солидуса. Рассматривается сплав ЛС59-1 (57…60% Cu).

Недостатком данного способа является неоднородность структуры по длине полуфабриката в результате чего, возникает нестабильность свойств, что снижает потребительские характеристики продукции.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ обработки двухфазной латуни авторского свидетельства №503938, зарегистрированного 29.10.1975. В способе описана обработка двухфазной латуни, содержащей 58-62% меди, остальное цинк, включающая закалку из однофазной области, деформацию с обжатием 80-90% с выдержкой при температуре закалки 8-12 часов, далее предлагается деформация до заданной толщины листа при температуре 350-450°С.

В результате обработки получается сверхпластичный лист, у которого возможно максимальное удлинение после деформации около 630%. Однако изделие из латуни, полученное при помощи сверхпластической формовки, в структуре имеет сильно развитую остаточную пористость (более 5%), что сильно снижает механические свойства изделия. Механические свойства предел текучести и прочности снижаются на 25-35%. Большая остаточная пористость - главный недостаток листа данного состава, полученного указанным способом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение латуни для получения деталей методом сверхпластической формовки с однородной микрозеренной структурой и малой остаточной пористостью.

Латунь, содержащая следующие компоненты (мас. %):

Цинк-38-42,

Алюминий - 0,5-2,5,

Медь - остальное

была получена по технологии включающей литье, гомогенизационный отжиг, горячую и холодную прокатку. В результате последующего нагрева перед сверхпластической деформацией формируется однородная микрозеренная структура состоящая из двух фаз α и β (средний размер зерна обеих фаз менее 5 мкм). В процессе сверхпластической деформации указанного сплава параметры зерен α-фазы незначительно меняются, а зерна β-фазы претерпевают динамическую рекристаллизацию, в результате чего, их средний размер уменьшается до 200 нм. После сверхпластической деформации объемная доля пор не превышает 1,5%, что позволяет получить высококачественные изделия с высоким уровнем эксплуатационных свойств. После обработки сплав имеет предел текучести 200±30 МПа, предел прочности 500±30 МПа, которые не снижаются после деформации.

Концентрация цинка должна обеспечивать при высокотемпературном отжиге двухфазную структуру, а содержание алюминия должно позволять замедлять процесс диффузии и образовывать на воздухе оксидную пленку на поверхности. Выход за верхний и нижний предел концентрационного интервала по цинку не дает возможность получения мелкозернистой двухфазной структуры в температурной области сверхпластической деформации. Выход за нижнюю границу концентрационного интервала по алюминию не обеспечивает возможность образования оксидной пленки на поверхности, тогда как выход за верхний предел негативно сказывается на показателях сверхпластичности сплава.

Оптимальную скорость деформации определяли по результатам серии испытаний со скачковым изменением скорости деформации. Листы проявляют наилучшую сверхпластичность при температуре 550°С и скорости деформации 10-3 с-1, в данных условиях относительное удлинение до разрушения составляет не менее 500% и остаточная пористость не превышает 1,5%.

Использование в предлагаемых пределах состава листов из латуни обеспечивает получение изделий с помощью сверхпластической формовки с высокими механическими свойствами и малой остаточной пористостью.

Сверхпластичный лист при оптимальных условиях деформации имеет относительное удлинение более 450% и остаточную пористость не более 1,5%, тогда как в прототипе и примере 4 остаточная пористость достигла около 5% при схожих значениях удлинений.

Пример 1

Получен сплав следующего состава Cu-40,5%Zn - 0,5%Аl.

Для приготовления сплава использовалась медь марки М00, цинк Ц1 и алюминий марки А7. Плавку вели в графито-шамотных тиглях с последовательным введением в расплавленную медь компонентов. Температура расплава - 1100°С. Для более полной гомогенизации расплава его выдерживали перед разливкой в течение 15 мин. Разливку проводили в водоохлаждаемую изложницу со скоростями охлаждения не менее 3 К/с. Далее следовал гомогенизационный отжиг слитков, после гомогенизации слитки обрабатывали для удаления поверхностных дефектов и отрезали усадочную раковину. Горячую прокатку проводили при 750±10°С, затем следовала холодная прокатка с промежуточным отжигом. Конечная толщина листа 1,2 мм.

Данный режим обеспечил получение структуры с размером зерна менее 6 мкм, что позволяет осуществлять сверхпластическую формовку листов. Максимальное удлинение до разрыва, которое можно получить при одноосных испытаниях с постоянной скоростью деформации 1⋅10-3 с-1 при температуре 550°С, составило 470%. Остаточная пористость не превысила 1,5%.

Пример 2

Сплав состава Cu-37,8%Zn-1%Al. Получен лист по технологии, описанной в примере 1. Отличие в процентном содержании алюминия.

Наилучшие свойства сплав показывает, как и в примере 1, при температуре сверхпластической деформации 550°С (с точностью поддержания температуры 5°С) при той же скорости деформации. Данный сплав обеспечил максимальное удлинение до разрушения 500% при поддержании постоянной скорости деформации 1⋅10-3 с-1 в процессе деформации и до 1000% при начальной скорости деформации 1⋅10-3 с-1, а остаточная пористость при этом не превысила 1%.

Пример 3

Сплав состава Cu-33,3%Zn-2,2%Al. Получен сплав также как и в примере 1. Отличие в процентном содержании алюминия.

Наилучшие свойства сплав показывает, как и в примере 1, при температуре сверхпластической деформации 550°С и 1⋅10-3 с-1 скорости деформации. Данный сплав обеспечил максимальное удлинение до разрушения 470% при поддержании постоянной скорости деформации, а остаточная пористость при этом - 1,2%.

Пример 4

Сплав состава Cu-40,8%Zn. Получен сплав также как и в примере 1. Отличие в отсутствии добавки алюминия (состав аналогичен прототипу).

Наилучшие свойства сплав показывает, как и в примере 1, при температуре сверхпластической деформации 550°С и скорости деформации 1⋅10-3 с-1. Данный сплав обеспечил максимальное удлинение до разрушения 620% (300% при поддержании постоянной скорости деформации в процессе деформации), а остаточная пористость при этом более 5%.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 322 items.
13.01.2017
№217.015.6d89

Нанокомпозиционный электроконтактный материал и способ его получения

Изобретение относится к области электротехники и нанотехнологии, в частности к нанокомпозитному материалу на основе меди (Cu) для производства силовых разрывных электрических контактов в переключателях мощных электрических сетей и вакуумных дугогасительных камерах и способу его получения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597204
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7009

Способ винтовой прокатки полых заготовок с дном

Изобретение относится к области прокатки из заготовок сплошного сечения деталей с дном. Способ включает следующие операции: отделение мерных штучных заготовок, зацентровку их по торцу, нагрев, подачу во вводной желоб стана винтовой прокатки, перемещение по желобу заталкивателем до касания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596519
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.707c

Материал на основе объемных металлических стекол на основе циркония и способ его получения в условиях низкого вакуума

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалу на основе объемных металлических стекол на основе циркония, и может быть использовано для производства деталей микромашин и механизмов с требованиями высокой износостойкости и прочности. Сплав на основе циркония для изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596696
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7678

Способ создания тонких слоев оксидов ni и nb с дырочной проводимостью для изготовления элементов сверхбольших интегральных схем

Изобретение относится к области электронной техники и описывает возможность получения дырочной проводимости аморфной оксидной пленки на поверхности металлического стекла системы Ni-Nb путем искусственного оксидирования. Способ создания тонких слоев оксидов Ni и Nb с дырочной проводимостью для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598698
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.793c

Планарный преобразователь ионизирующих излучений и способ его изготовления

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений в электрическую энергию. Предложена конструкция планарного преобразователя ионизирующих излучений, содержащая слаболегированную полупроводниковую пластину n (p) типа проводимости, в которой расположена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599274
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7c30

Способ нанесения биоактивного покрытия на основе хитозана на полимерные пористые конструкции

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на полимерные пористые конструкции и может быть использовано для формирования композиционных полимерных пористых конструкций на основе полилактида медицинского назначения с размером пор от 300 мкм, отличающихся повышенной биоактивностью и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600652
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.7df0

Способ выбора мест размещения углепородных отвалов

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано при выборе мест для расположения углепородных отвалов и предназначено для предотвращения самовозгорания складируемой горной массы. Техническим результатом изобретения является предотвращение самовозгорания складируемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600948
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.862c

Способ стерилизации сверхвысокомолекулярного полиэтилена, предназначенного для применения в медицине (варианты)

Областью применения заявляемого изобретения являются медицина и ветеринария, в частности реконструктивная хирургия, ортопедия и травматология, а также экспериментальная биология. Сутью заявляемого изобретения является способ стерилизации СВМПЭ, предназначенного для применения в медицине, путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603477
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.863f

Способ получения сплава неодим-железо и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электролитическому получению сплавов. Получают сплав неодим-железо, содержащий 78-96 мас.% неодима. В электролизер загружают оксид неодима, железо в виде стружки, расплав солевой смеси в качестве электролита через загрузочный карман, в котором устанавливают температуру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603408
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8730

Способ интенсификации процесса кучного выщелачивания золота из руд

Изобретение относится к извлечению благородных металлов кучным выщелачиванием из руд. Способ включает дробление руды, складирование штабеля руды на гидроизолированное основание, монтирование системы орошения и орошение щелочным раствором цианида натрия штабеля руды. При этом штабель руды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603411
Дата охранного документа: 27.11.2016
Showing 1-7 of 7 items.
27.08.2013
№216.012.6480

Сверхпластичный сплав на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке новых сплавов и технологий получения из них листовых полуфабрикатов методами термической обработки и обработки давлением. Сплав содержит, в мас.%: 3,5-4,5 цинка, 3,5-4,5 магния, 0,6-1,0 меди, 2,0-3,0 никеля, 0,25-0,3 циркония,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491365
Дата охранного документа: 27.08.2013
25.08.2017
№217.015.c4f6

Способ получения прекурсора для изготовления плакированного пеноалюминия

Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно к получению пористых изделий на основе пеноалюминия, и предназначено для изготовления деталей автомобилей, шумопоглащающих экранов, теплостойких демпфирующих материалов. Способ получения прекурсора для изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618299
Дата охранного документа: 03.05.2017
29.12.2017
№217.015.f377

Способ получения сверхпластичного плакированного материала на основе алюминия

Изобретение может быть использовано для изготовления сверхпластичных слоистых листов из алюминиевого сплава с повышенной коррозионной стойкостью. Проводят химическую обработку последовательно 40%-ным раствором NaOH в воде, 5%-ным раствором HNO в воде и тетрахлорметаном контактных поверхностей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637842
Дата охранного документа: 07.12.2017
19.01.2018
№218.016.091d

Сверхпластичный сплав на основе системы al-mg-si

Изобретение относится к металлургии, в частности к алюминиевым сплавам Al-Mg-Si, которые могут быть использованы для изготовления полуфабрикатов и изделий в различных отраслях промышленности методом сверхпластической формовки. Листы из разработанного сплава перед сверхпластической формовкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631786
Дата охранного документа: 26.09.2017
18.05.2019
№219.017.5a16

Способ изготовления листов из сплава системы алюминий-магний-марганец

Изобретение предназначено для оптимизации технологии получения листов из сплава Al-Mg-Mn, предназначенных для сверхпластической формовки. Возможность усложнения геометрической формы изделий за счет увеличения относительного удлинения при высокотемпературной деформации с повышенными скоростями...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002451105
Дата охранного документа: 20.05.2012
18.05.2019
№219.017.5ae9

Способ получения сверхпластичного листа высокопрочного алюминиевого сплава

Изобретение предназначено для оптимизации технологии получения листов из алюминиевого сплава системы Al-Ni-Zn-Mg-Cu-Zr, предназначенных для сверхпластической формовки. Возможность усложнения геометрической формы изделий за счет сверхпластической деформации, превышающей 500% до разрушения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002449047
Дата охранного документа: 27.04.2012
16.05.2023
№223.018.63f2

Сплав системы al-mg с гетерогенной структурой для высокоскоростной сверхпластической формовки

Изобретение относится к области алюминиевых сплавов с микрозеренной структурой, в частности к сплавам системы Al-Mg, которые могут быть использованы для изготовления методом сверхпластической формовки полуфабрикатов и изделий в различных отраслях промышленности. Сплав с гетерогенной структурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002772479
Дата охранного документа: 20.05.2022
+ добавить свой РИД