×
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 51-60 of 322 items.
25.08.2017
№217.015.a2aa

Способ изготовления графитовой формы для получения отливок из жаропрочных и химически активных сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению элементов литейных форм и стержней методом послойной трехмерной струйной печати для получения фасонных отливок из титановых сплавов центробежным и гравитационным литьем для последующего изготовления литых деталей авиационных,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607073
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a31d

Способ получения волокнистого сорбента для извлечения скандия

Изобретение относится к области получения ионообменных материалов и сорбентов. Предложен способ получения волокнистого ионита для извлечения скандия, включающий аминирование полиакрилонитрильного волокна 35-40%-ным раствором этиленамина при температуре 90-100°C, и фосфорилирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607215
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a5b0

Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля

Изобретение относится к области специальной металлургии, в частности к получению литых шихтовых заготовок электродов из высоколегированных сплавов на основе алюминидов никеля, и может быть использовано для центробежной атомизации материала электродов и получения гранул для применения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607857
Дата охранного документа: 20.01.2017
25.08.2017
№217.015.a66b

Высоковольтный преобразователь ионизирующих излучений и способ его изготовления

Настоящее изобретение относится к области преобразователей энергии радиационных излучений в электрическую энергию и может быть также использовано в взрывоопасных помещениях - шахтах, в беспилотных летательных аппаратах, ночных индикаторах и сенсорах, расположенных в труднодоступных местах и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608313
Дата охранного документа: 17.01.2017
25.08.2017
№217.015.a67a

Конструкция монолитного кремниевого фотоэлектрического преобразователя и способ ее изготовления

Изобретение относится к области многопереходных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), применяемых для солнечных батарей и фотоприемников космического и иного назначения. Монолитный кремниевый фотоэлектрический преобразователь содержит диодные ячейки с расположенными в них перпендикулярно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608302
Дата охранного документа: 17.01.2017
25.08.2017
№217.015.a6f8

Преобразователь оптических и радиационных излучений и способ его изготовления

Настоящее изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений в электрическую энергию и может быть использовано во взрывоопасных помещениях - шахтах, в беспилотных летательных аппаратах, ночных индикаторах, сенсорах, расположенных в труднодоступных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608311
Дата охранного документа: 17.01.2017
25.08.2017
№217.015.a74a

Способ температурно-деформационного воздействия на сплавы титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сплавов с памятью формы, и может быть использовано в медицине и технике. Способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы включает термомеханическую обработку заготовки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608246
Дата охранного документа: 17.01.2017
25.08.2017
№217.015.a8ad

Способ получения наноразмерных частиц гексаферрита бария

Изобретение относится к области наноразмерной технологии и может быть использовано для создания носителей информации с высокой плотностью записи, магнитных сенсоров с высокой чувствительностью и т.п., а также для применения в области медицины. Способ получения наноразмерных частиц гексаферрита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611442
Дата охранного документа: 22.02.2017
25.08.2017
№217.015.a8d8

Способ очистки цианистых растворов от комплексов цветных металлов перед процессом сорбции

Изобретение относится к отчистке растворов цианирования, полученных при гидрометаллургической переработке концентратов, содержащих благородные и цветные металлы, от цианистых комплексов цветных металлов. Способ включает обработку растворов цианирования гипохлоритом кальция в концентрации от 4,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611237
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a916

Способ определения примесей в каменном и буром угле и торфе

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения примесей в каменном и буром угле и торфе. Для этого применяют вскрытие пробы смесью концентрированных хлороводородной и азотной кислот (3:1) при соотношении навески пробы к смеси кислот 1:(100-120) при нагревании в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611382
Дата охранного документа: 21.02.2017
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