×
12.04.2023
223.018.43ea

Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами включает матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель. Упрочнитель выполнен в виде армирующих волокон. Матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7. Армирующие волокна выполнены из медной проволоки сечением 0,5 мм и длиной, ограниченной размером композиционного материала. Армирующие волокна уложены вдоль композиционного материала на равных расстояниях друг от друга. На армирующие волокна нанизаны вплотную друг к другу полые стальные сферы диаметром 4 мм. Расстояние между армирующими волокнами соответствует 1-2 диаметрам полых стальных сфер. Техническим результатом изобретения является получение облегченного композиционного материала, обладающего повышенными прочностными характеристиками. 1 табл.

Изобретение относиться к металлургии, а именно к получению литейного композиционного материала на основе алюминия и его сплавов, упрочненного армирующими металлическими волокнами, и может быть использовано в машиностроении, при создании конструкций и оборудования в качестве конструкционных материалов с повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами.

Известен композиционный материал, включающий матрицу из алюминия, магния или их сплавов и упрочнителя, выполненного в виде армирующих нановолокон оксида алюминия, покрытые пленкой аморфного углерода (патент RU 2374355, МПК С22С 49/14, опубл.27.11.2009).

Недостатком известного композиционного материала является сложность в его получении, поскольку для повышения механических свойств композиционного материала, нановолокна необходимо дополнительно покрывать пленкой аморфного углерода, что влечет за собой повышение стоимости конечного изделия.

Известен композиционный материал на основе алюминия или алюминиевого сплава, содержащий матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель, выполненный в виде конгломерата дискретных волокон оксида алюминия (патент RU 2755353, МПК С22С 49/06, опубл. 15.09.2021).

Недостатком известного композиционного материала является используемый упрочнитель, выполненный в виде конгломерата дискретных волокон оксида алюминия, транспортируемых порошков меди в матрицу из алюминия или алюминиевого сплава, создающей композицию упрочнения различной формы и размеров. Это влияет на технологические и эксплуатационные свойства изделия.

Наиболее близким по технической сущности является композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами, включающий матрицу из алюминиевого сплава Al-Mg-Si и упрочнитель в виде армирующих волокон длиной 2-5 мм в количестве до 25 об.%, выполненных из алюминиевого сплава того же состава, что и матрица, или из титанового сплава и полученных методом высокоскоростного затвердевания расплава (патент RU 2538245, МПК С22С49/06, опубл. 10.01.2015).

Недостатком композиционного материала является неравномерное расположение армирующих волокон малой длины, что способствует неравномерному проявлению прочностных свойств композиционным материалом. Это не обеспечивает идентичности свойств всех деталей, изготовленных из разных частей данного материала.

Задачей данного изобретения является разработка облегченного композиционного материла, обладающего высокими прочностными свойствами во всем объеме.

Техническим результатом является облегченный композиционный материал, обладающий повышенными прочностными характеристиками.

Технический результат достигается тем, что в композиционном материале на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами, включающем матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель, выполненный в виде армирующих волокон, матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7, а армирующие волокна выполнены из медной проволоки сечением 0,5 мм и длинной ограниченной размером композиционного материала, уложенных вдоль материала на равных расстояниях друг от друга, при этом на волокна нанизаны вплотную друг к другу полые стальные сферы диаметром 4 мм, а расстояние между армирующими волокнами соответствует 1-2 диаметрам полых стальных сфер.

Армирующие волокна предназначены для упрочнения материала и образуют дополнительный металлический каркас в теле отливки, который позволяет значительно повысить ее прочностные показатели и облегчить композиционный материал (КМ). Насаженные на медные волокна стальные полые сферы обеспечивают снижение массы изделия, за счет образования полостей в теле отливки, при этом выполнение волокон из меди и сфер из стали предотвращает их расплавление при контакте с расплавом алюминия АК7 в процессе заливки формы металлом при производстве КМ. Кроме этого, хорошая смачиваемость и адгезия стальной поверхности позволяет сплаву АК7 максимально заполнять пустоты между гранулами и волокнами, что в свою очередь уменьшает (или полностью исключает) дополнительную (неконтролируемую) пористость в композиционном материале и уменьшает возможность «выкрашивания» полых стальных сфер в процессе эксплуатации изделия.

Для получения композиционного материала использовали полые стальные сферы одинакового диаметра 4 мм, вплотную нанизанные на медное армирующее волокно (например, проволоку) сечением 0,5 мм.

Армирующие волокна с нанизанными полыми стальными сферами заданной длины, соответствующей длине композиционного материала, размещаются, и фиксируются на установленных в нижней полуформе песчано-глинистой литейной формы формирующих пластинах на заданном расстоянии. Расположение волокон с насаженными металлическими полыми сферами осуществляют вдоль композиционного материала. Затем на нижнюю полуформу монтируется верхняя полуформа. В литейную форму в сборе производится заливка расплавом алюминия марки АК7 при температуре сплава 780 °С с последующей выбивкой полученной отливки из формы, после застывания металла и получения из полученного композиционного материала требуемого изделия.

Полученный композиционный материал испытывали на прочность при, растяжении и изгибе, плотность композиционного материала определяли гидростатическим методом. Результаты испытаний приведены в таблице. Для сравнения в тех же условиях эксперимента испытывали отливку из алюминия АК7 (без использования упрочняющих волокон) и КМ с использованием упрочняющих волокон без полых стальных сфер.

Таблица

Композиционный материал Расстояние между армирующими волокнами, мм Плотность, кг/м3 Прочность КМ при растяжении, МПа Прочность КМ при изгибе, МПа
По предлагаемому изобретению: с использованием упрочняющих волокон с нанизанными полыми стальными сферами 4 1953 214 228
8 1826 208 221
С использованием упрочняющих волокон без полых стальных сфер - 2946 256 324
Без использования упрочняющих волокон - 2652 147 205

По результатам испытаний было установлено, что композиционный материал, полученный с применением упрочняющих волокон с нанизанными вплотную полыми металлическими сферами, показал самую низкую плотность при среднем повышении прочностных характеристик.

Использование упрочняющих волокон обеспечивает самые высокие прочностные характеристики, но при этом происходит значительное утяжеление композиционного материала.

Таким образом, композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами, включающий матрицу из алюминиевого сплава АК7 и упрочнитель, выполненный в виде армирующих волокон, из медной проволоки сечением 0,5 мм и длинной ограниченной размером композиционного материала, уложенных вдоль материала на равных расстояниях друг от друга, в котором на волокна нанизаны вплотную друг к другу полые стальные сферы диаметром 4 мм, а расстояние между армирующими волокнами соответствует 1-2 диаметрам полых стальных сфер, является облегченным композиционным материалом, обладающим повышенными прочностными характеристиками.

Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами, включающий матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель, выполненный в виде армирующих волокон, отличающийся тем, что матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7, а армирующие волокна выполнены из медной проволоки сечением 0,5 мм и длиной, ограниченной размером композиционного материала, уложенных вдоль материала на равных расстояниях друг от друга, при этом на волокна нанизаны вплотную друг к другу полые стальные сферы диаметром 4 мм, а расстояние между армирующими волокнами соответствует 1-2 диаметрам полых стальных сфер.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 362 items.
08.11.2018
№218.016.9abf

Способ определения водонасыщения асфальтобетона

Изобретение относится к испытанию дорожно-строительных материалов. Способ включает изготовление образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержку в воде при температуре 20±2°С в течение 30 мин, последующее взвешивание образцов в воде при температуре 20±2°С, удаление излишков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671631
Дата охранного документа: 06.11.2018
09.11.2018
№218.016.9bf3

Теплозащитный материал

Изобретение относится к теплозащитному материалу на основе этиленпропилендиенового каучука, который может использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал содержит этиленпропилендиеновый каучук СКЭПТ-40, вулканизующие агенты серу и тиурам Д, ускоритель вулканизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671865
Дата охранного документа: 07.11.2018
30.11.2018
№218.016.a1bb

Способ нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава методом взрывного прессования

Изобретение может быть использовано для изготовления взрывным прессованием композиционных многослойных деталей. На поверхности металлической подложки размещают титановый порошок. Затем формируют промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома с титаном в соотношении 78 мас. % CrC и 22 мас. %...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673594
Дата охранного документа: 28.11.2018
30.11.2018
№218.016.a1d8

Способ комбинированной сварки взрывом

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой взрывом биметаллических заготовок и переходных элементов, преимущественно из трудносвариваемых толстолистовых разнородных металлов. Метаемую пластину устанавливают над неподвижной пластиной с зазором и инициируют расположенный на ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673595
Дата охранного документа: 28.11.2018
05.12.2018
№218.016.a34a

Способ изготовления легкоочищаемых литейных керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям при производстве точных отливок из черных и цветных сплавов. Способ изготовления легкоочищаемых литейных керамических форм, получаемых по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673872
Дата охранного документа: 30.11.2018
05.12.2018
№218.016.a364

Суспензия для изготовления легкоочищаемых литейных керамических форм

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям при производстве точных отливок из черных и цветных сплавов. Суспензия включает этилсиликат, ацетон, воду, соляную кислоту, пылевидный огнеупорный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673873
Дата охранного документа: 30.11.2018
20.12.2018
№218.016.a920

Состав для огнезащитных покрытий резин

Изобретение относится к области получения огнезащитных покрытий на основе полимерного связующего и может найти применение в резинотехнической промышленности. Cостав для огнезащитных покрытий включает, мас.ч.: хлорсульфированный полиэтилен 15, толуол 85 и углеродные волокна 1-3. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675558
Дата охранного документа: 19.12.2018
21.12.2018
№218.016.aa2a

Состав для огнезащитных покрытий резин

Изобретение относится к области получения огнезащитных покрытий на основе полимерного связующего и может найти применение в резинотехнической промышленности. Состав для огнезащитных покрытий включает, мас.ч.: хлорсульфированный полиэтилен 15, толуол 85 и микроуглеродные волокна 1-5, полученные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675575
Дата охранного документа: 19.12.2018
16.01.2019
№219.016.afd8

Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой промышленности и может быть использовано в резиновой промышленности при склеивании вулканизованных резин на основе различных каучуков друг с другом. Композиция включает компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: хлоропреновый каучук наирит ДП (90,00),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677175
Дата охранного документа: 15.01.2019
16.01.2019
№219.016.b03a

Эластомерная композиция на основе бутадиен-нитрильного каучука

Изобретение относится к области эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильных каучуков, которые можно использовать в резинотехнических изделиях, обладающих стойкостью к действию нефти и продуктов ее переработки, в отраслях промышленности, где необходима маслобензостойкость и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677211
Дата охранного документа: 15.01.2019
Showing 51-59 of 59 items.
04.07.2020
№220.018.2e4c

Способ получения углеграфитового композиционного материала

Изобретение относится к углеграфитовым композиционным материалам, имеющим высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ включает вакуумную дегазацию пористой заготовки в растворе электролита, покрытие пористой заготовки гальваническим никелевым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725518
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2e67

Способ получения углеграфитового композиционного материала

Изобретение относится к получению углеграфитового композиционного материала, имеющего высокую электропроводность, антифрикционные свойства и стойкость в агрессивных средах. Способ включает вакуумную дегазацию пористой заготовки в растворе электролита, покрытие пористой заготовки гальваническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725524
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2e84

Способ получения углеграфитового композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения углеграфитового композиционного материала, имеющего высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах. Способ получения углеграфитового композиционного материала включает вакуумную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725522
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2e95

Способ изготовления композиционных материалов

Изобретение относится к получению композиционных материалов пропиткой пористого углеграфитового каркаса, обладающих высокой электропроводностью, антифрикционными свойствами, стойкостью в агрессивных средах. Проводят вакуумную дегазацию пористой углеграфитовой заготовки в расплаве матричного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725531
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2ead

Способ изготовления композиционных материалов

Изобретение относится к получению композиционных материалов пропиткой пористого углеграфитового каркаса. Проводят вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава алюминия в отдельной емкости, установленной на вибростоле с обеспечением вибровакуумирования заготовки в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725529
Дата охранного документа: 02.07.2020
12.04.2023
№223.018.432e

Способ получения углеграфитового композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса, имеющих высокую электропроводность, антифрикционные свойства, стойкость в агрессивных средах Технический результат достигается в способе получения углеграфитового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793591
Дата охранного документа: 04.04.2023
12.04.2023
№223.018.43b9

Композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами включает матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель. Упрочнитель выполнен в виде армирующих волокон. Матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7. Армирующие волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793673
Дата охранного документа: 04.04.2023
12.04.2023
№223.018.43ca

Композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами включает матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель. Упрочнитель выполнен в виде армирующих волокон. Матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7. Армирующие волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793676
Дата охранного документа: 04.04.2023
12.04.2023
№223.018.43f6

Композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии. Композиционный материал на основе алюминиевого сплава с армирующими волокнами включает матрицу из алюминиевого сплава и упрочнитель. Упрочнитель выполнен в виде армирующих волокон. Матрица выполнена из алюминиевого сплава АК7. Армирующие волокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793674
Дата охранного документа: 04.04.2023
+ добавить свой РИД