Способ получения композиционных материалов

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов, а в частности к производству слоистых композиционных материалов, содержащих слой пеноалюминия.

Известен способ получения слоистых композиционных материалов титан-пеноалюминий (И.С. Полькин / Пеноалюминий будущего - пенокомпозит // Технология легких сплавов №1-2 2008 г., с. 210-211), при котором композит пеноалюминий-титан получают совместной прокаткой пеноалюминия с тонким слоем титана. Наличие титанового слоя повышает механические свойства пеноалюминия. Однако недостатком данного способа является ограниченная номенклатура получаемых изделий, неоднородность пористости в слое пеноалюминия, что снижает качество композита и высокая трудоемкость процесса.

Известен также способ получения слоистых композиционных материалов, который принят за прототип (Способ получения композиционных материалов. Патент РФ №2562279. Зарегистрирован 11 августа 2015 г.), при котором слоистые композиционные материалы, содержащие слой пеноалюминия получают заливкой алюминиевого расплава формы, заполненной гранулами из водорастворимых солей и установленными листами из переходных металлов. Данный способ позволяет расширить номенклатуру получаемых сплавов, снизить трудоемкость и получать слой пеноалюминия с однородной пористостью. Недостатком данного способа является низкая прочность сцепления слоев композита из-за большой площади непропаев между слоями.

Техническим результатом, предлагаемого способа, является повышение прочности сцепления слоев композита за счет уменьшения площади непропаев между слоями.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что перегретый выше линии ликвидус алюминиевый расплав заливают в нагретую до той же температуры форму, заполненную водорастворимыми солями, и установленными листами из переходных металлов или сплавов на их основе, покрытых слоем активирующего флюса.

В отличие от прототипа перед установкой листы покрывают слоем алюминия или алюминиевых сплавов.

Такая совокупность новых признаков с известными позволяет повысить прочности сцепления слоев композита за счет уменьшения площади непропаев между слоями.

Приготавливают алюминиевый расплав и перегревают его выше температуры ликвидус. Расплав заливают в нагретую до той же температуры литейную форму. В литейную форму предварительно устанавливают листы переходных металлов или сплавов на их основе и засыпают гранулами из водорастворимых солей. Листы предварительно покрывают слоем алюминия или алюминиевых сплавов и активирующим флюсом. В качестве сплавов переходных металлов могут применять сплавы на основе железа, или меди, или никеля, или титана, или циркония.

После затвердевания композиционный материал извлекают из формы и помещают в воду. Гранулы растворяются в воде, образуя слой пеноалюминия в композиционном материале.

Предварительное нанесение слоя алюминия или алюминиевого сплава и флюсовая активация поверхности листов переходных металлов или сплавов на их основе, нагрев их до температуры заливки, обеспечивают адгезионную связь между слоями композита, повышает прочность сцепления и уменьшает площадь непропаев между слоями.

Примером применения предлагаемого способа является изготовление слоистого композиционного материала пеноалюминий-титан. Расплав из алюминия перегревают до 760°C.

В металлическую форму устанавливают титановые пластитны, покрытые известными способами слоем алюминия и активирующим флюсом системы KF-AlF₃ эвтектической концентрации. Между пластинами засыпают гранулы из хлористого натрия размером 2 мм и нагревают форму до температуры расплава. Форму с титановыми пластинами и гранулами заливают расплавленным алюминием и охлаждают до затвердевания. После затвердевания слоистый композит извлекают из формы и помещают в воду для растворения гранул из хлористого натрия.

При этом повышается прочность сцепления слоев композита за счет уменьшения площади непропаев между слоями композита.

Предлагаемый способ обеспечивает технический эффект и может быть осуществлен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.