×
29.05.2018
218.016.5414

Результат интеллектуальной деятельности: СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению композиционных материалов, и может быть использовано для получения композиционных материалов с повышенными антифрикционными свойствами, а также материалов электротехнического назначения, щеток, вставок пантографов, токосъемников. Способ получения сплава на основе алюминия для изготовления композиционных материалов с углеграфитовым каркасом включает расплавление алюминия и введение в расплав цинка, никеля и хрома, при этом цинк, никель и хром вводят в расплав в виде предварительно подготовленной комплексной легирующей добавки в массовом отношении алюминий:комплексная легирующая добавка равном 11,7-12,7:2-3 при следующем соотношении легирующих компонентов в комплексной добавке, мас.%: цинк 87,8-95,6, никель 3,7-7,3, хром 0,7-4,9. Техническим результатом изобретения является повышение проникающей способности сплава, прочности сцепления между сплавом и армирующим каркасом и, соответственно, повышение качества композиционного материала. 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии и получения композиционных материалов и отливок. Может быть использовано для получения пропиткой безгазостатным способом композиционных материалов (КМ), имеющих пористый углеграфитовый каркас, в качестве композиционных материалов с повышенными антифрикционными свойствами, а также материалов электротехнического назначения, щеток, вставок пантографов, токосъемников.

Известны сплавы на основе алюминия [Патент RU №2570264, МПК С22С 21/00, опубл. 10.12.2015; Патент RU №2458171, МПК С22С 21/04, опубл. 10.08.2012; Патент RU №2385358, МПК С22С 21/04, опубл. 27.03.2010], в которых подбор легирующих компонентов для обеспечения химического состава данных сплавов предполагает значительное снижение коэффициента термического расширения (КТР) сплава.

Недостатком данных сплавов является недостаточная проникающая способность сплава и, как следствие, невысокая степень заполнения пор углеграфитового каркаса сплавом.

Известен матричный сплав на основе алюминия для получения композиционных материалов (КМ) методом пропитки и изготовления деталей, работающих в агрессивных средах. Сплав имеет следующий химический состав (масс. %): кремний 11,0-13,0; никель 0,5-3,0; хром 0,5-2,0; свинец 0,1-1,5; ванадий 0,01-0,30; алюминий - остальное [Патент RU №2555737, МПК С22С 21/02, С22С 49/06, С22С 101/10, опубл. 10.07.2015]. Данный термостойкий сплав на основе алюминия предназначен для получения композитов методом безгазостатной пропитки пористых материалов. Сплав отличается тем, что имеет большое содержание кремния и обладает высокими литейными свойствами.

Технический результат достигается в способе получения сплава на основе алюминия для изготовления композиционных материалов с углеграфитовым каркасом, включающем расплавление алюминия и введение в расплав цинка, никеля и хрома, при этом цинк, никель и хром вводят в расплав в виде предварительно подготовленной комплексной легирующей добавки в массовом отношении алюминий:комплексная легирующая добавка равном 11,7-12,7:2-3 при следующем соотношении легирующих компонентов в комплексной добавке, масс. %: цинк 87,8-95,6; никель 3,7-7,3; хром 0,7-4,9.

Сущность изобретения заключается в использовании легирующих металлов в виде комплексной добавки, которая готовится предварительно из цинка, никеля и хрома в заявленных процентных соотношениях.

Ввод легирующих добавок в виде комплексной добавки обеспечивает лучшее усвоение элементов основой сплава для обеспечения заданного химического состава, и, как следствие, увеличение проникающей способности сплава и повышения качества готового КМ.

Кроме этого, комплексная легирующая добавка отвечает вопросам безопасности производства сплава (пироэффект при вводе цинка на высоких температурах).

Введение в состав сплава комплексной легирующей добавки в заявленных отношениях к алюминиевой основе значительно улучшает его проникающую способность по отношению к углеграфитовому каркасу за счет снижения поверхностного натяжения сплава алюминия, снижения его краевого угла смачивания, а также за счет повышения работы адгезии на межфазной границе и увеличения коэффициента термического расширения сплава, также позволяет осуществлять влияние на физический контакт по всей поверхности раздела фаз, то есть улучшить прочность сцепления данного сплава с углеграфитовым каркасом.

Введение в состав сплава комплексной легирующей добавки в количестве, меньшем по отношению к алюминию, чем заявлено, не оказывает значительного эффекта на "пропитывающие" свойства сплава, и, в частности, на минимальное увеличение коэффициента термического расширения, поэтому является нецелесообразным.

Введение в состав сплава комплексной легирующей добавки в количестве, большем по отношению к алюминию, чем заявлено, приводит к увеличению степени образования интерметаллидных фаз в сплаве ввиду большого количества примесей, что пагубно воздействует на его свойства. А также вынуждает использовать в большем количестве дорогостоящие легирующие элементы (никель, хром) для увеличения прочности сцепления сплава с углеграфитовым каркасом.

Введение в состав сплава алюминия комплексной легирующей добавки с массовым отношением 11,7-12,7:2-3 соответственно приводит к существенному повышению прочности матричного сплава вследствие увеличения его коррозионной стойкости и высокой стойкости к окислению.

Предлагаемый сплав обеспечивает более высокую прочность и заполняемость открытых пор углеграфита, чем известные сплавы.

Примеры конкретных составов сплава приведены в таблице 1.

ПРИМЕР приготовления сплава на основе алюминия для получения композиционных материалов (по примеру 2).

Одновременно с расплавлением 260 г алюминия А97 (ГОСТ 11069-2001) до температуры 950°С в печи в первом герметичном устройстве во втором герметичном устройстве (меньшего объема) готовят комплексную легирующую добавку.

Для этого в герметичное устройство меньшего объема, нагретое до 400°С (внутренний объем устройства рассчитан на 45 г по цинку), заливают 40 г расплавленного цинка, затем туда же добавляют 3,35 г нихромовой лигатуры Х20Н80 (ГОСТ 8803-89), с содержанием хрома 20 масс. %, никеля 80 масс. %), фракции 1×1×1 мм.

Герметичное устройство меньшего объема представляет собой емкость, выполненную из Стали 45, состоящую из стакана, крышки, пробки типа усеченный конус и клина, внутренняя поверхность которой позволяет заливать металл таким образом, чтобы он сам вытеснял воздух из устройства. Внешняя сторона крышки позволяет ее герметично закрывать (после заливки металла) без доступа воздуха. Внутренний объем устройства через литейную воронку связан с атмосферой. Воронка после заливки металла герметизируется конусной металлической пробкой из Стали 45 и расклинивается через отверстия в крышке и пробке.

После герметизации устройство устанавливается в печь при температуре 950°С на 60 мин. Через час готовая комплексная легирующая добавка, состоящая из цинка, никеля и хрома, после снижения температуры до 480°С и снятия клина и пробки переливается в первую герметичную емкость с алюминием А97 (ГОСТ 11069-2001). Далее, после герметизации, эта емкость ставится в печь при температуре 950°С на 60 мин.

ПРИМЕР приготовления композиционных материалов (КМ).

Для приготовления КМ изготавливались углеграфитовые образцы сечением 15×15 мм и длиной 30 мм, которые пропитывались безгазостатным способом полученным сплавом при температуре 800°С и давлении 15 МПа.

После пропитки из образцов изготавливали шлифы и исследовали их на цифровом микроскопе OlympusBX61 при различных увеличениях.

В качестве технологических характеристик сплава исследовались его плотность, твердость, прочность на сжатие, поверхностное натяжение, коэффициент термического расширения, удельная электрическая проводимость.

В качестве технологических характеристик КМ исследовалась прочность на сжатие и плотность.

Прочность сплава и КМ на сжатие определялась на цилиндрических образцах диаметром 20±0,2 мм и высотой 20 мм при настройке разрывной машины на нагрузку 10000 Н.

Для определения поверхностного натяжения сплавов изготавливались углеграфитовые подложки, на которые помещались навески сплава. Подложки с навесками помещались в алундовую лодочку и затем в кварцевую трубку для нагрева в печи. После по контуру капли рассчитывали поверхностное натяжение методом Дарси.

Плотность КМ определялась как процент заполнения открытых пор. Объем открытых пор определялся на образцах, предварительно пропитанных водой, с последующим определением веса и объема заполнившей образец воды.

Твердость матричного сплава определялась на цилиндрических образцах диаметром 20±0,2 мм и высотой 20 мм на прессе Бринелля.

Удельная электрическая проводимость матричных сплавов определялась на цилиндрических образцах диаметром 22 мм и высотой 5 мм вихретоковым методом на приборе «Вихрь-АМ» по ГОСТ 27333-87 после предварительной подготовки образцов по ГОСТ 193-79.

Коэффициент термического расширения сплава определяли по ГОСТ 16817-71. Металлический расплав заливался в полость формы, где фиксировалось его расширение с помощью высокочувствительного индикатора ИЧ с делением шкалы 0,01 мм.

Результаты исследований свойств сплавов и полученных КМ приведены в таблице 2.

Таким образом, сплав на основе алюминия для получения композиционных материалов, содержащий комплексную легирующую добавку из цинка, никеля и хрома в массовом отношении алюминий : комплексная легирующая добавка равном 11,7-12,7:2-3, при заявленном соотношении легирующих компонентов в комплексной добавке обладает повышенной проникающей способностью, прочностью сцепления (связи) между сплавом и армирующим каркасом и, соответственно, способствует повышению качества композиционного материала.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 51-60 из 362.
29.12.2017
№217.015.f3fd

Способ получения композиции для маслобензиностойкого пластиката

Изобретение относится к области полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления кабельного пластиката. Осуществляют смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы. Смешение компонентов смеси ведут при нормальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637910
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f475

Фторсодержащая полиамидная композиция с пониженной горючестью

Изобретение относится к композиционным материалам с пониженной горючестью, включающим полимерную основу и наполнитель (антипирен), и может быть использовано для производства формованных изделий. Композиция включает полиамид ПА-6 и смесь антипиренов, состоящую из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637955
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f48f

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: 0002637932
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f4bf

Способ получения композиции для трудногорючего пластиката

Изобретение относится к области полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления кабельного пластиката. Осуществляют смешение поливинилхлорида, диоктилфталата, стеарата кальция, трехосновного сульфата свинца, эпоксидной смолы, дифенилолпропана, добавление в смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637951
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f4f7

Композиция для маслобензиностойкого пластиката

Изобретение относится к области полимерной промышленности и может быть использовано для изготовления кабельного пластиката. Композиция для кабельного пластиката содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ч: поливинилхлорид эмульсионный ЕП 6602-С (100,0); эпоксидная смола ЭД-20 (10,0);...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637950
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f635

Способ получения меланина из лузги подсолнечника

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения меланина из лузги подсолнечника. Способ получения меланина из лузги подсолнечника, включающий промывание водой неизмельченной лузги подсолнечника, сушку, измельчение, экстрагирование раствором гидроксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637646
Дата охранного документа: 05.12.2017
29.12.2017
№217.015.f9f3

Способ автоматического ограничения скорости автомобиля

Изобретение относится к технике автоматического управления ограничением скорости движения транспортных средств. При осуществлении способа автоматического ограничения скорости автомобиля задают допускаемую скорость движения. Сравнивают с допускаемой скоростью движения фактическую скорость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639934
Дата охранного документа: 25.12.2017
19.01.2018
№218.016.00a2

Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с полифторалкильными группами

Изобретение относится к способу получения модифицированного монтмориллонита. Способ получения органомодифицированного монтмориллонита с полифторалкильными группами включает обработку природного монтмориллонита смесью 1,1,3-тригидроперфторпропанола-1, 1,1,5-тригидроперфторпентанола-1 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629300
Дата охранного документа: 28.08.2017
19.01.2018
№218.016.0137

Способ получения вторичных аминов

Изобретение относится к улучшенному способу получения вторичных аминов, в частности к способу получения вторичных насыщенных аминов, восстановительным аминированием нитрилов при нагревании. Полученные амины находят применение как полупродукты в органическом синтезе и для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629771
Дата охранного документа: 04.09.2017
19.01.2018
№218.016.014d

Способ получения фотополимеризующейся композиции

Настоящее изобретение относится к способу изготовления полимер-мономерной композиции, которая может использоваться для получения неокрашенных оптически прозрачных материалов с пониженной горючестью и высокой адгезией к силикатным стеклам. Описан способ получения фотополимеризующейся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629769
Дата охранного документа: 04.09.2017
Показаны записи 51-59 из 59.
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
№223.018.43ea

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: 0002793675
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