×
29.03.2019
219.016.f185

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению тугоплавких, стойких к удару композиционных материалов с интерметаллидной матрицей, используемых в авиационной, космической, судостроительной и других областях промышленности. Собирают пакет из слоев фольги из одного или более металлов, выбранных из группы Ti, Ni, V, Fe или их сплавов, на верхнюю и нижнюю сторону каждого слоя которой предварительно наносят покрытие из порошка Al или его сплава методом холодного газодинамического напыления, и прессуют пакет при температуре и давлении, необходимых для получения интерметаллидного соединения. Обеспечивается достижение высокого уровня выхода годного с минимальным временем формирования материала. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения тугоплавких, стойких к удару композиционных материалов с интерметаллидной матрицей, используемых в авиационной, космической, судостроительной и других областях промышленности.

Развитие современной техники выдвигает на первый план задачу получения материалов, способных объединить такие разные свойства, как твердость, прочность и пластичность, в сочетании с малым удельным весом.

Известен способ получения композиционного материала с металлической или интерметаллидной матрицей, включающий приготовление исходной заготовки из порошковых материалов, ее механическую обработку в мельнице, нагрев исходной заготовки до температуры начала экзотермической реакции и последующую кристаллизацию (Патент РФ №2263089).

Однако данный способ разработан для получения анизотропной структуры и использует в качестве исходных компонентов порошковые материалы, поэтому зоны металла и интерметаллида расположены не слоями, а в виде отдельных включений, в результате чего получаемый материал не будет обладать противоударными свойствами.

Известен способ получения изделия из композиционного материала на основе интерметаллидной матрицы, армированной монокристаллическими керамическими пластинами. Способ включает сборку покрытых слоями первого и второго металлов монокристаллических керамических пластин в чередующемся порядке в слоистую заготовку и нагрев полученной заготовки до температуры, при которой металлические слои на керамических пластинах образуют между собой интерметаллидное соединение. В зависимости от требуемого состава интерметаллида, между пластинами можно дополнительно размещать слои фольги одного из металлов. В результате изделие содержит интерметаллидную матрицу и жаропрочный керамический упрочнитель в виде чередующихся слоев (Патент РФ №2283727).

Недостатком данного способа является то, что получаемому материалу трудно придать сложную форму, так как керамические пластины не поддаются пластической деформации, что ограничивает область их применения.

Известен способ получения интерметаллидного композиционного материала с возможностью получения разнообразных сложных форм и регулирования состава, по которому металлическую фольгу разных металлов (например, 100 слоев титановой фольги и 100 слоев никелевой фольги) укладывают в чередующемся порядке и полученную слоистую заготовку подвергают прессованию при высокой или низкой температуре с последующим диффузионным отжигом при 950°С в течение 8 часов (Заявка JP №1031938).

Недостатком данного способа является то, что получаемый в результате материал не имеет слоистую структуру, а представляет собой интерметаллид. Кроме того, необходимое время его обработки достаточно длительное, поэтому материал будет дорогим, а производительность способа низкой.

За прототип принят способ получения композиционного материала с интерметаллидной матрицей, включающий сборку в пакет чередующихся слоев фольги первого металла, такого как Ti, Ni, V, Fe, и фольги второго металла, такого как алюминий и его сплавы, способного образовывать с первым металлом интерметаллидное соединение, с последующим прессованием полученной исходной заготовки в механическом прессе при определенных температуре и давлении в течение времени не менее 10 часов, в результате чего второй металл (алюминий) полностью реагирует с первым и становится зоной интерметаллидного соединения, а итоговый материал представляет собой монолитный материал, в котором зоны первого металла (например, титана) чередуются с интерметаллидными зонами (алюминидом титана) (Патент США №6357332).

Недостатком этого способа является сложность и технологическая длительность, необходимая для полного проведения твердофазной диффузии исходных материалов, в результате чего стоимость такого материала будет очень высокой, а технологический процесс неоправданно длительным. При формировании материала таким способом возможно очаговое схватывание по границе раздела слоев, что характеризует резкое снижение свойств конечного продукта. Также существует возможность окисления титановой фольги и, как следствие, получения дефектного материала.

Технической задачей данного изобретения является изыскание простого способа получения тугоплавкого, стойкого к удару композиционного материала, состоящего из слоев металла и интерметаллида, достижение высокого уровня выхода годного с минимальным временем формирования материала.

Для достижения поставленной задачи предложен способ получения композиционного материала, включающий сборку пакета, состоящего из слоев, выполненных в виде фольги из одного или более металлов, выбранных из группы Ti, Ni, V, Fe или их сплавов, и последующее прессование пакета при температуре и давлении, необходимых для получения интерметаллидного соединения, отличающийся тем, что на верхнюю и нижнюю сторону каждого слоя фольги предварительно наносят покрытие из порошка Al или его сплава методом холодного газодинамического напыления.

Существенным отличием является то, что вместо фольги второго металла, такого как алюминий и его сплавы, используют порошок алюминия или его сплава, который наносится на поверхность фольги металла, такого как Ti, Ni, V, Fe или их сплавы холодным газодинамическим напылением. При этом за счет нанесения алюминиевого порошка или его сплава на поверхность фольги из указанного металла образуется металлическая связь по границе раздела двух металлов, которая ведет к снижению времени формирования композиционного материала при прессовании. К тому же исключается необходимость в проведении подготовки поверхности фольги (механическая зачистка, химическое травление и т.д.), что в свою очередь упрощает технологический процесс, увеличивает начальную температуру прессования на (150-200)°С и, тем самым, сокращает производственный цикл. При этом размер порошка влияет только на толщину наносимого слоя. Выбор соотношений толщин матричного слоя и интерметаллидного слоя определяется на этапе формирования материала в зависимости от поставленной задачи. После чего производится сборка фольги с напыленным на них алюминием или алюминиевым сплавом, с последующим прессованием полученной исходной заготовки в прессе при определенной температуре и давлении в течение 3-4 часов, в результате чего алюминий полностью реагирует с металлом фольги и становится зоной инерметаллидного соединения, а итоговый материал представляет собой монолитный материал, в котором зоны металла фольги (Ti, Ni, V, Fe или их сплавы) чередуются с интерметаллидными зонами.

В итоге, благодаря нанесению на поверхность фольги из металла, такого как Ti, Ni, V, Fe или их сплавов порошка алюминия или его сплавов исключается возможность окисления поверхности фольги металла, формируется качественный контакт по всей поверхности раздела с последующим образованием интерметаллидного слоя при относительно малом времени прессования. При этом время использования полуфабриката увеличивается до 30 суток.

Пример 1

Получение композиционного материала состава Ti-TiAl.

Исходную титановую фольгу марки ВТ1-0 толщиной 0,02 мм покрывали с двух сторон слоем порошка алюминия толщиной 10-100 мкм методом холодного газодинамического напыления при Т<Токис. Нарезали 100 заготовок из указанной фольги марки ВТ1-0 размером 150×150 мм. Проводили их обезжиривание этиловым спиртом и сушку в сушильном шкафу при 120°С в течение 30 мин. Полученные заготовки укладывали в пакет и подвергали холодной штамповке для получения заготовки требуемой формы. Далее форму с отштампованной заготовкой нагревали и выдерживали при температуре 650°С в прессе под давлением в течение 180 минут и охлаждали до комнатной температуры. Полученный полуфабрикат извлекали из пресс-формы и подвергали механической доработке с торцов. При получении композиционного материала предложенным способом, выход годного составил 95%.

Пример 2

Получение композиционного материала состава Ni-NiAl.

Исходную никелевую фольгу толщиной 0,02 мм покрывали с двух сторон слоем порошка алюминиевого сплава марки Д16 толщиной 10-100 мкм. Нарезали 100 заготовок из указанной фольги размером 150×150 мм. Полученные заготовки укладывали в пакет и подвергали холодной штамповке для получения заготовки требуемой формы. Далее форму с отштампованной заготовкой нагревали, выдерживали при температуре 650°С в прессе под давлением в течение 40 минут и охлаждали до комнатной температуры. Полученный полуфабрикат извлекали из пресс-формы и подвергали механической доработке с торцов. При получении композиционного материала предложенным способом, выход годного составил 93%.

Пример 3

Получение гибридного композиционного материала состава Ti-TiAl-Ni-NiAl.

Исходную титановую фольгу марки ВТ1-0 толщиной 0,02 мм покрывали с двух сторон слоем порошка алюминия толщиной 10-100 мкм. Нарезали 50 заготовок из указанной фольги марки ВТ1-0 размером 150×150 мм. Исходную никелевую фольгу толщиной 0,02 мм покрывали с двух сторон слоем порошка алюминия толщиной 10-100 мкм. Нарезали 50 заготовок из указанной фольги размером 150×150 мм. Проводили их обезжиривание этиловым спиртом и сушку в сушильном шкафу при 120°С в течение 30 мин. Полученные заготовки укладывали в пакет и подвергали холодной штамповке для получения заготовки требуемой формы. Далее форму с отштампованной гибридной заготовкой нагревали, выдерживали при температуре 650°С в прессе под давлением в течение 180 минут и охлаждали до комнатной температуры. Полученный полуфабрикат извлекали из пресс-формы и подвергали механической доработке с торцов. При получении композиционного материала предложенным способом, выход годного составил 91%.

Пример 4 (по прототипу). Получение образца слоистого материала Ti-TiAl

Взяли 40 слоев фольги алюминия толщиной 0,025 мм и 40 слоев титановой фольги толщиной 0,125 мм. Уложили их в чередующемся порядке в форме механического пресса и производили постепенный нагрев заготовки до 600°С в присутствии атмосферных газов под давлением 4 МПа. Нагрев и выдержку проводили таким образом, чтобы не допустить разбрызгивания слоев алюминия: после 3 часов нагрева, когда алюминий начал размягчаться, давление уменьшили до 2 МПа, а температуру поднимали до 700°С. По истечении 10 часов давление вновь увеличили до 4 МПа, температуру - до 750°С, при этих условиях выдержали еще 4 часа. После 14 часов обработки образцу дали остыть под давлением. При получении композиционного материала известным способом, выход годного составил 85%.

Результаты свойств материалов, полученных по вышеописанным примерам, представлены в таблице.

Таблица свойств
Выход годного, % Время прессования, мин Характер формирования слоев
Пример 1 95 180 Сплошное
Пример 2 93 40 Сплошное
Пример 3 91 180 Сплошное
Пример 4 по прототипу 85 840 Очаговое

Таким образом, предложенный способ позволяет получать целый ряд металлических композиционных материалов с высоким уровнем твердости, прочности, пластичности, малым удельным весом, высоким уровнем выхода годного без применения специального оборудования и малом времени формирования слоевого композиционного материала. Применение предлагаемого способа позволит повысить качество и надежность изделий из МКМ.

Благодаря применению предложенного способа, можно получать целый ряд композиционных материалов с высоким сопротивлением удару.

Способ получения композиционного материала, включающий сборку пакета из слоев фольги из одного или более металлов, выбранных из группы Ti, Ni, V, Fe или их сплавов, и последующее прессование пакета при температуре и давлении, необходимых для образования интерметаллидного соединения, отличающийся тем, что предварительно на верхнюю и нижнюю сторону каждого слоя фольги наносят покрытие из порошка Al или его сплава методом холодного газодинамического напыления.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 360.
10.01.2013
№216.012.199b

Система включения фрикционной муфты зубчатого редуктора

Изобретение относится к области редукторостроения, а именно к системам включения фрикционных муфт зубчатого редуктора. Система включения фрикционной муфты содержит фрикционную муфту с гидравлическим управлением для соединения валов зубчатого редуктора, масляный картер, шестеренные насос смазки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472047
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.670a

Способ получения монокристаллических изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией

Изобретение относится к металлургии. Способ включает отливку монокристаллической заготовки произвольной кристаллографической ориентации, ее травление на макроструктуру, определение ориентации заготовки как угла между ее геометрической осью и плоскостью выбранной кристаллографической ориентации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492025
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
Показаны записи 1-10 из 13.
10.04.2013
№216.012.338c

Способ электрохимического получения композиционного никелевого покрытия с квазикристаллическими частицами

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для повышения износостойкости инструмента, снижения трения в подшипниках и в качестве защитных несмачиваемых покрытий в различных отраслях промышленности, в частности, для предотвращения обледенения проводов линий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478739
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.10.2013
№216.012.7a08

Алюмоматричный композиционный материал с борсодержащим наполнителем

Изобретение относится к области металлургии, в частности к содержащим бор алюмоматричным композиционным материалам, и может быть использовано при получении изделий, к которым предъявляются требования низкого удельного веса в сочетании со специальными свойствами, в частности высокий уровень...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496902
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.03.2014
№216.012.aea6

Волокнистый композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии, в частности к волокнистым композиционным материалам, армированным непрерывными волокнами оксида алюминия, и может быть использовано в качестве конструкционного материала в авиационной технике. Волокнистый композиционный материал представляет собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510425
Дата охранного документа: 27.03.2014
12.01.2017
№217.015.5e0e

Биоактиватор для выращивания хлореллы на основе квазикристалла системы al-cu-fe

Группа изобретений относится к биохимии. Предложен биоактиватор, способ повышения эффективности выращивания хлореллы и полотно биоактиватора для выращивания хлореллы. Биоактиватор представляет собой квазикристаллический материал системы Al-Cu-Fe. Способ включает размещение в среде инкубации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590694
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.6250

Способ получения квазикристаллического материала

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения порошка квазикристаллического материала системы Al-Cu-Fe включает перемешивание порошков алюминия, меди и железа при соотношении компонентов, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588957
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.9ae1

Способ получения полуфабриката для изготовления металлического композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения полуфабриката, состоящего из волокон тугоплавких соединений и напыленного на них матричного материала из титана и его сплавов, предназначенного для изготовления волокнистого композиционного материала, применяемого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610189
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.b2a4

Волокнистый композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии, в частности к волокнистым композиционным материалам, армированным непрерывными и дискретными волокнами оксида алюминия, предназначенным для использования в качестве конструкционного материала для изготовления изделий, таких как корпуса вентилятора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613830
Дата охранного документа: 21.03.2017
29.03.2019
№219.016.f154

Способ получения композиционного материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе интерметаллида Nb. Может быть использовано при изготовлении деталей для длительной эксплуатации при высоких температурах в условиях значительных механических и термических нагрузок, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393060
Дата охранного документа: 27.06.2010
29.03.2019
№219.016.f646

Состав для защитного покрытия

Изобретение относится к полимерным составам для получения защитных покрытий на основе эпоксидных связующих, для защиты конструкций из различных металлов и полимерных композиционных материалов. Состав включает: эпоксидную диановая смолу, полиамидный отвердитель, наполнители - мелкодисперсный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402585
Дата охранного документа: 27.10.2010
29.04.2019
№219.017.43a9

Пластичная смазка

Изобретение относится к пластичным антифрикционным смазкам, предназначенным для смазывания подшипников качения, работающих в условиях высоких нагрузок при низких и средних скоростях вращения в интервале температур от минус 40 до 120°С. Пластичная смазка включает основу, в качестве которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002414504
Дата охранного документа: 20.03.2011
+ добавить свой РИД