Способ получения изделий из композиционного материала с металлической матрицей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 В 22 Е 3/26,ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕПАТЕНТУ Компан тер 05 них барьернь мере до части предусмот средств, 37 з. и, ф-лы, 8 и, яаяаееа ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72) Роберт Кэмпбелл Кан и РатнешКумар Двиведи (Ю)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗКОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ(57) Сущность изобретения: расплавленныйматричный металл контактирует с материалом-наполнителем или предварительно Изобретение относится к формованию металлических матричных композитных тел.Целью изобретения является снижение трудоемкости за счет возможности получения изделий сложной формы с заданными размерами.На фиг. 1 изображено слоистое изделие, в котором используются внешние герметизирующие средства, поперечное сечение; на фиг. 2 - слоистое изделие, которое используется для формирования металлического матричного компоэитного тела с внешней поверхнос 1 ью в виде сетки, поперечное сечение; на фиг. 3 - слоистая упаковка, которая используется для формирования металлического матричного компоэита с внутренней полостью сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг. 4 - слоистая упаковка, которая используется для образо(9) ( ) а сформованной заготовкой в присутствии реакционноспособной атмосферы по крайней мере на одном иэ этапов процесса, что позволяет осуществлять частично или полностью реакцло расплавленного матричного металла с реакционноспособной атмосферой, в результате чего расплавленный матричный металл пропитывает материал-наполнитель или предварительно сформованную заготовку эа счет частичного создания самогенерируемого вакуума. Такая самогенерируемая вакуумная пропитка реализуется беэ применения какого-либо внешнего давления или вакуума, Расплавленнь 1 й латричный металл пропитывает материал-наполнитель вплоть по крайней вания композитного тела сетчатого профиля с внутренними и внешним измерениями (О сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг. 5 - форма, которая используется для образования металлического матричного композитного тела сетчатого профиля, по-,3 дф перечное сечение; на фиг. 6 - слоевая упа- ЬЭ ковка, которую испол ьзуот для получения, (Я металлических матричных композитных тел сетчатого профиля, поперечное сечение, на фиг. 7 - слоевая разъемная пресс-форма, которую используют для получения металлических матричных композитных тел сетчатого профиля, поперечное сечение; на фиг, 8 - образец, поперечное сечение.На фиг, 1 показана укладка листов в пакет 10 для формирования металлического матричного композиционного материала по методике самОгенериру.ляго ввг, увала Р чвбарьерное средство длч остановки прспи. тывания матри нгого металла зд пределами желаегОЙ поверхности тела. При контакте реакционноспособной атмосферы с матричным металлом, который может бцть налит в НЕГРОНИЦДЕ)ЛЫй КОНтсйНЕР, 14/ЛИ НаПОЛНЯ ющий материал в условиях способа может бьгь созда; самогенерируемой вакуум, тем СсэМЬг, ЗЭСтаВЛЯЯ РДСГ)ЛДВЛЕННЫЙ МДТРИЧ- ный металл проникать в наполняющий гютеридл. Мгновенный способ избе ает необходимости сложных технологических стадий, 4 апр 14 глег), механической обработки форм слс)кных к 014 фигураций, сохранения ванн рас)лавленного металла, уддле 4 и 1 обРДЗОВаВШИХСс 2 КУКОГ ИЗ ФОРМ СЛОЖНГй КОН фигурации и т.д. Далее, перемещение и апол ня 1 ощего материала рдсплдвленн ым матричным металлом сущестгенно угленьщдется путем предусматривания стдбиль- НОГО КС 1 ТСИНЕРД, КОТОЬ 1 И НЕ Г 101 У)КД 1 ОГ В ванну с раплдвленньм летдллоКак Пскс)ЗДНО НЗ ФИГ, 2, ДЛЬТЕР;12)тс 4 ВНЫЕ слссьые струк) уры 20 глОГут б)ыть скОнстру Ироангл с Ля фо ргЛО ВЗ 4 ия С 1 орм 2(ОТОО 1." Э ОТ личдатся от формы;1 епроницде;Оо ксгте 1210)с 1, Гд(, нэГ 12)имеР, фОРмс) 21, 2;10- ощэя внутренние размеры, соответству 1 Г- Щ И О Ж О Л Д Е гЛ Ц М В 11 С Ш 14 И М Р сэ 3 М Е Р Д М металлического мдтриОго к 01 позит;юга компонента, подлежащего фарг 11)Ог)д 1 л, может бь,т 1 здпол 14 енэ матералом 1 дГ;олнителем 11, подлежащим пропитке, Здтел здполнеггнал напслнителем формд .1 можсг помещаться внутрь слоя 23, который прдк- ТИЧЕСКИ НЕПРОНИЦДЕМЫМ В ОТНОШЕНИИ ГРО ПитКИ РДСПЛДВЛЯЕМЫМ МатРИ 1 НЦМ 14 ЕТДЛЛОМ, Тс)КОЙ) НЕПРОНИЦсЗЕЬ 4 Ыг СЛОЙ МО х(ет, напри",лер, сОстОять из лобОГО подходящего барьера, например из оксида ДЛ 10 МИНИЯ С Мс.ЛЬ 1 М РОЗМЕРОМ ЧаСТИЦ. ПОДХО- дящиа фг)мь могут бь 1 ть изГОтовгены из ПОКРЫтык ИЛИ НЕПОКРЫТЫХ МЕтаЛЛОВ, НДГ 1 РИМЕР ИЗ 11 ЕРжса)0102,Е 2" Сто 11, ГРДфита, .ЕРД. МИКИ, КСРс 114 ИС 1 РСКИХ КО 2 ПОЗИТОВ, ГЛИНЫ, И)ТУКс)ТУГ)ОГО ГППСД, ЛитЬЯ ИЭ ОКСИДОВ ДЛЮ- миния и кремния или других огнеупорных материалов, которые составг 1 яют подходящие баоьерные средства с цельк) ингибировдния пропитки, либо они могу быть покрытыми, или подходящие барьернье средства могут рдзглещдт.Ся между формой и наполнителем, подле)кащигл прог 1 итке, Предпочтительно, чтобы Формы получали с ,чатам экономических требований и они моГут использовдтьс 1 повторно или Однок)дт;с, 1 огле этого, предпочтительно, чтобы с 1)О,"глц можно было леГко ,Ормсвзть с тем, ЧТООЫ ОНИ КопирОВдЛИ сгос)М ЖЕпаЕМОГО КОнечного композита, Хотя для неко прыхПРИМЕНЕНИЙ ФОРМЫ СОЕДИНЕНЫ С КОНс)сНЫМкомпоэитом и осгаются его частью, длябольшинства применений Формы, предпоч 5 тительно должны быть легко отделяемы иуддляемы из окончательно сформованногометаллического матричного композитноготела и не должны присоединяться к немуили реагировать с ним.10 После поглещения формы здполненнйзаполнителем в практические непроницаемый спой 23, графитовая фольга 22 или лгобой другой подходящий материал может, нонеобязательно, пома цаться над формой с15 тем, чтобы облегчить отделение формы иконочного композита от оставшегося матричного металла после окончания пропитки.Б последнее времг, материал 22 (4 апример,;рафитову)о фольгу) помещают между мат 20 ричным металлом 13 и формой 21 и в этомслучае должон быль обеспечен подходящийканал или пространство 21 с Цег 1 ЬО зффектив)юй прогитки материала-ндполнителя 11мсэт)ичным металлом 13,Г 3 дтем расгглд 2)лен 11 ьгй гэтрич 24 ый металл 13 выливдот нд пг)актически непроницаемый слой 23, форму 21 имдтериал-ндполнитель 11 и внешний герметик 14 образуется над расплавленным мат 30 ричным металлом 13 или внутреннийгерметик образуется между матричным метдллОм 13 и не 1)ОниЦаемым 1;О 1 тейнерсм12, Затем, в соответствии с методом изобретения слоистая композця 20 ПОмещается35 в воздушную атмосферу печи, Пропитка материала-наполнителя 11 внутри формы 21рдсплдвленнцм матричньм металлом 13осуществляется без пропитки практическинепроницаемого слоя 23 окруждОщего Фор 10 2,у 21.Согласно фиг, 3 элемент или сердечник31,:оторый непроницаем для расплавленного матричного металла, может выполнятьфункции барьера для определения формы"5 сформованного л 4 етдлл 2 чес 2(ого матричногокомпозитного компонентд, Непроницаемыйэлемент 31 может формироваться из любогоматериала, который практически не пропитывается в условиях процесса, Если элементг 0)О 31 подлежит удалению, то его следует выполнять из материала, который облегчаетудаление, например, с помощью физических, химических или мсханическихсредств, Как показано нд фиг, 4, такие барь 55 ерные элементы могут образовывать лищьодну четко определенную границу компонента подлежащего формовдни 10, С другойстороны, для получения сложных форм можег использоваться таких элементов. Подходящие материалы для Глрье)1 ыхмас,ч, воды. Такую барьерную смесь после обеспенивания и деаэрации наливали на копии основной части и давали затвердевать в течение 2 ч при комнатной темпеаатуре, Через 2 ч избыток воды из барьерной смесивыливали и копии основной часги, окруженные бэрьерныл 1 И формами, помещали о холодильник и выдерживали 8 ч при -18 С. Копии основной части. окруженные барьерными формами, затем помещали на 1 ч о печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой, имеющей температуру 1000" С. После извлечения из печи копии основной части измельчали и остатки парашка этих копий выдували из внутрен)1 ей части барьерных форм 21, Покровная смесь, содержащэя 50 мась коллоидного вермикулита и около 50 мас.о 1 ь водызатем перелиоалэсь о барьерные формы, Такая покровная смесь пребывала о обожженных барьерных формах 21 2 мин и затем ее выливали, после чего на барьерных формах 21 образооывалось покрытие 25. Затем покрытие барьерные средства 21 помещали на 2 ч в печь при 110 С, Через 2 ч пребывания при указанной температуре покрытие барьерные средства 21 обжигали при 1000 С о течение 1 ч,Затем три покрытых барьерных формы 21 помещали о непроницаемый контейнер 12, сконструированный из нержавеющей стали типа 304 толщиной 1,1) мм с о 11 утрен 3035 4050 55 схематический поперечный разрез слоеоой упаковки, аналогичной той, что исгользооали для получения металлических ма)ричных композитных тел с формой, близкой к сетчатой, 5Негативную каучуковую форл 1 у из основной части получали заливкой фармую щего каучукового соединения вокруг основной части. После достаточного схоаты" вания негативной каучуковой формы, три 10 копии основной части отливки из негативной каучуковой формы с использовэ)гием смеси, содержащей 5 мас. полиоинилацетатного клея, примерно ба гипса, примерно 26; водц и около 63 А 20 з (грит 500), Ка пии основной части, содержащиеся внутри негативных каучуковых форм, помещали о холодильник при температуре -18 С, Через 2 ч при -18 С негативные каучукаоые формы и копии основной части разделяли. Затем 20 такие копии сушили в воздушной печи при 46 С, После достаточной сушки копии Опрыскивали с получением двух покрытий серебряной краски,После формирования копий основной 25 части и их окраски формировали три барьерных формы 21 путем смешивания 1 мас. ч. коллоидного оксида кремния, 2 мас. ч. (500 грит) А 120 з, 1 мас,ч. Р 20 грит) А 120 з и 0,2 ним диом 3;1 ро;4 3 дюйма 17 мм) и 11 с)ТОЙ 3,25,лОй)иа 183 м). Пространство между покрытыми барьерными средствами 21 и контейнерам из 1 ер;ка 1)екицсй стали 12 затем заполняли слоем 23, годержэщим грит А 202 38 Алундум от Нортон Ко.). Одну борьерну)о фо 1)му 2 заполняли лэтериалОл 1-апалнитРлем 11, оклю 1 ающим ооло 50;ь (54 грит) А 120 з и 50 м"-., ", (90 грит) А 120 з (Оба оРО 10 стлэ 38 Алунд)ъ,гртон Ко.), Втору 0 барьерную форму 21 заполн ли материаламэгОлнителал), вкл)"Л 1 а Гци 11 50 мас,% А 20 з и в кэчегтое остаткаГО 2. а третью барьерную форму 21 заполняли смесью материала-нэполнителя 11 годержащей 98 мас,щ(220 грит) А 1"0; 12 л)ас., паргкоОбраэного лагния с размером частиц - 325 ррРьЗатем ках.дую из барьерных фарм 21, Злпалненную матРриэлам-наполнителем, накрывали куском графитооой фольги 22. Матричный металл 13, содержащий выпу-. скаемый промышленностью алюминиевый сплав маГ)ки 6061, и 2 лас,"ь "."агния, сплэоленнагг с ним, рас 13 ла 1)ля)и и примерна 270 г гакой смеси заливали и Оонтейнер из нержд)ею 1:фРЙ с али 12 и на б)р.+е 1)нь 1 е формы, злпалненныо мате. алак-нлпалнителем, Да 51 ее, нэ рэсп 11 эолоны" ,3 )ичны 11 мГ талл заливали парашкаабраэнцй В 203 и слаеоуО .пэкаокч 40 помг)1 лл о пеь сапратиоле 3 ия с Раэду 1 Ной атмосферой, име 1 ощую температуру 9005 Нэ плэоление порашкоабпээнгГа 820, тое)аоалась Около 15 мин 13)и этом происходила дегэзация и образооа)ние газонепронииагмаго герметика 14. Слоеоуо упакс)оку 40 оь 1 дерхноэли при 900 ОС еще 2 ч ГОсле чего слоеоую упэковку 40 и )е садерж 11 мое вынимали из печи и помегцал на охладэемую водой медную плиту г, целью непосредгтэенно о отоердевания металлических матричных композитов,При комнатной темпРратура контейнер иэ непжаоеющей стали 1 оь 1 резали из отоержденного остэтачнога матричного металла и покрытых барьерных форм. Было устанпвле 30, чта ка)к 53 ая ОРкци 5 Г 1)афитавОй лен гы 22 Облегчает отде)Рие каркаса мат-, ричного металла от каждого нз таеобразооаоо 1 ихся металлически матаичных композитных шариковых кллпэнао, Кроме того, было установлено, что матричный меалл 13; е проп 1 Г ь осет слои 231 з=00 Грит А 120, Зэтсм поУ,;)ытые барьер;3 ые б ормы 21 ГОмещзл. о пегкоструйк" ,и Г)01,рУтыР барьерные формы 1 абрэбэтыоа 51 струей песка с Оарэзаоэ ниам рех шс 1)О 1 ых клоп 1 д) сетчатой фап.41, состоя.,их из алОл;ин 1 г 13 ОО матри;ного ка: повит, 27Г 1 р и м е р 2, В этом примере деРлнстрируется метод негативного .о)Мананля сзакрытой поверхностью, и редндзндце)ныйдля формирования композитных тел сетчдТОГО или близкОГО к нему ПГ)аф(л/1 Я слОжнОЙгформы, и результате применеция мегодикисамогенерируемого вакуума с использованием бранзовага матричного м)агеридлэ,ЗкспериРлеТальн),1 ме Гдики былипрактически теми же, что использовали впримере 1 за исклочением того, что использавали другой мдтрич)11(Ч металл. те)лпердтуру обраоо./ки. Зкспери/лентдль)дяслоеная упаковка 10, используемая в приглере 2, была тако)й же, что показана нд Г)ИГ, 4, 15ЬГ)аизавый мэтр 1 чньЙ Р 1 етдл/1 13 саде)ке/1мэ) ") 0,5 ) Г е, 0 5 -, /), 1 в ,;1)е 1 в(ос Галь)ОГО ка)лпаентдмедь. 1.01 те)1 Нериз(еркавеОецей сал 12 имел внутГе 1 нийдиаметр 11 ЯЗ дюйма 41 мм) и гнлсо/у около 202,63 дайм б 7 мм), ГЛдтер(дл-н )полнитель11 паеДст с)/1 Ял собой 00 Ц)т ИОзЕ 1./)/)ундум, 1.10тон Р).), Слоеву)о упгн(анку 10 вгечеР/ие 2 5 ц выд( ркивали ;ри 1100 С лГаПСЦ 5 СОНГ)0/ЬВ/10-ИЯ С ПОЗДУ 11)СЛ ,),ЛС)Е"фрой перед ем, ) эк о:д непосГ)"/1 с)1 ецоотвердендлд нд ахлджддамай порой )лсц)Г)й11/ите,Г ри КОР 1 Н тна) Те/лгердгуГс с/10:цоупаковку 10 разбирали и, кдк н прим:;рГ. 1, 30устдидв/)11 е)/1, Г/с грайиговд/ фоль(э 22об/)егцдет отдаление каркас; 1)атГцниагметалла бб аг иовага матричного КОР,)Ози Гнаго шдГ)асаго к/дпд 1(д )3, Г,.)м(; тога, было91установлена, цто матричный ме-)длл 1: ее Опропитывает слой 23 из гонта ИОд 500Затсм покрытую бдрьерную фор(лу 21 палеЦали в цескоструР;у и пакрытуо б)оьеан,)10Обо/;очку 21 абрабдтывдли стГуэ .Я;), нрезультате чего получали шдрогюй клэг)ди 40сетчдтОГО ц)Офи/1 я, ссстОЯЩ 1 й и бооцэова"го матдллическаго мэтр),чна(а ) лпоэитд,ТакиРл Об)азам, этОт Гример иллОстр)ируеттат факт, ПО те,".Ие рээли(ные 1 дтеГИдлы,кдк очень тонкие слои, графитсвые,"этери- )длы и сняэ(РПею малхаза)1/истые пГ 0)/ки,могут выпал) Ять функции барьерного 11 дтдридла в ходе образования б)рснзо 1(х /лдтрицных композитных тел методом)." есдмогенериругмого вакуума. аП р и м е р ы 3-4. В этих примерах демонстрируютсл методы положите)л;Ого фсрмовдния с Открытой повар:10,тьО,предназначенные для 1)аг/Р(и.;.)Г)эн) г меТЭЛЛИЧЕСКИХ РЛДГРИЧНЫХ КО)1 ПО,".)1) Х ТЕ/сетчатого, или близкога к ц),у г)Г)о 1/1:,имсцагдих сло.(нуО о)Му с испо )взад-иием метода сд)логане)р)уе)10)го ,)кууГ 1/), Гэпр/цл/ъГ)дх 3 и 4 пг;,:Г)1)дет я ),ппг)ьзод-;нидл/оминиевого Р(дтри НаО ме 1/)/1 д, бран зэвоГа мдтрицис)го ме галла, со/Гне)с;Г и. но, с цель;а цлуцен)ля двух Рлеге)Г,/)1 );ких мдтГ)инны. композитных. н)етер)н 1 з основной асти. ИР(е 01 е ннеш 1)ий диаметр 1, д 1 айма ЕЗ( )1 м) и максимальную толЦин у около 0,.4 дк)и)(д ),10 мм). )Ксцеримеительиые с/н)евые уг)аковки используемые н примерах 3 и 4 бь(ли теми же. чта покдзань) на фиг 2,Иг(ТивцуО каучукову)о форму готовили из Основной части пут(.м заливки каучукового фор)лу;Одега соединения око/а 1 мас.ч. активатора и окало 10 мас.ч, кдучукаваго Основе)ниЯ (еОкруг Основной чгсти). После достэт)чнаго атвердендиия кауцуковой формы основную часть и отрицательную каучуковв )/10 4 О Г)му ) э,) /(ел я/ и и ат)и цдтол ь ную кдуцуковук) формудважды покрывэли путем )пре)скиваР)ия сухим смазочным средством )э основе фтаруглеродд, Затем полокительиую кдучуколуо форму ат/11 вд/и из отрицд/Ы 011 ДУБКОВО 1;1 ОРМЫ, ВУГ)ОЛНСЦ 1 НОЙ также из формуиле/0 каучука С 1- 1000. Пас)с;.ГгТон;о"а их схндтыпдния по/)О1- гол.,Ну)0 кдучукову форму уддляли;з огрицдгельной Одуукагой формы и;)осле этаг ИсГ 10/ ьзовд/)и для фармиравд 11 ия двух Г)е)рь)ан:-.; )Ор/л 1 длл соответстнуои(их;)арво;)нь(: формы 21 формирогьзли пуГе см)1 Ие/Ня примерно 1 мас ч. Каллодиого Окс(1 дд кремния. 2 Р 1 дс,ц, Е 500 грит) И,О , ) Еле)с,", (200 грит) /),1 рОЗ )л О,/ мдс.1, лады, Т;Ку)О с/есь после ОбесгеИв)ния и ,/(ед )р;рован)ля разливали ндд положительцои кдучукг)нои )Ормаи и давали эдтвеГ)деь и те Он 10 2 ц ПГи КОР 1 ндтной ТЕРЛПЕрдтурв, ЧарЕЗ 2 Ч ИЗбмтаК Вадц С Затеедв.1 Е 1 СРЕСИ СлГ)д/1 И И ПОЛОЖИТЕльну)а каучуковую форму с баоьерным срРлое)о н 1 ым Рлдтеридлам ПОРлещ(Ли в холодильник при температуре - 1("С на 8 ч, =дтеРл полакителея/ую кдучуковуа форму )тдел 51 ли ат кдждг)й здмаракениай 1 дрьер;Ой формы 21 и каждуо барьернуа форму 21 помешали в печь сопротивления с воздушной атмосферой при 1000"С на 1 ч. Покравндя сР(есь содержалд 50 )о калгсиднаГО нермикулитд и 50") воды и ее цо: /(1)али н полость,якдай барьерной формы .". Пакровной смеси давали находиться в обаж)каинь)х бдрьсаных )Ормах 21 в течение 2 Р 1 н:д затем дыг)ивали, придем в течение этага;ремеи в 1 Оласти каждой Од)1(рная )р м )2 1 0Г Г) 3 0 н).) в д / О с ь ( 0 к р ы т и е .,Ц д /) е е покаь ы(, сарьерные )Ормы 2 . По 1(ш)д/и н пд;ь паи 1 ОС на 2 ч, Приме(О чеоаз 2 ч цко)ч) ые бдрье,)Яе 10)11 ы 2с 1)оьд обхиэлементов 31 включают материалы указанные в качестве подходящих формовочных материалов.Как показано ца фиг. 3, сформованцый барьерный элемент 31 помещают о стальной или другой подходящийепроницаамый контейнер 12 и пространство между элементом 31 и контейнером заполняют материалол-наполнителем. После этого, Оасплавленный матричный металл 13 разливают по поверхности материала- аполнителя 11, упаковочного элемента 31 и образуется внешний или внутренний герметик 14. Затем осю слоеоую упаковку 30 помещают в воздушную атмосферу печи о соотоетствии со способом самогенерируе.л 1 ого вакуума. Графитооая фольга или другие средства, облегчаощие выделение 22, могут вставляться между матричным металлом 13 и материалом-наполнителем 11.В соответствии с еще одним воплощением изобретения другая слоевая упаковка 40 (фиг. 4) содержит как внутреннюю, так и внешнюю форму металлического матричного композитцого компоента, подлекащего формооанию. Так, например, изготавливают форму 21, имеющую внутренние размеры, соответстоующие желаемым внешним размерам металлического матричного кампозитного компонента, и элемент или сердечник 26, имеющий внешние размеры, соответствующие желаемым внутренним размерам металлического матричного компоэитного компонента, подлежащего формооанию, Сереник 26 ложет представлять собой часть барьерной формы или может оставляться о барьерную фпру после ее получения. Если сердечник 26 необходимо удалять, то, предпочтительно, он должен иэготооляться на материале, который облегчает удаление (например, он может удаляться с помощью физических, химических или механических средств), Может использоватьсямножество таких элементов для получения сложных внутренних форм. Пространство между формой 21 и сердечником 26 может заполняться материалом-наполнителем 11, подлежащим пропитке, и форма 21 может помещаться внутри практически цепро;ицаемого слоя 23, Такой непроницаемый слой может состоять из любого подходящего барьера, например, иэ мелкого грита Оксидаа ал юми н и я, который не пропитывается расплавленным матричцыл металлом в условиях процесса. Подходящие формы и сердечники могут изготавливаться иэ покрытых или непокрытых металлов, таких как нержавеющая сталь, графита, керамики, керамических композитоо, глины, гипса, литья иэ оксида алюмини или крем 20 25 30 выделения ., домн и конечно о композита из 35 5 10 15 40 45 50 НИЯпИ ДРУГИ,;ЦЕ;и,;ГН 1 х С,.пса котор 4 е входят в состав подходящих Ьарьерных средств с цельо ингибирования пропитки или которые покыты или содержат ппдходящие барьерные средства между формой или сердечником и наполнителем подлежащим пропитке. Формь и сердечники предпочтительно изготавливать с учетом требований экономики и пни могут использоваться повторно или олократно. Кроме того, такие формы и сердечники, предпочти- ТЕЛЯО, допжНЫ ЛЕГКО фор 1 ОВатЬСЯ С тЕМ, чтобы копировать форму колаелого конечного металлического матричло компоэита, подлежащего форооацио. Хотя для некоторых применений такие формы и сердечники связаны с компоэитом и составляот еп интегральну О часть, и большинстве применений фпрмы и сеодечника, предпочтительно, должны легко Отделяться и удаляться иэ сформооэннОГО металлическоГО матричного композитного компонента, нв быть сояз; ни с ним ие реагировать с такил 1 компонентом,После помещсния эапоенной наполнителем формы о спой графитавая фольга или другой подходящий датериаг необязатеьно размещается цад формой, содержащей сеодечник, с цельО Облегчения оставшегося матричного металла после завершения пропитки, Р случае размещения материала 22 между магричцым металличесхим сплавом 13 и формой 21, содержащей сердечник 26, следует Обеспечить подходящий канал или поострацство 24 для реализации эффектноОЙ и Оопитки материала-цаполнителл матричным моталл;л,Затем расплаоленцый матричный металл 13 оыливаот на слой, фгрму и материал-на пол нитель, после чего может образовываться внешний или внутренний герметик 14, Затем слоистую упаковку помещают в воздушную атмосфеоу печи в соответствии со способом изобретения, Пропитка наполнителя внутги формы не сопго,",олдается поопиткой слоя, окружающего форлу, и наполнитель после, контактирования сал 1 огенеоируемого вакуума с непроницаемой формой.В соответстоии с изобретением могут использоваться некоторые специальные методики формооания и соптветствуощие устоойства. Главный компонент может использоваться дпя получения формы из ГИПС. КОЛЛОИЦОГО ОКСИДа алКлИНИЛ, КОЛлоидного оксида кремния или любых других подходящих средств. Главный компонент может непосредствеци и пользоватьсядля формоаания конечной формы или может использоваться дл)1 фог)миеэовагия прОме" жуточной (001".)лье (ндп риме)р, аучуковой, пластмасодой, восковой или 11 ругой подхо- дящеЙ орль) для использовд 1 ия Г 1 ри форглировании конечной:7)ормы. Однако важно, .чтобы конечна)1 форма и сердечник были спосэбны химически и физически вы. Дер)киват: ес)ОвиЯ процесса без разр 7 цения иги прогитки и чтООЫ Они Дублировали основно;",. Компонент получением компонентов с )Оатой ил,: б/изкой к "стчатой формо", лз 0;еной формы в соответствии С Изое) р О АЕМ,негатив:,уО каучуковую форму изго)ав- ЛИВ(ЧОТ 13 .,агН)ГО КОГ)ПО)ЕТД И ЗЭТЕМИЗ негатив;"ой (1=у(ковой формы полуаОт позиткз;, 70 кйучукову 10 форму, Ьатем кау уко- ВУЮ ПОЗИТ 1 ВНУ 10 фОРМИСПОЛ ЬЗУ 10 Т ДЛЯ (7)ормироваг",1 Олрьернои ормы, котору 1 с ИПОЛЬЗУОТ В КаЕТРЕ ИНДЛЬНОЙ фоомъ соде,.ка :.,ай материалОгО,:1)те:ь подлюкаций 1 ч) .1:л 1(ъ 7;.;7 л.лгр;:. ь:г ;Гр,1- н ыг (еталлом.1 Г некоторь 10 форм ь следуе Г Зно ит., поко ) ия Гго л Гдов)11- Ров" " ь "с сть пропитки фарг 1: в ре" зуль; дт че; 0 эбаспе 1 иваатся хорошая Отдел(а 1 дезехиос, и )(а)акте)истики сетчатой формы,; О,;х;:дяцие покрытия для использосания;,. Некоторы;( фоомдх ВКЛЮДЮТОк)ЬТИИЛИ КОЛЛО",ДЕОГО ОКСИ" Да КРЕЛ)ИЯ, КОЛЛОИДНОГО О(01," аЛК)ЛИНИЯ, КОЛЛСЛДНОГО .ЕРГЛИ71 ита, КОИОЛД 10 О ГРафитэ, Г;")а(1)тд, алОРиние 7)ОГО красителя игдруг 0 г"(рьТ 1 л 1 ак;З Ок)Ы.Г,;я г;,0;гт так - же про)лот:ровать отдсление (зриы о. конеч,ого гле Галл ическоге г)д рично-О К 074 ПОЗИТ 1 О О КСМПОНЕ 11 Тй.в ОМ Л 0 фоом 1 РОВД НИ)-И У СЛОй По лО)(ительнЙ ",)Орглы из каучуковой ОтрицаТЕЛЬН 01 фоРРЛЬ ОТОВЯТ ГИГСОВУЮ поО)(е Ге,ую ф 01)му, кот(р/О пе)крывают материаОм.,препятсву)ощим связываги 10. Из ги 7)сг)аой позитивной формь го Говя г 1 е. Гати днуО форглу из Гипса, коллоид)ОГО Оксида длОминия, кОллоидОГО оксида крсглния или 71 Ооьх дрlГН); пОдходяДих гате 1 РгОв, Затем 1(псов 770 позитивнуО фон)гу удаляют ИЭ ГИГ 1 СОВОЙ НЕГЭТ 1 ВНОЙ ФОРМЫ С ПОМ 011 ЫО любых подходНцих средсть, Затем отрицательную оболочку покрцваот СОО ветс; вующим барьерныгл покрытием и используют в качестсе барьернои формы Для пропитки матераладполчителя расЛавленнь)м матричным леталлОМ.Как подробно Обсуждается в гримерах, для получения форм, используемых в 711)оцессе с сдмогенерацией вакуума, могут также Грименяться способы с потерей воска ,Ги пены. Так .агр 7 леп ж( 7.,ему:с до) уметаллического матричного композитного тела вначале получают из воска или полистироЬной пены или любого другого подходящего материала, способного к физическому уддленио, химическому удалению л/или испарению при нагревании. Такой вес. пену или другой материал после этого внедряют в глатериал формы того типа, что был обсужден выше. Затем, материал формы г)одвергают соответствующей химической или тепловой обработке, которая требуется для удаления или испарения материала формц, в результате чего в нем образуотся пустоты. Такие пусготы могут заполняться материалом-наполнителем и прогИтывдться в соответствии с. изобретением.Хотя нд фиг. 2-4 иллюстрируется ис пользование одной формы в каждом непроницаемом контейнере. в него сгложет складываться и,и 1 помедаться множество форм друг зд другом с цель)0 Обработки Кроме того, слоевые упаковки, в которых формы гомещали в отдельный газонепроницаемый контейер., можно рдспредегять целиком по отдельным газонепроницдемым ке)1 тейнерогл, Вместо этого можно использовать газонепроницаемую форму либо проницаемал форма гложет де 25 30 латься непро)пещдемой. Затем на форму могут быть помещены герметизирующие средства так, что форма будет выполнять функции непроницаемого контейнера. Как 52 и полость, заполненную глатериалом-наполнителем 11, Матричный метдлл 13 помещаюг по-соседству с наполнителем и герметизируют герметизирующим средст 40 вом 14, Слоевдя упаковка (фиг, б) представляет собой, таким образом,самосодержащуюся форму и непроницаемый контейнер, из которых может быть получен компонент, имеюций кофигурацию полости формы.Различные варианты изобретения включенц в примеры.Г 1 р и м е р 1, В этом примере демонстрируется методика негативного формования с закрытой поверхностьо для формирования сложно-профильных металлических матричньх композитных тел сетчатой или близкой к ней формы с использованием метода самогенерируемого вакуума, Более конкретно, в этом прилере демонстрируется получение мелких шариковых клапанов из одной основной части, имеющей внешний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), с цилиндрической полостью диаметром 0,73 Дюйма 19 мм. Н 7 1 НГ. 4 показа 50 55 показано на фиг. 5, форма 51 имеет непро 35,ницаемуо поверхность или поверхности)поэита, помещали в контейнер 12 с внутренним диалетром "в,9 дюйма (48 мм) и высотой 3,5 дюйма (89 мм), выполненный из неркавеющей стали 16 калибра (толщина 1,6 мм) типа 304. Материал-наполнитель 11, содержащий 95 мас.(90 грит) Я 1 С и около г олова с размером частиц - 325 меш, заливали в кольцо между г альным контейнером 12 и ребристым рафи 1 овым сердечником 31, Примерно 1.5 дюйма (38 мм) расплавленного оронзового матричного металла 13, включающегоо 5 мас. 81, около 2 Ге, около 3",(, Ъ. остальное медь, заливали в контейнер и на материал-наполнитель из 90 гоит С, окружающий ребристый графитовый сердечник 31. Затем 20 г горошкообразного В 20 з и.;пользовали для практически полного покрытия поверхности расплавленного бронзового матричного металла. Слоевую упаковку 30, включающую стальной контейнер 12 и его содеркимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100"С. Через 2 ч при 1100 С, в ходе которых В 20 з практически полностью плавился, дегазировался и обрабатывал гаэонепроницаемый герметик 14, наблюдалось понижение уровня матричного металла 13, слоевую упаковку 30 вынимали из печи с целью огвердевания бронзового матричного компоэита. При комнатной температуре слоевую упаковку 30 разбирали с целью получения бронзового латричного ко,позитного тела окрукающего ребристый графитовый сердечник 31.Ребристый графитовый сардечник 31 вынимали из бронзового металлицеского матричного композитного тела путем помещения бронзового матричного композитного тала., окружающего ребристый графитовый сердечник 31, в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 600 С. Через 12 ч при 600 С ребристый грдфитовый сердечник 3 и актив ски полностью окислялся и получали бронзовое металлическое матричное композитное тело с внутренним диаметром, обратно копирующим ребристый графитовый сердечник.П р и м е р 9. В этом примере демонстрируется использование разьемной формы длл форглования металлического матричного композитного тела методом самогенерируемого вакуума. На фиг, 7 показан схематический вид поперечного сечения слоевой упаковки, используемой в данном примере,Форма-шаблон, имеющая внешний диаметр около 1,75 дюйма (45 мм) и высоту около 0.81 дюйма (21 мм) с полусферической полостью с диаметром 1,38 дкйма (35 мм), подве 1 галасмашинной обработке с помощью выпускаемого промышленноеькалюминиевого сплава. Форму-шаблон кваксиально помещали в выпускаемую промышленностью трубку иэ ПВХ с внешним5 лиаметоом около 3 дюймов (76 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) и с толщинойстенок 0,38 дюйма (9,5 мм), Негативную каучуковую форму готовили заливкой формующего каучукового соединения С 1-1000,10 около 1 мас,ч. активатора и около 10 мас.ц,каучуковой основы (в кольцевое пространство между трубкой иэ ПВХ и алюминиевойшаблонной формой).После затвердевания негативной каучу 15 ковой формы позитивные барьерные формы21 получали иэ негативной каучуковой формы, выполненной из смеси, содержащей 1мас,ц, коллоидного оксида кремния, 2 мас.ч.(500 грит) Л 1 гОэ, 1 мас,ч, (220 грит) А 120 з и 0,220 мас.ч. воды,Позитивным барьером формовочнымотливкам давали отвердевать в течение 2 чпри комнаткой температуре. Через 2 ч избыток воды из отливной смеси сливали и нега 25 тивные каучуковые формы (барьерныеформы 21) помещали в холодильник с температурой -18 С на 8 ч. Затем негативныекаучуковые формы отделяли от позитивныхбарьерных форм 21 и последние помещали30 на 1 ч в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1000 С, Затем Ьт-.верстие 121 диаметром 0,38 дюйма (9 мм)высверливали вдоль оси внешнего диаметра одной барьерной формы и через полусфе 35 рическую полость (как показано на фиг, 7),Позитивная барьерная форма 21, имеющаяотверстие, контактирует с другой позитивной барьерной формой 21 так, что в нейобразуется сферическая полость с диамет 40 ром около 1,38 дюйма (35 мм), Две такиепозитивные барьерные формы 21 образуютразъемную форму 122. Покровную смесь,содержащую 50 мас. коллоидного вертикулита и 50 мас. воды, заливали в сфери 45 цескую полость разъемной формы черезотверстие 121, Покровная смесь находиласьв разъемной форме 122 2 мин и затем еевыливали, при этом в сферической полостиразъемной формы 122 образовывалось по 50 крытие 25, Далее покрытую разъемную форму 122 помещали на 2 ч в печь при 110 С,Через 2 ч пребывания при укаэанной температуре покрытую разъемную форму 122 обжигали в течение 1 ч при 1000 С.55 Внутреннюю часть покрытой разъемнойформы 122 заполняли материалом-наполнителем 11, включающим 90 грит 51 С. Затем разъемную форму 122 помещали в стальной контейнер 12 в слой 23, содержащий 500грит. А 20 з Отверстие 121 в нижней части разъемной формы 122 покрывали графитовой фольгой 22. Затем расплавленный бронзовый матричный металл 13, содержащий 5 мас.6 Р, около 2 Ге, около 3 Еп остальное медь, заливали в стальной контейнер 12 и на разьемную форму 122, окруженную мелкозернистым слоем 23, и слой порошкообразного ВгОз наливали над расплавленным матричным металлом.Затем слоистую упаковку 120, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100 С. Через 3 ч при температуре около 1100 С слоевую упаковку 120 вынимали из печи с целью отвердевания бронзового металлического матричного композитного тела. При комнатной температуре разъемную форму 122 разбирали с установлением того факта, что бронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 11 с получением бронзового металлического матричного композитного шара, Помимо демонстрации использования разъемных форм, настоящий пример иллюстрирует возможность использования матричных металлов с целью их проникновения в барьер, ные формы с целью пропитки материала-наполнителя с образованием металлического матричного композитного тела.П р и м е р 10. Этот пример демонстрирует использование барьерного сердечника иэ мелкого песчаного фундамента и связующего вещества с целью формирования внутренней формы металлического матричного композита. В этом примере использовали слоевую упаковку, аналогичную той, что изображена на фиг, 3.Внутренняя шестерня формируется путем получения барьерного элемента или сердечника 31, имеющего негативную форму желаемой внутренней конфигурации шестерни, из смеси, состоящей иэ 20 мас, гипса и 80(500 грит) А 20 з. После достаточного схватывания и сушки барьерный сердечник 31 центрировали в цилиндрическом стальном контейнере 12, имеющем внутренний диаметр, соответствующий желаемому внешнему диаметру полученного конечной металлической матричной композитной части, Пространство между барьерным сердечником 31 и стальным контейнером 12 заполняли материалом-наполнителем 11, содержащим 90 мас. (90 грит) А 20 з и 10 мас. олова с размером частиц - 325 меш. Расплавленный бронзовый матричный металл 13, включающий 5 мас, 51, около 2 ф, Ге, около 3 Еп и до5 10 100 ф медь, заливали в стальной контейнер 12 над материалом-наполнителем 11 на глубину 1 дюйм (25 мм) и порошкообразный В 20 з наливали на расплавленный матричный металл с получением внешнего герметика 14 после его плавления,Слоевая упаковка 3, включающая стальной контейнер и его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100 С. Через" ч при 1100 С слоевую упаковку 30 вынимали иэ печи и охлаждали до комнатной температуры. После этого барьерный сердечник 31 очищали на пескоструйке от образовавше 15 гося бронзового металлического матричного композитного тела, в результате чеговнутренняя форма металлического матричного композитного тела соответствовалавнешней поверхности барьерного сердеч 20 ника 31,П р и м е р 11, Этот пример демонстрирует тот факт, что достаточно сложная металлическая матричная структура можетбыть получена с использованием метода не 25 прочного сердечника. Металлическую матричную связку получали из бальзовогошаблона, Бальзовый шаблон получали путем склеивания полос выпускаемого промышленностью бальзового дерева, как это30 схематически показано на фиг, 8, Затембальзовый шаблон покрывали по крайнеймере двумя слоями серебряной краски. После высыхания серебряной краски бальэовый шаблон присоединяли к днищу35 бумажного ящика с размерами 5 х 2 х 1 дюймс помощью нефтяного желе.После присоединения шаблона к бумажному ящику смесь для барьерной формыготовили путем смешивания 1 мас.ч. колло 40 идного оксида кремния, 2 мас,ч, (500 грит)А 120 з, 1 мас,ч, (220 грит) А 20 з и 0,2 мас.ч,воды. Такую барьерную смесь после обеспенивания и деаэрации разливали над бальэовым шаблоном и давали ее затвердевать45 в течение 2 ч при комнатной температуре.Через 2 ч избыток воды иэ барьерной смесипромокали полотенцем и 220 грит А 120 з выливали на поверхность отливки с целью впитывания избыточной воды, Затем50 барьерную смесь, окружающую бальэовыйшаблон, помещали в холодильник и выдерживали 8 ч при -18 С. Затем форму с затвердевшим барьерным материалом,окружающую бальзовый шаблон, помещали55 на 1 ч в печь сопротивления с воздушнойатмосферой, нагретой до 1000 С.В течение часового пребывания при1000 С бальэовое дерево выжигалось с образованием внутренней полости в барьерной форме. После извлечения из печиЗдтом каждуО покрытую бдрьерцуоформу 21 помещали в отдельный стальной контейнер 12, цр:гктически такой же, таописан и гримере 1. Пространство междубдрьерцыми формами 21 и контейнером из цержддвощей стали 12 затем заполнялислоем 23 из 500 грит А 120 з 138 Алундум, Нортон КО.), 11 цриелоре 3 материал-ндполцитель 11 дключэот 90 грит А 120 з и ео полещали впокр,туо бдрьоруо форму 21 и доводили до уровня. Б примере 4 мдторидл-наполни- тель 11, содорждщий 90 грит А 120 з, помещдлн в цокрытуго барьер уо форлу 21 идодгдгл 1 до уровцт. Барьоону о Форму 21, здполцвцую матерьаам- яполцьлтолоел, в 1 О 15 г рьсугствиьл бронзового мдтричцого металл цокрылалн куском грдфьновойфольги 22.Б примере 3 рдсплдвлеццьй алюминиевый лгдтричый мотзлл 13 содержал 7,5-9,531. "-4 СО 2,9 Лц,0,2-0,35 М 9 1.3;4 20 Го 0,57.; Уц 0,35",4 Яг, остал.ное А 1 и егт здлиддлп и контейнер из норжаавощсй стали 12 до глубины 0,5 дюйелэ (13 мел) цдд здпалцонцай мдторидлом-цаполцителом бдрьорой формой 21. В приларо 4 расплав лоццый брвзовый еьдтричцый металл 13, содоРхан ьий б лдс4 с 1, 0,5 глась. Ге, около 0,5 лес.", А 1 и модь до 100, здливдлц до глубины црььелерцо 0,5 доймд (1,3 мм) а коцтойцор цз цорждлеОгоьл стдли 1.". дд бдрь орной формой 21, покрытой грдфитовой фол ой 21, Ддтгоо, цорошкообрдзций В 20 З вьлидлц цдд рдсцлдзгоц 1 лл лдтричними готдлдл;и 13 с целью прдктичсски полного его гокртьг и слоовую уцдковку 20 помо щдгц в цочь сопрозыотения, цагретуо в атмосфере воздуха до 900 С о примере 3 и до 1100"С и цргелоро 4, Через 15 мин порошок В 20 з црактьвски расплдвлялся, дегазировдлся и Образоььдлся непроницаемый гер мотик 14. СлоовуО упаковку 20 из примера 3 оыдорживдли 2 ч при 900 С, а слоевую уцдкопку 20 из примера 4 видар-".издллч цри 1 00"С, после чего соответствующие слоее.о упаковки 20 выцьлмдлы из почей и 45 полощади цд охлдхддомую водой медную цлцту с цольго непосредственного Отвердевдцит лдтри ного егеталлд 13.При достижоци 1 комнатной томцордтури кдждый стальной контейнер 12 вьрезали 50 цз соотсетстоующей барьерной Формы 21. В елаао цр;1 лера 4 было установлено, что гра ьгтд фольга 22 способствует отделоци о ;аркаса гэтричОГО металла От Обрдзовыгдвогас;-; елетдлличос Ого мдтри ного ком позид. Крое того, было устдцоьлено. что кдк к пр 1 лоре 3 тдк, в примере 4, полностью процитдцыо ьсталличоские матричцыо коеьцозитцыо тела демонстрируют отличные, близкие к сетчдтыел цро лл цы характеристикиП р и м е р 5, В этОм примере демоцгтрируется использование метода формования с потерей воска с образованием сетчато-профильного, или близкого к нему металлического матричного комцозитного тела сложной форелы в соответствии со способом самогенерируемого вакуума. Конкретно, пример 5 относится к получению алюминиевого металлического матричного комцозитного плунжера для двигателя внутрен него сгорания из основной части с внешним диаметром 0,75 дюйма (199 мм) и максимальной высоты 0,55 дюйма (19 мм). На фиг. б показан схематический поперечный разрез экспериментальной слоевой упаковки, используемой в примере 5,Негативную каучуковую форму получали заливкой формующего каучукового соединения и 1 мас,ч, активатора и 10 мас,ч, КДУЧУКОВОй ОСНОВЫ ВОКРУГ ОСНОВНОЙ ЧаотИ: Посло достаточного схватывания положительную копио основной части получали путем заливки расплавленного воска в негативную каучуковую форму, После отвердеваеьля воска каучуковую Форлгу десорбировали с положительной восковой копией плунжерд.Затем положительную восковую копию помещали в цилиндрический коцтейнер из нержавеющей стали 12. Барьерную смесь", состоящую из 3 мас (500 грит) А 1203 и 1 мдс. ч, коллоидного оксида алюминия заливали в стальной контейнер 12 на глубину равну о высоте положительной восковой копии, Через по крайней мере б ч барьерная смесь отвердевала с образованием оболочки 21, Стальной контейнер 12 и его содержимое переворачивали и помещали в печь с воздушной атмосферой при 180 С, Через 3 ч п ри 180 С позитивная восковая копия плавилась и образовывалась полость в барьерной форме 21. Затем стальной контейнер и его содержимое помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой, томпературу доводили до 1000 С и выдерживали ее 1 ч с целью выж.Тания остаточного воска, в результате чего получали негативное изображение шаблона в барьерной форме 21.Полость, полученная в барьерной Форме 21 за счет испарения воска, затем заполнялась материалом-наполнителем 11, поедставляющим собой 220 грит С. Затем алюминиевый матричный металл 13. содерхащий 7,5-9,5 мас.7 ь Я 1, 3-4 ь Со,2,9 Еп, 0,2-0,37 М 9. (1.3", Ге, 50,5 Мп,0,35 Ж Яп, остальное А 1, рас 1825325 32плавляли и заливали в контейнер из нержа 1 веющей стали и над заполненной барьер/ ной формой 21 иэ 220 грит 5 С на глубину0,5 дюйма (13 мм). Порошкообразный В 20 зиспользовали для покрытия поверхностирасплавленного алюминиевого матричногометалла.Затем слоевую упаковку 160. содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления снагретой воздушной атмосферой при 850 С.Через 16 ч при 850 С. в ходе которых В 20 зплавился, дегаэировался и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевуюупаковку вынимали иэ печи и охлаждали.После охлаждения слоевой упаковки докомнатной температуры стальной контейнер вынимали и барьерную форму 21 обрабатывали пескоструйкой с получениемалюминиевого металлического матричногокомпозитного плунжера с близким к сетчатому профилю,П р и м е р 6, Повторяли способ примера5 эа исключением того, что барьерная форма 21 состояла иэ смеси 2 мас.ч. (220 грита)и 1 мас.ч. (500 грита) А 20 з и 1 мас.ч. коллоидного оксида алюминия; материал-наполнитель 11 включал 90 грит С, шаблон имел. внешний диаметр 2,75 дюйма (70 нм) и высоту 2,5 дюйма (64 нм).Слоевую упаковку 160 собирали согласно примеру 5 и выдерживали 4 ч при 850 Си затем непосредственно отвердевали наохлаждаемой водой медной плите, Как и впримере 5 матричный металл 13 полностьюпропитывал материал-наполнитель 11 ивосстанавливался алюминиевый металлический матричный композитный плунжер сблизким к сетчатому профилю.П р и м е р 7. В этом примере демонстрируется использование графитной формыдля получения металлического матричногокомпозитного тела с использованием метода самогенерируемого вакуума, Экспериментальная слоевая упаковка 20,используемая в этом примере, аналогичнатой, что показана на фиг, 2.Графитовую форму 21, имеющую внутренний диаметр 1,25 дюйма (32 мм), высоту2 дюйма (51 мм) и толщину стенки 0,5 дюйма(13 мм), помещали на дно стального контейнера 12, имеющего внутренний диаметр 2,6дюйма (67 мм) и высоту 3,5 дюйма (89 мм),выполненного иэ нержавеющей стали типа304 (толщина 1,6 мм). Пространство междуграфитовой формой 21 и стальным контейнером 12 практически полностью заполнялидо верха графитовой формы 21 слоем 23 на500 грит А 120 з. Затем цилиндрическую полость графитовой формы 21 заполняли 80 г50 55 5 10 15 2025304045 материалом-наполнителем 11, состоящим из 90 грит А 12 Оз, Поверхность слоя 23 наверху графитовой формы 21 в значительной степени, но не полностью, покрывали куском графитовой фольги 22. Примерно 1 дюйм (25 мм) расплавленного бронзового матричного металла 13, включающего 6 31,около 0.5 Ре, 0,5 ф А и медь в количестве до 100, при температуре 1100 С, заливали в стальной контейнер 12 и над графитовой формой 21, покрытой графитовой фольгой. Примерно 20 г порошкообразного В 20 з использовали для существенного покрывания поверхности бронзового матричного металла 13. Слоистую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, помещали в печь сопротивления с нагретой воздушной атмосферой при 1100 С. Через 2 ч при 1100 С, в течение которых В 20 з практически полностью расплавлялся, дегазировался и образовывал газонепроницаемый герметик 14, слоевую упаковку 20, содержащую стальной контейнер 12 и его содержимое, удаляли из печи и помещали наохлаждаемую водой медную плиту с темчтобы непосредственно отвердить бронзовый матричный металл.При комнатной температуре слоевую упаковку 20 разбирали и устанавливали, чтобронзовый матричный металл 13 пропитал материал-наполнитель 11 с образованием металлического матричного композитного цилиндра с хорошей отделкой всех поверхностей,П р и м е р 8. В этом примере демонстрируется использование графитного элемента или сердечника для придания формы внешней поверхности металлического матричного композитного тела полученного сиспользованием метода самогенерируемого вакуума. Экспериментальная слоевая упаковка, используемая в этом примере, аналогична той, что показана на фиг, 3. Ребристый графитовый сердечник 31 с внутренним диаметром 1 дюйм (24 мм) и высотой около 1,5 дюйма (38 мм) с ребрами, расположенными через каждые 20 по периметру сердечника 31, выходящими на 0.16 дюйма (1,6 мм) за периметр сердечника и имеющими ширину 0,1 дюйма (2,5 мм) и выступающими на 1,5 дюйма (38 мм) по длине графитового сердечника 31, использовали для формирования металлического матричного композитного тела с внутренним ребристым диаметром, соответствующим внешнему диаметру сердечника 31 и гладким внешним диаметром.Графитовый сердечник 31, имеющий форму негатива желаемой конфигурации внутренней части конеч ого желаемого ком 1825325 г:барьерная форма охлдждалдсь и остатки золы бдльэооого дерева иэ внутрецей части барьерной формы, Барьерную форму разрезали ца куски такого размера, чтобы они могли войти о описанный непроницаемый контейнер. Покрыодощуо смесь, включающую 50 мдс,",4 коллоидного вермикулита и около 50 мдс, , поды, заливали о барьерную форму, Посрьодадл смесь ндходилдсь о обожженной бдрьерцой фсрле 2 щщ, в ходе которых ца бдрьерцой форме образовывалось покрытие. Далее покрытуо бдрьерцу,о форму поледалиа 2 ч о печь при 60 С. Через ч пребывания при 60 С покрьггуо барьер ую форму обжигали о течение 1 ч при 1000 С,Затем покрытуо барьерную форму помещали о цепроцицделый контейнер, оыполцеццьй из церждоеющей стали 16 кдлибрд (1,6 мм) типа 304 с внутренними размерами 1,9 х 1,4 х 1,7 дойма (125 х 36 хЛЗ мм). Прострдство между покрытой барьерой формой и контейнером из нерждоеощей сталью затем заполнили слоем из 500 грит Л 20 з. Покрытуа бдрьернуо форл 1 у заполняли лдтеридлол-аполителем, состоящим из 220 грит А 20 З.Затем барьерцуо форл 1 у, заполненную материалом-наполнителем, покрывали куском грдфитооой фольги, Матричный металл, оклочдощий оыгускаемьй промышленностью алюминиевый сплав марки 6061 и 4 лздс. / Сплдоленого с им лдгсия, рдсг 1 лаоляли и здлиодли о стальой контейнер и цд графитооуо фольгу и, таким образом, покрывали материал-ндполнитель о барьерцой форме. Ддлее, порошкообрдэный В 20 з разливали по расплавленному латричному металлу и слоеную упаковку помешали в печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 850 С, Через 15 миц В 20 э плавился, дегазирооался и образовывал газочепроцицаемый герм ти; поеную ьпдконку выдерживали еще 2 ч при 950 С, после чего ее совместно с содержимым вынимали иэ печи и помещали цд охлаждделуо оодой медную плиту с целью затоердеоация металлического матричного композитд,При комнатной температуре стальной контейнер вырезали иэ отоержденного оставшегося матричного металла и покрытой барьерной формы. Было установлено, что грдфитоодя лента облегчает отделение каркаса лдтричного металла от металлического ллдтричцого компоэитного тела, Затем покрытую бдрьерцуо форму помешали в пескоструйку и подоергэли обработке струей песка, о результате чего получали связку 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сетчатого профиля иэ длюминлоноо :с 1 дл лического ма 1 ричного кочпоэи 1 дП р и м е р 12. В атом примере дг,моцстрируется получение относительно сложной металлической матричной структуры с использованием метода потери воска. Металлическую матричную связку готовили иэ шаблона. Шаблон получали путем склеивания полосок регулярного листоооо воска, Затем ооскооой шаблон помещали о с 1 альой контейнер, ил 1 еющий длину 6 дюймов (152 мм), ширину 2 дюйма (51 ллм) и высогу 2 дюйма (51 мм). Бдрьернуо смесь, включающу,о 50 мас. кальцийалюминатного цемента и 50 мдс.,4 (500 грит) А 20 з и достаточное количество воды для получения барьерной смеси, способнои к отливке. заливали в стальной контейнер и цад восковым шаблоном на его высоту,После достаточного схватывания барьерной смеси в стальном контейнере и вокруг ооскооого шаблона последний удаляли путем помещения слоеоои упаковки на 3 ч в печь с температурой 150 С и плавления воскового шаблона. Затем слоевуо упаковку помещали о печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 800 С. примерно на 1 ч, с цельо выжигания оставшегося воска с получением негативной фрьерной оболочки связки воскового шаблона. Пространство в барьерной оболочке заполняли материалом-ндполнителеьл из 90 грит С. Расплавленный алюминиевый матричный металл, содержащий 7.5-9,5 .ас В,3,0-3,0;У., Со,== 2,9 п, О,2-0,3 М 9,1,3; Ре,0,5 Мп, 0,35 О( Яп и в качестне оставшегося компонента А 3, заливали о стальной контейнер и на барьерную оболочку, эдпооненную материалом-наполнителем на глубину 0,5 дюйма (13 мм). Затем порошкообразный В 20 э использовали для практически полного покрывания поверхности расплавленного алюминиевого матричного металла, Слоеная упаковка, вклочдощая стальной контейнер и его содержил 1 ое, полесцдли о печь сопротивления с воздушной атмосферой, нагретой до 850 С, Через 4 ч пребывания при 850 С, в ходе которых В 20 э практически полностью плавился, дегазировался и образовывал газонепроницаемый герметик, слоеную упаковку вынимали и охлаждали до комнатной температуры. Слоеную упаковку разбирали и барьерную оболочку обрабатывали пескоструйкой с получением алюминиевой матричной композитной связки.П р и м е р 13. Способ примера 1 повторяли с целью получения ротора насоса с внешним диаметром 3,5 дайма (89 мм) за50 55 стности, наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку 11 располагают в непроницаемом контейнере 12, который способен вмещать расплавленный матричный металл 13 и реакционноспособную атмосферу. Например, наполняющий материал 11 может контактировать с реакционноспособной атмосферой (например, той атмосферой, которая существует внутри пористости наполняющего материала или предварительно стформованной заготовки) в течение времени, достаточного для того, чтобы позволить реакционноспособной атмосфере проникнуть либо частично, либо полностью в наполняющий материал 14 в непроницаемом контейнере 12, Матричный металл 13 либо в расплавленной форме, либо в форме твердого слитка, затем помещают в контакт с наполняющим материалом 11, может быть предусмотрено герметиэирующее средство 14 или внешний герметик, например, на поверхности матричного металла 13 для того, чтобы изолировать реакционноспособную атмосферу от окружающей атмосферы 17, Герметиэирующее средСтво, либо внешнее, либо внутреннее может функционировать или может не функционировать как герметиэирующее средство при комнатной температуре, не должно функционировать как герметизирующее средство в условиях способа (например, при точке плавления или выше точки плавления матричного металла). Укладку листов в пакет 10 впоследствии помещают в печь, которая находится либо при комнатной температуре, либо предварительно нагретая до температуры способа. При условиях способа печь работает при температуре выше точки плавления матричного металла для того, чтобы позволить проникнуть расплавленному матричному металлу в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку путем образования самогенерируемого вакуума,Непроницаемый контейнер может быть изготовлен или получен иным способом, который имеет соответствующие свойства, описанные более детально ниже Например, простой открытый сверху стальной цилиндр (например, иэ нержавеющей стали) является подходящим в качестве формы. Стальной контейнер может быть затем дополнительноо футерован графитовой лентой, чтобы облегчить удаление металлического матричного композитного тела, которое должно быть сформовано в контейнере. Другие материалы, такие как В 20 з, опудривают внутри контейнера, или олово, которое добавляют к матричному металлу. также мо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 гут быть использова для облегчения высвобождения металлического матричного композитного тела с контейнера или формы. Контейнер может быть затем наполнен желаемым количеством подходящего наполняющего материала или предварительно отформованной заготовкой, которая дополнительно может быть частично покрыта другим слоем ленты, Укаэанный слой графитовой ленты облегчает отделение металлического матричного композитного тела от любого каркаса матричного металла, остающегося после пропитки наполняющего материала.Количество расплавленного матричного металла, например, алюминий, бронза, медь, чугун, магний и т.д., может быть затем залито в контейнер. Контейнер может находиться при комнатной температуре или может быть предварительно нагрет до любой подходящей температуры, Более того, матричный металл может быть первоначально запасен в виде твердых слитков матричного металла и после этого нагрет для того. чтобы перевести слитки в расплав. Соответствующее герметизирующее средство (описанное ниже более детально) выбирают из группы, состоящей из наружного герметиэирующего средства и внутреннего герметизирующего средства, которые затем могут быть сформованы. Например, если желают сформовать внешний герметик, внешнее герметизирующее средство, такое как стеклянный (например, В 20 з) спек, можно приложить к поверхности резервуара с расплавленным матричным металлом в контейнере, Спек затем плавят, типично покрывая поверхность резервуара, но, как описано более детально ниже, полного покрытия не требуется, После контактирования расплавленного матричного металла с наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой и герметизации матричного металла и/или наполняющего материала от окружающей атмосферы с помощью внешнего герметизирующего средства, при необходимости, контейнер устанавливают в подходящую печь, которая может быть предварительно нагрета до температуры обработки, например, в течение подходящего периода времени для того, чтобы обеспечить пропитку, Температура обработки в печи может различаться для различных матричных металлов (например,около 950 С для некоторых алюминиевых сплавов и около 1100 С для некоторых бронзовых сплавов являются ж:.лательными), Соответствующую темпер.- туру обработки обычно варьируют в зля:,.иости от точки плавления или других х: .л,: рисгик мат 1825325 40искл очением того, что использовали другой матричный металл, температуру обработки и барьерную оболочку. Барьерную оболочку получали из смеси, состоящей из 2 мас. (500 грит) А 20 з, 1 мас.ч. (90 грит) А 20 з и 1 мас.ч. коллоидного оксида алюминия. Матричный металл 13 представлял собой бронзовый сплав, включающий 6 мас. ф, Я, около 1 , Ге и в качестве остального компонента медь, а материал-наполнитель 11 представлял собой 90 грит 5 С. Слоевую упаковку 40 помещали в печь сопрогивления с воздушной атмосферой, нагретой до 11000 С, и время, необходимое для пропитки материала-наполниталя матричным металлом составило 3,5 ч.Используемые в данном описании терминыы оп редел я ются следующим образом."Сторона сплава" относится к той стороне металлического матричного композиционного материала, которая первоначально контактировала с расплавленным матричным металлом, до того как этот расплавленный металл пропитал проницаемую массу наполнителя или предварительно отформованную заготовку,"Алюминии", используемый здесь, озпачает, в основном, чиСть,й металл (напри.мер, относительно чистый, коммерчески доступный неплавленный алюминий) или другие сорта металла или сплавов металла, таких как коммерчески доступные металлы, имеющие примеси и(или легирующие составные части, такие как железо, кремний, медь, магний, марганец, хром, цинк, и так далее в нем. Алюминиевый сплав для целей этого определения есть сплав или интерметаллическое соединение, в котором ал 1 оминий является главной составной частью,"Окружающая атмосфера" относится к атмосфере снаружи наполнителя или предварительно отформованной заготовки и не- и рани цаемому контейнеру. Она может иметь, в основном, те же самые составляющие части как реакционноспособнал атмосфера, или она может иметь отличные составные части."Барьер" или "барьерное средство" в связи с металлическими матричными композитными телами означает любое подходящее средство, которое мешает, ингибирует, предотвращает или ограничивает миграцию, перемещение, или тому подобное, расплавленного матричного металла за границу поверхности проницаемой массы наполнителя или предварительно отформованной заготовки, где такая граница поверхности определяется указанным барьерным средством, Подходящее барьерное средст 45 50 55 1015 203035 40 во может быть любым таким материалом, соединением, элементом, композиционным материалом, или тому подобное, которое в условиях способа, поддерживает некоторую целостность и не является существенно летучим (т.е, этот барьерный материал не летуч до такой степени, что он оказываетсянефункциональным в качестве барьера).Далее, подходящее "барьерное средство" включает материалы, которые либо смачиваются, либо не смачиваются при миграции расплавленного матричного металла в применяемых условиях способа, поскольку смачивание барьерного средства не происходит существенно за поверхностью барьерного материала (т,е. смачивающая поверхность), По-видимому, барьер этого типа демонстрирует существенное малое или никакого сродства к расплавленному матричному металлу, и перемещение за определенную границу поверхности массы наполнителя или предварительно отформованной заготовки предотвращается или ингибируется барьерным средствомБарьер уменьшает любую окончательную механическую обработку или измельчение, которые могут потребоваться, и обозначает, по крайней мере, часть поверхности окончательного металлического матричного композитного продукта."Бронза" означает и включает сплав, богатый медью, который может включать железо, олово цинк, алюминий, кремний,бериллий, магний и/или свинец. Особые сплавы бронзы включают те сплавы, в которых часть меди составляет около 90 мас,0, часть кремния составляет около б мас.0 ь, и часть железа составляет около 3 мас.%."Каркас" или "Каркасный матричный металл" относится к любому первоначальномутелу остающегося матричного металла, который не расходуется во время формирования металлического матричного композитного тела, и при охлаждении, остается по крайней мере в частичном контактес этим металлическим матричным композитным телом, которое образуется. Следует понимать, что каркас может также включатьвторой или посторонний металл,"Чугун", используемый здесь, относитсяк семейству железистых литых сплавов, вкоторых часть углерода составляет около 2мас о,"Медь", используемый здесь, относитсяк коммерческим сортам существенно чистого металла, например,99 мась меди с различными количествами примесей,содержащихся в нем. Более тсгс э;с относится также к металлам,сто;, :нн.яются55 матричный металл,сплавами или интерметаллидами, которые не подпадают под определение бронзы и которые содержат медь, как основную составляющую часть его,"Наполнитель" включает либо отдель ные составные части, либо смеси составных частей, которые, в основном, нереакционноспособны с матричным металлом и/или ограничено растворимы о матричном металле и могут быть однофазными или мультиФазными. Наполнители могут быть представлены о виде широкого ряда форм, таких как порошков, хлопьев, пластин, микросфер. усов, пузырьков, и так далее, "Напал нитель" может также включать керамические наполнители, такие как окись алюминия, или карбид кремния о виде волокон, измельченные волокна, частицы, усы, пузырьки, сферы, маты волокон, или тому подобное, и керамические наполнители с покрыгием, такие как углеродные волокна, покрытые окисью алюминия или карбидом кремния для того, чтобы здщитиь углерод от воздействия, например, расплавленного алюминиевого основного металла, Наполнитсли могут также включать металлы."Непроницаемый контейнер" означает контейнер, который может заключать или содержать реакционноспособную атмосферу и наполнитель (или предварительно отформованную заготовку) и/или расплавленный матричный металл и /или герметизирующее средство в условиях способа, и который является достаточно непроницаемым для транспорта газообразных или парообразных примесей через контейнер, так что может быть установлена разница давлений между окружающей атмосферой и реакционной атмосферой."Матричный металл" или "Матричный металлический сплав" означает, тот металл, ко орый используют для того, чтобы образовать металлический матричный кплпозиционный материал (например. до пропитывдния) и/или тот леталл, который смешивают с ндполнителем для образования металлического матричного компоэитного тела например, после пропитывания). Когда определенный металл упоминают в качестве матричного металла, то следует понимать, что такой матричный металл включает тот металл кдк существенно чистый метдлл, коммерчески доступный металл, имеющий примеси и/или легирующие составные части о нем, интерметдллическое соединение или сплав, о котором укаэанный металл предстдцляет собой основную или доминирующую составную часть,"Металлический матричный композиционный мдтеридл или "ММК" означает мате 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 риал,включающийдвух-илитр мер. сня эанный сплав или матричный металл, когорый внедряется в предварительно отформованную заготовку или наполнитель, Матричный металл может включать различные легирующие элементы, для того чтобы обеспечить, в частности, желаемые механические и физические свойства в образующемся компоэитном материале.Металл "отличный от матричного металла" означает металл, который не содержит, в качестве главной составной части тот же самый металл, в качестве матричного металла (например, если главной составной частью матричного металла является алюминий, то "отличный" металл мог бы иметь главной составной частью, например, никель)."Предварительно отформованная заготовка" или "Проницаемая предварительно отформованная заготовка" означает пористую массу наполнителя или наполняющего материала, которую производят по крайней мере одной границей поверхности, которая существенно очерчиоает границу для пропитки матричным металлом, причем такая масса сохраняет достаточно целостную форму и первичную прочность для того, чтобы обеспечить точность размера без какого- либо внешнего средства поддержки для пропитывания матричным металлом, Масса должна быть достаточно пористой для тогог чтобы допустить пропитку матричным металлом, Предварительно отформованная заготовка типично включает связанный порядок или расположение наполнителя, либо гомогенного, либо гетерогенного, и может включать любой подходящий материал (например, керами- еские и/или металлические частицы, порошки, волокна, усы и т.д. и любую их комбинацию), Предварительно отформованная заготовка может существовать либо само по себе, либо как сборка."Реакционноспособная система" относится к указанной комбинации материалов, которые демонстрируют впитйвание с помощью самогенерируемого вакуума расплавленного металла в наполняющий материал или предварительно сформованную заготовку. Реакционная система включает непроницаемый контейнер, имеющий проницаемую массу наполняющего материала или предварительно отформованную заготовку, реакционноспособную атмосферу и"Реакционноспособная атмосфера" означает атмосферу, которая может реагировать с матричным металлом и/или наполнителем/или предварительно огформооднной заготовкой/ и/или неп,."ницде 1825325 4410 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мым контейнером с образованием самогенерируемого вакуума, тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать в материал нэ пол нител (или предварительно отформованную заготовку) с образованием сэмогенерируемого вакуума,"Резервуар" означает отдельное тело матричного металла, расположенное относительно массы наполнителя или предварительно отформованной заготовки так, что когда металл расплавляют, он может течь дпл того, чтобы пополнять, или в некоторых случаях первоначально запасаться и впоследствии пополнять ту порцию, участок или источник матричного металла, который находится в контакте с наполнителем или предварительно отформованной заготовкой."Герметик" или "Герметиэирующее средство" относится к газонепроницаемому герметику в условиях способа или образованноо независимо (например, внешний герметик), или образованного реакционной системой (например, внутренний герметик), который изолирует окружаощую атмосферу от реакционной атмосферы. Герметик или герметизирующее средство может иметь состав, отличный от состава матричного металла,"Облегчитель герметика" представляет собой материал, который облегчает образование гер;летиэирующего состава ири реакции матричного металла с окружающей атмосферой и/или непроницаемым контейнером и/или наполняющим материалом или предварительно отформованной заготовкой, Этот материал может быть добавлен в матричный металл, и присутствие облегчителя герметика в матричном металле может улучшать свойства результирующего компоэитного тела."Усилитель смачивания" относится к любому материалу, который при добавлении к матричному металлу и/или наполняющему материалу или предварительно отформованной заготовке усиливает смачивание (например, уменьшает поверхностное натяжение расплавленного Матричного металла) наполняющего материал или предварительно отформованной заготовки расплавленным матричным металлом. Присутствие усилителя смачивания может также улучшать свойства ре:ультирующего металлического матричного компоэитного тела, например, путем улучшения связывания между матричным металлом и наполняющим материалом,Формула изобретения 1. Способ получения изделий иэ композиционного материала с металлической матрицей, включающий формирование реакционной системы, состоящей иэ контейнера, размещенного в нем проницаемого наполнителя, пропитывающего матричного материала, реакционной атмосферы, герметизацию системы от внешней атмосферы, нагрев до расплавления матричного материала, пропитку проницаемого наполнителя расплавленным матричным материалом,последующее эатвердевание, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости за счет получения изделий сложной формы с заданными размерами, при формировании реакционной системы используют контейнер, выполненный иэ непроницаемого материала, наполнитель в свободно насыпанном состоянии или в предварительно формованном виде, по крайней мере на одной поверхности наполнителя располагают барьерное средство, препятствующее пропитке и имеющее форму заданного иэделия, герметизацию создают с помощью поверхностного защитного слоя, не проницаем о го для внеш ней атмосферы, а п ропитку ироницаемого наполнителя осуществляют со стороны, не содержащей барьерное средство, 2. Способ поп. 1, от л и ч а ю щи й с я тем, что осуществляют полную герметизацию реакционной атмосферы от внешнейатмосферы.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве матрицого материала используют материал, выбранный из группы, содержащей алюминий, магний, бронзу, медь, сплав на основе железа.4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щи й с я тем, что в реакционную систему дополнительно вводят вещество, способствующее смачиванию.5, Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в реакционную систему дополнительно вводят вещество, способствующее образованию защитного слоя, не проницаемого для внешней атмосферы.б. Способ по п, 1, отл и ча ю щи й с я тем, что в поверхностный защитный слой вводят по крайней мере один стеклообраэный материал.7, Способ поп,1,отлича ю щийся тем, что в качестве поверхностного защитного слоя используют продукт реакции матричного материала с внешней атмосферой.В, Способ поп.1,отличаю щи йся тем, что защитный слой образуют смачиванием непроницаемого контейнера матричным материалом. 9. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щи й с я том, что в качестве поверхностного защитного слоя используют продукт реакции мат 18253255 10 15 20 30 35 40 45 50 55 ричного материала с непроницаемым контейнером.10. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что реакционная атмосфера по крайней мере частично взаимодействует с матричным материалом, материалом наполнителя или материалом контейнера для создания перепада давления,11.Способ по п,4, отл и ч а ю щ и й с я тем, что вещество, способствующее смачиванию, вводят в матричный материал.12, Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве вещества, способствующего смачиванию, вещество, выбранное из группы, содержащей магний, висмут, свинец, олово. 13. Способ по и. 4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве матричного материалаиспользуют бронзу или медь, а в качестве вещества, способствующего смачивэнию, - вещество, выбранное из группы, содержащей селен, теллур, серу,14, Способ по и. 1, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что барьерное средство размещают по крайней мере в части непроницаемого контейнера,15. Способ поп.1, отл ича ю щи йся тем, что в качестве барьерного средства используют материалы, выбранные из группы, содержащей металл, керамику, керамический композит, глину,16, Способ поп,15,отл ича ю щий с я тем, что в качестве барьерного средства используют тонкоизмельченный материал, не пропитыоаемый расплавленным матричным материалом.17, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве барьерного средства используют материал, выбранный из группы, содержащей углерод, графит, диборид титана, гипс, оксид алюминия, оксид кремния.18. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вкачестве барьерного средства используют материал, не,смачиваемый расплавом матричного материала,19. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что барьерное средство, расположенное по крайней мере на одной поверхности наполнителя, наносятокраской,окунанием, просеиванием через сито, выпариванием, опрыскиванием,20, Способ поп.1, отл ича ющийся тем, что в качестве барьерного средства используют гибкий графитовый лист.21. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в реакционную систему дополнительно вводят материал, облегчающий отделение полученного изделия из композиционного материала от контейнера, барьерных средств и матричного материала.22. Способ по и. 21, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве материала. облегчающего отделение полученного изделия, используют графит, оксид бора или олово.23. Способпоп.21,отличающийсятем, что в барьерное средство вводят материал, способствующий отделению полученного изделия.24. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве проницаемого наполнителя используют порошки, хлопья, таблетки,микросферы, усы, пузырьки, волокна, мелкие частицы, волокнистые маты, обрезанные волокна, сферы, гранулы, трубки,огнеупорные ткани.2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи й с ятем, что в качестве проницаемого наполнителя используют материал. выбранный изгруппы, содержащей оксиды, карбиды. бориды, нитриды.26, Способ поп.1,отл ича ю щи йс ятем, что в качестве материала непроницаемого контейнера используют материал, выбранный из группы, содержащей керамику,металл, стекло, полимер.27. Способ по и. 26, о т л и ч а ю щ и й ся тем. что в качестве материала контейнераиспользуют оксид алюминия или карбидкремния.28, Способпоп.1, отл ича ю щийс ятем, что в качестве реакционной атмосферыиспользуют кислородсодержащую или азотсодержащую атмосферу.29, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве матричного материалаиспользуют алюминий, а в качестве реакционной атмосферы воздух, кислород илиазот,30. Способ поп,1,отлича ю щийсятем, что в качестве матричного материалаиспользуют материал, выбранный из группы, содержащей бронзу, медь, сплав на основе железа, а в качестве реакционнойатмосферы-воздух, кислород йли азот.31. Способ поп. 1, отл ича ю щийсятем, что нагрев осуществляют до температуры выше температуры плавленияматричного материала, но ниже температуры испарения матричного материала итемпературы плавления материала наполнителя. 32. Способпоп.1,отличаю щийся тем, что в качестве матричного материала используют алюминий, а в качестве материала наполнителя-материал, выбранный из группы, содержащей оксиды, карбиды, бориды, нитриды.33, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагрев реакционной системы осуществляют до 700 - 1000 С в случае использования в качестве матричного материала алюминия, до 1050 - 1125 С в случае использования бронзы или меди, до 1250-1400 С в случае использования железа.34. Способ поп.1,отличающийся тем, что затвердевание осуществляют на охлаждаемой подложке.35. Способ по и. 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве материала наполнителя используют материал, выбранный из группы, содержащей оксид алюминия, карбид кремния, оксид циркония, нитрид титана, карбид бора или их смесь. 36. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве поверхностного защитного слоя используют борные стекла. кремниевые стекла, которые по крайней мере5 частично плавятся при пропитке.37. Способ поп.1,отл ича ю щийсятем, что в качестве барьерного средства используют жесткую оболочку, имеющую форму изделия, выполненную из материала,10 выбранного из группы, содержащей оксидалюминия, оксид кремния, вермикулит, графит, гипс, нержавеющую сталь,38, Способпоп,1,отличающийсятем, что внутреннюю поверхность контей 15 нера выполняют соответствующей формеготового изделия., ул,Гагарина. 1 О льский комбинат "Патент", г. У Проиэводственн аказ 2230 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыТиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5рой и/или матричным металлом или/и наполняющим материалом, может быть испол ьзооан для создания или способствовать созданию сэмогенерируемого вакуума внутри этого контейнера.Отличительными особен о остями подходящего непроницаемого контейнера являются свобода от пор, трещин или способных к восстановленио оксидов, каждый из которых может вредно воздействовать на развитие или сохранение самогенерируемого вакуума. Таким образом, следует принимать оо ониглание, что целый ряд материалов может быпгь использован для формирования непроницаемых контейнеров. Например, формаоднная или литьендя окись алюминия или карбид кремния могут быть использованы, также кдк металлы, иглеющие ограниченную или низкую растворимость о матричном металле, ндпример, нержавеющая сталь для дломиниевых, медных и бронзовых матричных металлов,Кроме тога, в других случаях непригодные материалы. ,гакие как пористые материалы (ндприглер, керамические тела) могут быть сделань: непроницаемыми путем формирования подходящего покрытия. 1 дкие непроницаемые покрытия могут быть любы ми из широкого ряда глазурей и гелей, пригодных для связывания и герметизации таких пористых материалов, к таму же, подходящее напра ицасмае покрытие может быть жидким при температурах способа, и о этом случае пакрываюгций материал должен быть достаточна стабильны;л, ч гобы оставаться непроницаемым при условиях самогенерируемого вакуума, например благодаря вязкому сцеплению с контейнерам или ндполняащиь 1 материалом или предварительна отформованной заготовкой.Пригодные материалы покрытия включают стеклоабрдзные материалы наприглер, В 20 з). хлариды, карбонаты и т. д., при условии, что размер пор этого ндполнителя или предварительно отформованной заготовки является достаточно малый, так что покрытие может эффективна блокировать поры, образуя непроницаемое покрытие.Матричный металла, используемый о способе изобретения, может быть любым матричным металлом, который будучи расплавлен о условиях способа, проникает в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку при создании вакуума внутри наполняющего материала, Например, матричным метдллом может быть любой металл или составная часть внутри металла, который реагирует с реакционнаспособной атмосферой в условиях процесса. либо частична, либо существенно40 50 55 5 10 15 20 25 30 "5 полностью тем самым заставляя расплавленный матричный металл проникать ь наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку благодаря, по крайней мере, частичному возникновению вакуума в негл, Далее, в зависимости от применяемой системы матричный металл может либо частично, либо существенно быть нереакционноспособным с реакционноспособной атмосферой, и вакуум может бьггь создан вследствие взаимодействия реакционноспособной атмосферы, с, дополнительно, одним или более другими коглпонентами реакционной систеглы, тем самым позволяя матричному металлу проникать о наполняющийй материал.В предпочтительном варианте осуществления, матричный глатериал может быть сплавлен с усилителем смачиоания, чтобы облегчить смачиоающую способность матричного металла, таким образом, например, содействуя формирооднлю связан между матричным металлом и ндполнителем, уменьшая пористость о формируемом металлическом матричном композиционном материале, уменьшая количество времени, нсабхади;лае для полной пропитки и т.д. Кроме тога, мдгериал, который включает усилитель смачиоания, может также действовать как аблегчитель герметика, кдк описано ниже, чтобы спасабсгоооать изоляции редкционнаспосабнай атмосферы от окружающей атмосферы. Однако о другом предпочтительном варианте осуществления усилитель смачиоания может быть включен непосредственно о наполняющий материал о,"лесто того, чтобы быть сплавленным с матричным металлом,Таким образам. смачивание наполняюи,его материала матричным металлом может усилить свойства (например, предел прочности при растяжении, сопротивление к эрозии и т.д.) результирующего компазитного тела, Кроме того, смачиоание наполняющего материала расплавленным матричным металлом может благоприятстоооать равномерной дисперсии наполнителя по всему формируемому матричному металлическому композиционному материалу и улучшению связывания наполнителя с матричным металлом. Полезные усилители смачивэиия для алюминиевого матричного металла включают магний, висмут, свинец,олово и т,д, и для бронзы и меди включают селен, теллур, серу и т.д. Более того, по крайней мере один усилитель смачиаания может быть добавлен к матричному металлу и/или наполняющему материалу для того, чтобы придать желделые свойства резуль 18253 .тирующему металлическому мат ри Ному компоэитному телу.Более того, возможно использовать резервуар матричного материала, чтобы Гарантировать полное прап итыодние 5 матричным металлом наполняющего материала и/или подать второй металл, которьрй имеет отличный состав от первого источника матричного металла. В частности, в накг)- торых случаях может быть желательно 10 испольэовать матричный металл о резерв 1- аре, который отличается по составу от первого источника матричного металла, Наприл 1 ер, если алюминиевый сплав используют в качестве первого источника р)дт ричного металла, тогда фдктически любой другой металл или р)аталлическз)й сплав, ко. торый плавится при температуре переработки, мог быть использоодн о качества металла для резервуара. Расплаолерзные 20 рлеталлы часто очень хорошо смешиваются один с другим и зто должно привести к смешению металла резервуара с первыр 1 источником рлатричного металла, поскольку дается достаточное количество оремени дря 25 того, чтобы произошло смещение, Таким образорл, используя о резероуаре металл, который отличается по состдоу от первоисточника рлатричного металла, возможно приспосабливать свойства матричного ме. 30 талла для удовлетворения различных Опера-ционных требований и таким обрдзпр;, регулировать свойства метал Зического матричного кол 1 позитного тела.Температура, при которой реакционная 35 система подвергается воздействию (нап ример, температура переработки), может варьироваться о зависимости от того, уа):ие матричные металлы, ндполняощие мотор; - олы или предварительно отформованные 40 заготовки, и реакционноспособнце атмосферы используют, Например, для длюмин 11- евого матричного металла, данный способ самогенерируемого вакуума обычно происходит при температуре по крайней р 1 е)е, 45 700 ОС и предпочтительно 050 С или более, Температуры соыше 1000 С обычно не являются необходимыми, и, о частности, полезным диапазоном является 850 - 1000 С, Для бронзового или медногоматричного рлетдл ла полезны темпердтурь От 1050"С до 1125 С, для чугуна являются подходящими терлпературы от 1250 С до 1400 ОС. В общем, температуры, которые выше точки плэоления, но ниже точки испарения матричного 55 метдлла, могут быть ист)ольэоодиы.Можно приспособить состав и,гили микроструктуру металлической матрицы оо время обрдзоодния композиционного материала, чтобы придать желаемые хардкприрлез), длч данной 1 истемьз условия с Осс Г)д можно Одобрдз ь рябь) ):ОТполировять ОГ)разГ) одрИе, наГп 1 г)е), 1 нтеГ)1 стд;)ли вол, ОКСИДОВ ЗЗИТРрЗОВ И Т Д ДДЛОР, О ДОПОЛРЕ,ие и пр)ЗсгОООГ)лени;о сос)доо кол)ппз 1 тр)ОГО ТРЛД РО)11 НО РГ);),)1 ф),11)с)ос)атЬ ДПУГ)ЗЕ Гс Зэ;)сЗЕСКИЕ Хдрдхтоо)ЛСтЗК 1, Няор.1 МЕр ПООЗ;С Ог тс КОНТ)О ИП;Я )КОЗ,)" 7 ОХЗД)КЛЕ- с;ИЯ Л)ОТД РЛИ Зр ) 1:ОГО ЛДТПИЧ)ОО , Прус)с.г).1 гР -;З с ъ с 1.ф ;11.".,сз( ,Р;Р-бс:;жОГ.".ТСЛ . -. д р :.Л "З"Ото 1;дт.-.ЛГ".-.ГО 1 ОЛЗ ПОЗ,т с,О г 1,ТР):1;".Лд бь) ГЬ ОП)СЗ)Лг)СТОЕНО ГТВ; П),Р,=. )ЬП П;твм ПО- г)ез)з)1)п;,",1)згО, кс )т)-.й)е)д, содепжд- В.Г) ,;Рс,)У. 11 , ЗЛЗИЕСИЙ ". - 1,; ).; ф)1:,) - ;, ;-.ЗЗД -,Д), ЛР,с); ) З; ;У, ,:,)Е) ,)Я .,О ПОМРОДЯ ИЗГ1 РУЮт)лв г)с)ТЕР)ЗЛ, 1;,КОЛО КОНтойс)РД, КЛЗЕ тОГП ДОП)г тЕГЬ)ЫЕ Ср)ойС)ва ДПР 11 ;т), ПРЕВЕ) -,;О ;ОСТ,З )1 О, г)ДСТсЗ)КЕР)111 СЗЗ) ПЧИС)/РЛЗОГ) 1".= . ИЕГ КОГО ГЗД 7и)Зс )З,гп КО)ПОЗ)ЗИОН).1 ГП РАДЧЕ)ИДЛа МОГ)т )П 1")1 ПООДТ) Ся ЗЗТГРЗ "СПОР.:ОЗДНИЯ ; Р и г, "; О д б От ) и 1.л; )", 11 ,) . с; та н г,. д Г) Г н д я )ГЗ )с)с)Я);Р)ТГ:Д, КО 1 ОРДЯ );О) )ЕСтюЕТ СУОСТОЕ)З)ЗО ТРРЛ 1)1",;, З)1УЕ ДЛР;ДТР 1 Н)ГО )З;Трл)д Гомо-О ГО ;С:Е, .-,)лрфоо" работ ., КОГ,срВ 1 р)од)1 сЗ1 И ",т,ЧЗО ИЛИ СЧ с с р ся П:; :.:. В ЭПОСОбЕ и згГО -:;Ис 1 Р, Сд )З;)1) я)Р Р; О рГЭсрЗ- Х )1 ЛИ ПГ)",ЛОЗГЗС ")РГ 1)Вон нсСЗ З- Г 1)-, О В;,: ЛОЗЗ ; .,д б )т .увЕг ТЛЕННО П)О)З 1 РЛ 11)1 Л . О)С ТОГ) гОЗВОЛИТЬ рЕ ., 1 О);. )ст)особОй д)",.) 1)л.ре прот)1 татьг,ро 1,)к,.ут:., )з н",; О,",);ссй мд;еридлл; и; .-,:,-.рттель) О.-. )1) дрну)1),атоОРКУ Д НЕКОТОООй С Г;ЗД);И ОО ОПЕг 1 Я ПРОЦРС- сд, предОестоу Ошей изоляции Г)УРУХ;ДО 1)ЕЙ ЗТР 1)СО 1 Е")Ь ЙТ ОРДКЦИОННОСПО- спбной;зтл 1 ос) еп) е. пр 1 лзврдх достаточнОе колице.:ТГп реек пионноспособной сз 1 МОСфЕРЫ СОДРОЖИтСЯ ОНУТРИ 6 РИЗКО УПДКОВДННЦК сДСТИ 1, Ил,г)оиХ ОДЗМЕОЫ ЧДСТИЦ р) предел:)х пкоро 54- 220 Грит. При обеспе- ЧЗН.И ГДКОГОДПОЛНЯ)О)ОГО РЗДТЕРИДЛД РР- дкц 1 О)з;); "ст)ссобндя дтр 1 осФег)д может Либо сОСТИННО, ЛИбо С:)ЕСТ)ЗОУЗО ГОНП рвс)Г 1 РОВсЗТЬ ПОСЛЕ КОН 7 сКТДОДСПЛСОГЕННЬЗМ 1 ДТ 0,1 НЫР КЕТЛЕ)ОМ С 1 Г 1 Р)1 Р)ДПОЛНЯ)ОЩИМ мотет), )лог". и иг)и , Рп пз)Здел 1 ь)л конТРй- НЕРО, гвг) СДМ ЬГ ;)П)РОДЯ К С)ЭДДНН)6 ОЗКУ- уМд. КОТОрцй В 7 яГИВг.т рдСПЛдг ЛННЫй МЭТ)Зсри ЛЗ)Тс)ЛЛ ЗЗ РЗД )С) ) ЛЗСЗ )ОЗИЗ 11 Д РПИ- дЛ, БОЛЕЕ ТОГО, рдС 1 рос)с)Л с -; з Е ) с)д цио 1- 1 носпособн атмосс)г:рь вр)утри НЭПОЛН 1 ЮгцвО Мдтвр 1 алд )СЕ Кс". рЗЕ до,)ЖНО быть су)р;есз ззенно рд)зн)л: )ыг;, Одздкг су 1825325щественио равномерное распределение реакционноспособной атмосферы может способствовать формирооанию желаемого металлического матричного компоэитного тела.Предлагаемый способ формирования металлического матричного композитиого тела является применимым к широкому ряду наполняющих мдтериалоо, и выбор материалов будет зависеть в большой степени от таких факторов, как матричный металл, условия переработки, реакционная способность расплавленного матричного металла с реакциониоспособной атмосферой, реакционная способность наполнгпощего материала с реакциониоспособной атмосферой, реакционная способность расплавленного матричного металла с непроницаемым контейнером и свойств, закладываемых для целевого композитного продукта. Например, когда матричный металл включает алюминий, то подходящими наполняющими материалами являются Оксиды (наг 1 ример, окись алюминия), карбиды (например, карбид кремния), нитриды (например, иитрид титана) и бориды (например, диборид титана), Если имеется тенденция для наполняющего материдлд оэдимодействовать вредно с расплавленным матричным металлом, то такое озаимодейстоие может быть скомпеисирооано путем угланьшения времени пропитки и температуры или путем предусматриоания иереакциоиноспособного покрытия на наполнителе. Наполняющий материал может включать подложку, такую как углерод или другой некердмический материал, носящий керамическое покрытие, чтобы защитить подложку от воздействия или деградации, Пригодные керамические покрытия включают оксиды, карбиды, иитридыбариды. Керамики, которые являются предпочтительными для использования о данном способе, включают окись алюминия и карбид кремния о форме частиц, пластинок, усов и волокон. Волокна могут быть непрерывными (в измельченной форме) или в форме непрерывных филаментов, таких как мул ьтифилдлентные) жгуты. Кроме того, состав и/или форма наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки могут быть гомо 1 енными или гетерогенными,Размер и форма наполняющего материала могут быть любыми, ко 1 орые мо ут требоваться, для того чтобы достичь желаемых свойств в компоэите, Таким образом, материал может быть в форме частиц. усов, пластинок или волокон, поскольку пропитка не ограничена формой наполняющего иатериала. Могут применяться другие формы, такио как сферы. цилиндры, таблетки, тугоплаокие волокнистые переплетения и тому подобное. Кроме того, размер этого матери ала не ограничиоает пропитыоание, хотя могут требоваться более высокая температура или более продолжительный период времени для того, чтобы получить полную пропитку массы более мелких частиц, чем для более 10 крупных частиц, Средний размер материаланаполнителя, лежащий о пределах 24-500 грит, является предпочтительным для большинства технических применений, Кроме того, контролиоуя разлер (например, дид метр частицы и т. д,) непроницаемой массынаполняющего материала или предварительно отформованной заготовки, можно приспособить физические и/или механические свойства формуемого металлического 20 матричного композиционного материаладля того, чтобы удовлетворить неограниченное число промышленных применений. Еще дальше, объединяя наполняющий материал, включающий варьируемые размеры частиц иаполньчощего материала можно достичь более высокой упаковки наполняющего материала для получения композитного тела с заданными свойствами, Также, можно получить более низкое заполнение частиц, при З 0 желании, путем перемешиоаиия наполняющего материала (ндг 1 ример, встряхиванием контейнера) оо время пропитыоания и/или путем перемешивания порошкообразного матричного металла с наполняющим матеЗ 5 риало л до пропитывания.Редкционноспособная атмосфера, используемая в способе данного изобретеия, может быть любой атмосферой, которая может реагировать частично или полно с рас плавленным матричным металлом и/илинаполняющим материалом и/или непроницаемым контейнером, образуя продукт реакции, который занимает объем, который является меньшим, чем объем, занимаемый 45 этой атмосферой и/или компонентами реакции до реакции. В частности, реакционноспособная атмосфера, при контакте с расплавленныл матричным металлом и/или наполняющим материалом, и/или непрони цаемым контейнером, может реагировать содним или более компонентами реакционной системы, образ я твердый, жидкий или парообразный продукт реакции, который занимает меньший объем, чем объем совместных индивидуальных компонентов, тем самым создавая пустоту или вакуум, который способствует втягиванию расплавленного матричного металла о наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку. Вэаимодейстои мтуч Гс акционноспособной атмосферой и Ог 11(м или более матричным металлом и/или аполняющим материа 1 ом и/или непрони 1;аел 1 ым контейнером, может продо)жатьс в течение времени, достаточным для того, чтобы матричный металл пропитал, по крайней мере, частично или существе 1 но полно- СТЬЮ, НаПОЛНЯЮЩИй МатЕРИаЛ, НаПР 1 лМЕР, КОГДа ИСПОЛЬЗУЮТ ВОЗДУХ 11 Кс 1 ЧЕСТВЕ )ваК 11 с- онноспособной атмосферы, вза 1.л 1 одс 4 йствие между матричным металлом 1 апри(лер, алк)минием) и воздухом может приводить к образованию реакциоцноспособнык и:;О- дуктов (например. окись эломиния и/или нитрид алюминия, и т,д.), В условияк сг(особа, продукт(ы) реакции имеет тенденцио занимать ме 11 ьший обьем, чем об;ций общезанимаемый рагплавленным алюминием и воздухом, В результате реакции генерипуется вакуу 1 л, тем самым заставляя рагплавленный матричный металл проникать в наполняющий материал или предварительно отформованную заготовку, В занисил 101- сти от используемой системы, на полн я ащий материал и/или неп рон ццгпмый контейнер могут рсагировать с реакционноспособной атмосферой аналогич 1 ым образом, генерируя вакуум, тем самым поМогая В ПРОНИКНОВРНИИ Рсзсплс 1 СЛ 8 Н ОГО матрицного металла в наполня(ощий материал, Реакция с самогензрируемым вэкуумом может продолжаться в течениа времени, достаточного, чтобь 1 привести к образованию металлицеского матричного композитного ела.Кроме того, найдено, что герметик или герметизирующее средство должны предотвращать или ограничивать газовый поток из окружающей атмосферы в наполняющий материал или предварительно отформонс 1 ную заготовку(например, предотнращать тече(ие окружающей атмосферы в реакционноспособну 10 атмосферу), Реакционноспособная атмосфе Оэ внутри непроницаемого контейнера 12 и 1 аполняющего материала 11, дол)кна быть достаточно изолирована от окружающей атмосферы 17, так что, когда происходит взаимодействие между реакционноспособной атмосферой и расплавленным матричным металлом 13 и/ИГи наполняющим материалом или г 1 реднарительно отформованной заготовкой 11 и/или непрпницаемыл 1 контейнером 12, устанавливается и поддерживается разница давления между реакционноспособной и окружающей атмосферами до тек пор, пока не будРтдостигнута жслательная пропитка, Следует понимать, что изоляция между реакционноспособной и окружающей атмосферами нР должна быть гонервенной, но скорееЧ.1:; )НЛЕ; сР Х Гс: Г ; Ч) ;1 с),1.ЕОТН. 4 у, ЧТОЕ л;4; :4,4 сс/со 4(ЕЕИСТ"14 лн НОЗН 1( )ЕГс. Г 14 4 С 0)Э4 ЛРНГРННО10 матричцоГО мега;4 л, 1"1 и дОГ(олнение к35 любому ермтиз 11 уу(1 ц)л 1 у действию.О)С)С.гС(ИН;);4АУ,; ЦЭХЛЕ 114 ЫМ МатРИЦ 11 Ь М М(ТДЛ ) 1 на 1 .Вр, 1 1 "С)ТСр 1 аясэ, ДОба 4 ле ого к д 1. у ил алел;ен Гамс;к алол С 1 стедь 1) 11(д н 14 у) ренн(1 л"40 имеот вв(дду, Гп) гермес(лзир ЛО 1 ее дейстЦ,:;Р с 0 Н 11 кавт ИС.КЛ 10 ТЕГ 4140 И ОДНОИ ИЛИс 1ЛЕЕ КэраКтЕрИСтИК М,4 трИЧНОГО МвтаЛЛОапример. От сг 10 соСчост 4 мл.р,1 чного ме ЛЛЭ (1 сР 1 ИВЭТ:, Нс П)сп(ЭЕ:,1,й КОНТЕИ 45 нег. В(утренний 1; :.1:.ч;-с:кй герметикможс(т быть сфо)м 014 ль. Просгц предус;матривая досгаточно гл,.ок(й резервуар расПЛгНЛСННОГО МсТРЛ 4 нцг МЕтЭЛЛа ИЛИПОГРУжав НаПОЛ 1 Я(с)В 141 Ч 1 ЛатЕРЛЭЛ ИЛИ ПРЕД-,50 варит(зл 1 Г) от(ЬОрмо.,э(1 у ) з:,цтонку.1 СЛ 1 Е МЕНРР. Нс)й(ЕН(, ЧТО ВНРШНИЕмехдничсские Герм(тики яял 4 отг.ч неэффЕКТИНН 14 М 11 Н 1 РЛГМ:)ЯДЕ ПО".Л 10 НЕ 111 ЛЙ Иони могут тпебова". Чр .з.,;ер:. О с)олы(их ко 55 личестл расплавленного матричного металла. В соотввтс вии г. ;обре гением,найдено,:(то ннещн:.е гсрмс 1;.;и и ф.:,зичеСс ИЕ И (имс)ЧЕСК 1", КЛаССЬ 1 ут ЕН 1(К ГврМвтИКОВ ПЕРЕКРЫ Ва КТ ечс)ЗЯ Н Н ЫЕцвдостсЭТКЛ янутрг)ННЕГО МС" Ч;Г,14 ЕГ,(ГО Герметика, В предпочтительном варианте осуществления внешнего герметика,;ерметизируощее средствс может быть чаружно применено к поверхнссти матричного металла в виде твердого илл жидкого материала, который, в условиях способа может оыть существенно нереакционноспособным с матричным металлом. )айде 1 о. что такой онешний герметик предотвращает. лпи по крайней мере, достаточно ингибирует, транспорт парофазных составляющих частей иэ окоужающей атмосферы к реакциОнноспособной атмосфере. ПриГОдннми глатериалами для использования ь качестве онешнего физического герматиэирующего средства могут быть ллбо твердые тела, либс жидкости,:)клк-аг стекла 1 нзпример. борные или кремниевые стекла, В 20 з, расплавленные оксиды и т.д.) или любой другой глатериал,ы), (оторый достаточно ингибирует т)знсгорт Окружаощэи атглосеры к рва(цлоноспособной з) мосфере о условиях этого способа.Ьлещ нии 7(ехаический герметик мо 1(ет Оь 1 ть сформооан пред 1)з 1)ительгыы оь- равнивзнием лли предозритсл оным по 1 ирооз ием или иным способом формирующ 1 м "3 утг 8 н 60 ю пооер(нос гь ноп,.О- ницаемаго контейнера, контзктиру о;цего с емкостью матричного метагла, так чп Т)аСПОР Гсзза Мак(ДУ ОКРУХЗ 01 Ц 8 Л с 1 МОС- ферой и резкцисн:,оспособно;: этмос,ерой Достзточ 1 с ингибиро 1 дзн, 1 лаэУРИ и покРытия, также кок ,)дэ, которые гло/т гименяться о контейнбре, чтОбы сделать еГО непроницаемым, глогут также обесгечиоать подходящуо герметизацию.Внешний химический герметик может быть получен помещением материала на поверхность расплавленного матричного металла, который реагирует с. Напоимер, проницаемым контейнером. Продукт оеакции может оклочзть и 1 терметзллид, оксид,карбид и т,д,В предпочтительном варианте осуществления внутре 1 его фиэи;сского герметика матричгый металл может реагировать с окружающей атмосферой с обоззованием герметика или герметизиг)уощего средства имеощего состав, отличный от состава матричного металла. Например, п)и реакции матричного металла с окружаощей атмосферой продукт реакции ,например, МуО и/или магний-алюминатная шпинель о случае взаимодействия сплава ИЛц с воздухом, или Оксид меди в случае взаимодействия бронзового сплава с воздухом) может Образоваться, которнй могут герметизировать реакционноспособную атмосферу от Окружаю)цей атмосферы. В дру 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 гом варианте осуществления внутреннего физического герметика облегчитель герметика может быть добавлен к матричному металлу, чтобы способствовать образованию герметика при реакции глежду матричным глеталлом и окружающей атмосферой (например, путем добавления магния, висмута, свинца и т,д. для злюминиевых матричных металлов, или путем добавления селена, теллура, серы и т,д. для смежных и бронзвоого матричных металлов. При формировании внутреннего химического герметиэирующего средства, матричный металл может взаимодействовать с непроницаемым контейнером (например, путем частичного расплавления контейнера или его покрытия 1 онутреннего) или путем формирования продукта реакции или интерметаллида и т.д., которые могут герметизировать наполняющий материал от окружаощей среды.Кроме того, следует оценить, что герметик должен быть способным соответствовать оолюметрическим (т,е. либо расширенио, либо сокращению) или другим иэмененлем в реакционной системе, не допуская окружа ощую атмосферу течь в наполняющий материал, например, течение в реакционноспособную атмосферу). В частности, поскольку расплавленный матричный металл впитывается о проницаемую массу наполняющего материала или предварительно Отформованную заготовку, глубина расплавленного матричного металла о контейнере имеет тенденцию уменьшается. Соответствующее Герметиэи рующее средство для такой системы должно быть достаточно податливым, чтобы предотвратить Гранспорт газа из Окружающей атмосферы в наполняощий материал, поскольку уровень расплавленного матричного металла в контейнере уменьшается,Барьерное средство может, также, быть использовано о комбинации с изобретением. В част;асти, барьерное средство, которое может быть использовано в способе этого изобретения, может быть любым пригодным средством, которое мешает, ингибирует, препятствует или ограничиоает миграцию, перемещение, или тому подобное, расплавленного матричного металла эа определенную границу поверхности наполняющего глатериалз П, ",. Одным барьерным средством может быть лобой минерал, соединение, элемент, коглпозиция, или тому подобное, который в условиях способа этого изобретения, сохраняет некоторую структурную целостносгь, является еле)учим и СП ОСООН ЫМ Лоха л Ь НО ИНГИ(И )О ОсТЬ ОСТа. нлв)иозт. мешгть, прело ",рзвпь и томуподобное, непрерывное впитывание или любой другой вид движения за определенную границу поверхности цаполня(ощего материала, Барьерное средство мохет быть использовано во время пропитки с помощью самогенерируемогс вакуума или в любом непроницаемом контейнера, испольф зуемом в связи с техникой самогацерируемого вакуума для формирования металлических матричных композиционных материалов, как обсуждается более детально ниже.Подходящее барьерное средство вюцочает материалы, которые либо являются смачиваемыми, либо несмачивдемыми при играции расплавленного матричного метал.лд в условиях прил 1 еняемого способа, поскольку смачивациа барьерного средства существенно не протекает за пределами поверхности барьерного материдла (т.е. поверхность сма(ивания), По-видимому, барьер этого типа проявляет малое сродство или не проявляет сродства к расплавленному матричнол(у сплаву, и паремеще(ц 1 е зд определенную границу поверхности наполняющего материала или предварительно отформованной заготовки предотвращается или ингибируется барьерным средством.Этот барьер уменьшает любу(о окончательную механическую обработку или измальчение, которые л 1 огут потребоваться металлическому матричному композитному и роду кту.Подходящие барьеры, в особенности,полезные для слюмициевь(х матричцых металлов, есть барьеры, содержащие углерод, особенно кристаллическая аллотропцдя форма углерода, известная как графит, Графит существенно не смачивается расправленным алюминиевым сплавом при описываемых условиях способа, Конкретным предпочтительным графитом является графитовая лента, который проявляет характеристик, которые предотвращаот л.играцию расплавленного алюминиевого сплава за определенную грдницу поверхности наполняющего материала. Эта графитовая лента также является устойчивой к нагреванию и является существенно х 1 л(и- чески инертной. Грдфитоодя лента является подвижной, совместимой, принимает различные формы и упруга, и из цае можно изготовить различные формы, которые Гудут сооттетствовдть большинству любх применений барьера. Графитовоа бдрьарное средство может быть прл(ецано в виде суспензии или пдсты или даже кдк разде яющая пленка вокруг л на грдица нзполняющаго материала илпредварительно Отформод нсй зегоггт. Ланга явл;ется10 1520253035 л 045 50 О фГ .Оза В ЛУм За3 В;У /"З(ОГ. . ОРл ы"-1ПРаО гИТ./1 ЬНО ПОТ." У, ", то О Д(ДКЕДТСЯ В фОРМа ПОДВИЖНОГП ГРДфИТОВОГО ЛСТЯ. Один способ использования этого буллгоподобного грдфитосогс листового л(атеридлд состоит в Обертьвации наполня(ощего матер 1 а(д или предварительно отформованной заготовки, подлежащей пропитке, слоем материала из графитовой фольги .ЛАГОя. Или х;е, графитовый листовой матер:,ал может бь(ть сЬсрмован в обратную форму конфГураци 1, 1;Отордя желательна для л(етдлли(еского мтричцого композит - ного тела и зта Обра гндя форма может затем бьть заполценд наполня(ощим материалом.Крона того, другиа тонко измельченные чдстицы матери;.Лов, - .акие кдк 500 гритОк(с(: алюминия, могт фуцкцоцировать кдк барьер, в определенных ситуациях, поскольку пропиткд барьер.Огс материала из дстиц должна происходить со скоростью, которая ниже, чем скорость пропитки на- ПОЛНЯО(ЦО О МаТЕРИалаБДР Ег.цаа ГРаДСТВО МожЕт ПРИМЕНЯТЬ.1 лОб(м (ОГходя(иг СгГсбом. таким как (1 ткрлте ОГ раделанн 01 Гренцы повеохности слоан бдрьагтного срадс 1 вд. Такослой Лр(:рного средс 1 вд л(О:;:ет быть прима-(ен ПУтан ОКРДШИВДНИЯ, ОКУН .Н,Я. ГРОСЕИВанИЯ :еред лк, испарением, или г других случаях прмсняя барьерно. срсдство в хидкойформа. в орме суспецзии или пасты или путам рдспылен 1 я прООбраз(О О Одрьерного средства, или простым нанесением слоя Твердого барьерОГО средстьа в виде частиц, л путем прима(ения твердого тон- КОГО ЛИСта ИЛИ ПЛОНКИ бтдрЕркГО СрадСтВа ца определенную Грд 1 ц,;(е 1.хност, В Гч(да барьерного с(:с.,г,сгвд . - 1;с,е сдмогецео 1,"уел(дя вдк.ул(ая Г(роТ д существенно Огрдничивдетс,": г. тех случаях. когда лропгьееОщий матричньй металл достигает Определенной гоаницы поверхцости и контатирует с барьерным сре,ством.Д-.(Н, й способ формирования метдллиЧСКОГгт МатРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МатЕ- риала Г(утем техники самогенерирования ваку,мд,; комбинации с ;спользовдцием бар,: рного средст(д Обеспачиг(ает сущестгсццыа г ре 111 уществд цдд известным уровнел 1 техн;1 ки, В частности, используя способ изо бра ге ция ме гл;инес кое матричное Онгозтгноа тело может быть получено базнеобход 3 л 1 Ости дорОГОй или слояной ГахцО- логи. Ь Од(ол 1 аспекте изобратени напрониц;ал 1 :.1 конайфор, ксрь(" ло,ат Оыть КОЛ(ЛЕРС; И ДОСТУПЕ ИЛИ С 1;гРО.1; СПЕЦИ- ф(ЕСгХддЛ, Мож. Г Сода ,;д . 1 дтОЛ 1(яОщ11 серид тл( гад(1ельнГ