Способ получения дисперсно-упрочненного материала

(Ю 1)З В 2ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМЙТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВ СКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 т 092 ТОР(57) Использование. в йорошков лургии, в частности при иэгота дисперсно-упрочнеййых материа числе порошка из алюминиевых Сущность изобретения: в распыля плане вводят в количестве 50-90)ь закаленную из жидкого состояния ление ведут при температуре н меньшей, чем ликвидусэ расплав перед введением в расплав лигату О- дйруют при 100-400 С и коэффиц тяжки 6-400. 1 табл.(21) 4873343/02 (22) 25.07,90 (46) 23.07,92. Бюл, Ь (71) Физико-техниче (72) Г.М, Гайдалено Кузей, А.П, Ласковн (56) Патент США М 3 кл, 264-12, 1961.Патент США Мб 3 кл. С 22 С 1/06, 1974 (54) СПОСОБ ПОЛУ УПРОЧНЕННОГО М ои метал- вливании лов, в томсплавов. емый раслигатуру, , и распыа 10-40 С а причем ру экструиенте вы 27ский институт АН БССР, А.С. Гнездилов, А.Мв и Ю.В, Лыскова009205,849123,ЧЕНИЯ ДИСПЕРСНАТЕРИАЛА Изобретение относится к порошковой - Наиболее близким к йредлэгэемому по металлургии И может быть,использовано технической сути является способ литья, задля получейия полуфабрикатов с повышен- ключающийся в приготовлении расплава. ной прочностью и жаропрочностью; растворении в нем закаленной иэ жидкогоИзвестныеспособы получениябыстроза-соСтояния лигатуры; и последующей разкаленных материалов основаны на распйле- ливкойрасплава в литейную форму,нии гомогенйых расплавов; что не дает Недостаткомизвестного способа явля- возможности изготавливать материалы с ются низкие прочностные показатели мате- раздельным распределением, следователь- риала, обусловленные кэк растворением но, типом упрочнения, легирующих элемен- дисперсных частиц быстроохлажденной ли- ф. тов: одни в твердом растворе, другие в виде гатуры, так и низкими скоростями охлажде дисперсных частиц упрочняющих фаз, Та- ния отливки, О кое распределение легирующих элементов . Целью изобретения является повыше- фй, в сплаве дает воэможность повысить проч- ние прочности полуфабрикатов, о ностные характеристики материала. Цель достигается тем, что согласно споИаеестен Способ получения порошка, . себу. еключаюшеиуприготоеление распла- )и заключающийся в распылении струи рас- ва с введением в наго быстрозакаленной плава плоскими газовыми потоками, распо- лигатуры, растворение ее в рэсплаве-осноложенными симметрично к струе расплава ве и последующую его разливку, быстрозаи наклоненными к ней в вертикальной пло-каленную лигатуру предварительно скости под углом 7,5-37,50, экструдируют при 100-4 ОООС и коэффициНедостатками известного способа явля- енте вытяжки 6-400 вводят в расплав-осноются малый выход мелких фракций, низкие ву в количестве 50-90 мэс. , приразливку осуществляют на вращающийся в вертикальной плоскости диск, Существенные отличия предлагаемого способа от известного - предварительная экструзия быстрозакаленной лигатуры; растворение лигатуры в расплэве-основе при температуре на 10-400 С большей, чем ликвидус; введение в расплав 50-90 мас.% лигатуры; повторное распыление расплава, представляющего собой жидкометаллическую суспензию,Лигатуры алюминиевых сплавов, полученные закалкой из жидкого состояния, представляют собой пересыщенный твердый раствор; в котором распределены дисперсные включения алюминиевых фаз, ; Размеры дисперсных включений составляют 0;1 - 1 мкм, поэтому прирастворении такой лигатуры в расплаве в первую очередь растворяется алюминиевая основа(а-твердый пересыщенный раствор), а дисперсные алюминиды некоторое время находятся в расплаве во взвешенном состоянии, а затем растворяются. Однако, если растворение осуществляется таким образом, цто количество введенного легирующего элемента (со- держащегося как в пересыщенном твердом растворе, так и в дисперсных частицах) превышает величину растворимости (т,е, максимальную концентрацию легирующего элемента в расплаве при данной температуре растворенйя); то часть легирующего элемента в виде дисперсных частиц алюминидов не растворится и будет находиться в расплаве во взвешенном состоянии, Это достигается введением в расплав при температуре, превышающей температуру ликвидуса на 10-40 С, больших количеств (50-9 П мас,%) быстрозакаленной лигатуры.Перегрев расплава-основы выше, чем на 40 С приводит к полномурастворению вводимой лигатуры, Подогрев нйже указан ных пределов приводит к возрастанию вязкости расплава, увеличению размеров полуцаемьгх частиц и, следовательно, к снижению прочностных характеристик полуфабрикатов,Особенно эффективен этот способ для -получения порошков из сплавов системы А-Си-Ре, Железо-вредная пэимесьв алюминиевых сплавах, так как оно связывает и удаляет медь из твердого раствора, и снижаетпрочностные и технологические характеристики сплава, Растворение алюминиево-железной лигатуры в расплаве сплава, например Д 16, при 670 С не приводит к сильному насыщению расплава железом; Аз-за малой растворимости железа в алюминии ( 0,01 мас,%) и оно присутствует в расплаве в частицах фазы А 1 зГе, В результате образуется жидкометаллическая суспензия. Последующее распыление суспензии позволяет получить порошок с 5 дисперсными включениями алюминидов,При этом скорость охлаждения расплава в меньшей степени определяет размер дисперсных включений (АЗРе),чем в случае распыления насыщенного, либо близкому к 10 состоянию насыщения расплава. Одновременно можно уменьшить и размер частиц алюминидов(по сравнению с лигатурой), тэк как при растворении лигатуры частично растворяются и дисперс.ые частицы, что спо собствует повышению прочностныххарактеристик материала. В предлагаемом способе растворение лигатуры в расплэве представляет собой процесс насыщения расплава дисперсными частицами алюми нидов.Предварительная экструзия лигатурыпри 100-400 С и коэффициенте вытяжки 6- 400 приводит. к дроблению дисперсных частиц, особенно если они имели игольчатую 25 форму, Одновременно происходит разрушение и диспергирование оксидных пленок, что повышает скорость растворения лигатуры в расплаве, Снижение температуры экструдирования менее 100 С требует 30 больших усилий исложной оснастки, но приэтом плотность компакта не возрастает и увеличивается доля расслоений, цто ведет к окислению при растворенли и снижению прочностных характеристик полуфабрикэ та, Увеличение температуры более 400 С(или снижеййе коэффициента вытяжки менее 6) не обеспечивает дробления дисперсных цастиц. Увеличение коэффициента вытяжки более 400 ведет к расслоениям, 40 появлению ершей, окислению лигатуры ипадению прочностных характеристик полуфабрикатов, Увеличение доли вводимой в расплав лигатуры более 90 мас,% ведет к резкому возрастанию вязкости расплава, 45 увеличению размеров частиц и, следовательно степени охлаждения, что приводит к снижению прочностных характеристик полуфабрикатов, Снижение доли лигатуры,вводимой в расплав менее 40 мас., неБО обеспечивает должные показатели прочности полуфабрикатов.П р им е р 1. Порошок лигатуры А масРе, полученный быстрым охлаждением, экструдирьвали при различных режимах. % Затем лигатуру в виде прутка вводили в расплав А 1, перемешивали, выдерживали до растворений зерен а -твердого раствора.Полученный расплав разливали на вращающийся в вертикальной плоскости диск (16 ОООорм ).Из полученного порошка при 450 С икоэффициенте вытяжки 8 был экструдирован пруток, прочностные характеристикикоторого, в зависимости от режимов получения, приведены в таблице. 5П р и м е р 2, В расплав сплава Д 16вводили лигатуру А - 14 мас. Д Ге, полученную быстрым охлаждением расплава с последующей экструзией,Режимы экструзии приведены в таблицы,После растворения лигатуры расплавразливается на вращающийся в вертикальной плоскости диск 18003 об/мин) полученный порошок экструдировали при 470 С и 15коэффициенте вытяжки 8 в пруток, прочностные характеристики которого приведеныв таблице в сравнении с прутком, полученным из порошка, изготовленного известным способом. 20За базовый объект выбран способ полнения порошка распылением гомогенногорасплава, который в настоящее время позволяет изготавливать быстрозакаменные25 порошки и полуфабрикаты из них с максимальными прочностными характеристиками.Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить прочностные характеристики полуфабриката по сравнению со способом, принятым за базовый объект, на 10 15 д. Формула изобретения Способ получения дисперсно-упрочненного материала, включающий приготовление расплава с введением в него быстрозакаленной лигатуры, растворение ее в расплаве-основе и последующую разливку расплава, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения прочности, перед введением в расплав быстрозакаленную лигатуру зкструдируют при 100-400 С и коэффициенте вытяжке 6 - 400, введение в расплав лигатуры осуществляют в количестве 50-90 масД при температуре на 10-40 С выше ликвидуса,а разливку ведут на вращающийся в вертикальной плоскости диск.Доля лигатуры в расплаве, Я элементов Состав материала лигатуры,мае о1748949 Продолжение таблицы Составитель Г. ГайдаленокРедактор О.Хрипта Техред М.,Моргентал Корректор Н,Тупи оизводствен но-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,101 г аказ 2550 Тираж .Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5