Способ получения композиционных материалов с металлической матрицей

ЕДО 1 ЧСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)и) ОБЛАДАНИЕ БЗОБРЕТк эВтО 3 сеОм сВБДжсльжВУ Все- авиаИА; лова б,кп , кл. 3 МР союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГосУдАРственное плтентное(58) Авторское свидетельство СССР М 57251В 22 Г 3/26, 1976Авторское свидетельство СССР Ы 7971 18В 22 Г 3/26, 1980.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОИЫХ МАТЕРИАЛОВ С МЕТАЙПИЧЕСКОЙРИЦЕЙ 9) Я 3 (и) 179 О 238 Цб С 22 С ЦО 2(57) Сущность изобретения: предложенный способ получения композиционного материала с металлической матрицей включает укладку упрочнителя в форму, нагрев, вакуумированием и пропитку упрочнителя в автокпаве под давлением нейтрального газа Причем перед пропиткой в автоклав в.течение 5 - 8 с подают давление нейтрального газа, преышающее в 1,3 раза давление пропитки, затем снимают давление в автокпаве и вакуумируют его. После пропитки проводят кристаллизацию металличекой матрицы под давлением. Полученный данным способом материал с магниевой матрицей, содержащей в качестве упрочнителя углеродного во 2покна, имеет прочность 108 кг/мм и высокую коррозионную стойкость. 1 табл.цы и после сброса давления образуют порыв материале,Целью изобретения является повышение механических свойств и коррозионнойстойкости материалов,Предлагаемый способ получения ком 40 позиционных материалов с металлической матрицей, включающий укладку упрочнителя в форму, нагрев, вакуумирование, про 45 питку упрочнителя в автоклаве под давлением нейтрального газа и кристаллизацию металлической матрицы под давлением, в котором перед пропиткой в автоклав в течение 5-8 с подают давление нейтрального газа, превышающее в 1,3 раза давле 50 ние пропитки, затем снимают давление в автоклаве и вакуумируют его. При этом процессе в момент подачи давления, в 1,3 раза превышающего давление пропитки, проис ходит растворение в металле матрицы газов, адсорбированных на упрочнителе. При сбросе давления и вакуумировании эти газы удаляются из жидкой матрицы, и при последующем повышении давления нейтральноИзобретение относится к металлургии, в частности, к способам получения иэделия из металлических композиционных материалов, армированных неорганическими упрочнителями. 5Известным способом изготовления изделий из металлических композиционных материалов является способ, заключающийся в укладке армирующего волокна в металлическую разъемную форму, нагрев, "О вакуумирование и пропитку армирующего волокна расплавом металла матрицы под давлением 30-70 атм.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ из готовления композиционных армированных изделий, заключающийся в укладке армирующего волокна в металлическую разъемную форму, нагрев, вакуумирование, пропитку, механическую обработку, поме щение заготовки в форму из гипсосодержащей смеси, вакуумирование и повторная пропитка расплавом металла матрицы при давлении З-б атм.Недостатком известных способов явля ется низкое качество изделий из металлических композиционных материалов. Это обусловлено повышейной пористостью изделий, Повышенная пористость снижает сплошность изделий, их прочность и корро зионную стойкость. Повышенная пористость вызвана газоотделением с армирующего упрочнителя и не устраняется вакуумированием формы супрочнителем перед пропиткой, В момент пропитки газы, адсорбированные на упрочнителе, переходят в расплав матриго газа до давления пропитки и осуществлении самого процесса пропитки металл матрицы не загрязняется газовыми включениями, а последующая кристаллизация матрицы под давлением позволяет ликвидировать остаточную газовую пористость, даже если не все газы были удалены при повторном вакуумировании.Известно, что при превышении давления пропитки свойства композиционных материалов снижаются, Обычно при превышении давления пропитки свойства композиционного материала снижаются за счет усиленного взаимодействия матрицы и упрочнителя. Однако установлено, что строго ограниченное по времени превышение давления дает положительный эффект и повышает свойства композиционного материала, Воздействие повышенного давленияна металл матрицы ограничено 5 - 8 с, так как при меньшем времени значительная часть газов, адсорбированных на волокне, не успеет перейти в расплав для последующего удаления их при повторном вакуумировании, и это понизит коррозионную стойкость материала, С другой стороны, большее время воздействия повлечет за собой разупрочнение армирующих волокон и ухудшение механических характеристик материала за счет усиленного взаимодействия матрицы и уг,.,очнителя,Было изготовлено несколько партий образцов из различных композиционных материалов известным и предлагаемым способами,П р и м е р 1, Получение композиционного материала Мо-С. При получении композиционного материала Мо - С известным способом осуществляют вакуумирование до 1 10мм рт.ст, в течение 1 мин, затем осуществляют пропитку углеродного волокна под давлением аргона 40 атм в течение 40 с расплавом матрицы МЛ 10 при 680 С.При получении композиционного материала Мо - С предлагаемым способом осуществляют вакуумирование в течение 1 мин до 1 10 " мм рт,ст затем подают давлсние аргона 52 атм на зеркало металла и выдерживают зто давление в течение 8 с, после этого давление сбрасывают и аакуумируют автоклав до 1 10 мм рт,ст, в течение 1 мин, затем подают давление аргона на зеркало металла 40 атм и выдерживают его 40 с. Весь процесс идет при температуре металла матрицы 680"С, После пропитки температуру в автоклаве понижают для затвердевания металла матрицы не сбрасывая давления. После кристаллизации матрицы давление сбрасывают и извлекают иэПотеря массы Способ получеКомпозиционный материал сгв,кг/ммэтм 1,3 атм Рпр. с при ния коррозии, г/см ч 10 известный предлагаемый иэвест, предлэг, из вест.предлэг. М 9 - В 95 22500 16,35 1,65 40 40 24600 7,48 108 132 146 1,81 52 40 40 25100 27700 2,29 20 20 60 60 70 4,31 2,40 А 1-н,к.Я 1 С 3,09 8700 9800 2,73 45 53 2,17 2,88 Свойства композиционных материалов, полученных при запредельных значениях 1,3 Р,автоклава образцы полученной композиции. После механической обработки образцы ставили на испытания, Результаты испытаний представлены в таблице,П р и м е р 2. Получение композиционного материала М 9 - В, При получении композиционного материала М 9 - В известным способом осуществляет вакуумирование до 1 10 мм рт,ст. в течение 1 мин, затем осуществляют пропитку борного волокна под давлением аргона в течение 50 с рэсплавом матрицы МЛ 10 при 680 С, При получении композиционного материала М 9 - В предлагаемым способом осуществляют вакуумирование в течение 1 мин до 1 10 мм рт.ст., затем подают давление аргона 26 атм на зеркало металла и выдерживают это давление в течение 5 сек, после этого давление сбрасывают и вакуумируют автоклав до 1 10 мм рт,ст. в течение 1 мин, затем подают на зеркало металла давление 20 атм и выдерживают его 50 с, Весь процесс идет при темперэтуре металла матрицы 680 С. После пропитки автоклав охлаждаютдля затвердевания металла матрицы не сбрасывая давления, После,кристаллизации матрицы давление сбрасывают и извлекают иэ автоклава образцы полученной композиции, После механической обработки эти образцы ставили на испытания. Результаты испытаний представлены в таблице,П ри м е р 3. Получениекомпоэиционно- .го материала А 1-нитевидные кристаллы Я 1 С,При получении композиционногоматериала А 1-нитевидные кристаллы Я 1 С5 известным способом осуществляют вакуумирование до 1 10мм рт.ст. в теение 1мин, затем осуществляют пропитку ните видных кристаллов Я 1 С под давлением аргона 60 атм в течение 1 мин рэсплавом10 матрицы АДЗЗ при 690 С,При получении композиционного материала А 1-нитевидные кристаллы Я 1 С предлагаемым способом автоклав вахуумируют втечение 1 мин до 1 10 мм рт,ст., затем15 подают давление аргона 78 атм на зеркалометалла и выдерживают это давление в течение 5 с, после этого давление сбрасываюти вэкуумируют автоклав до 1 10 мм рт.ст.в течение 1 мин, затем подают давление20 эргона на зеркало металла 60 атм и выдерживают его 1 мин. Весь процесс идет притемпературе металла матрицы 690 С. Послепропитки температуру в автоклаве понижают для затвердевания металла матрицы не25 сбрасывая давления, После кристаллизацииматрицы давление сбрасывают и извлекаютиз автоклава образцы полученной композиции, После механической обработки образцы ставили на испытания.30 Результаты испытаний представлены втаблице.1790238 Продолжение таблицц цц по ЧТО, С свойст тем,еских а изоб Фар Б ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИАТЕРИАЛОВ С МЕТАЛЛИЧЕРИЦЕЙ, включающий укладку я в Форму, нагрев, вакуумиропитку упрочнителя в авто- давлением нейтрального газа изацию металлической матрима и л ечен альн неитраза давГО. З.г 1 ени Составитель Е.ХромушинаТехред М,Моргентал:тор М.Самборская Реда аказ 271 Тираж Подпис НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5, ул.Гагарина. ,1 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж СПОСО ОННЫХ М СКОЙ МА упрочнител рование, клаве под и кристал д давлением, отличающийс целью повышенил механи В И КОРРОЗИОННОй СТОЙКОСТИперед пропиткой в ваток е 5 - 8 с подают давление го газа, превышающее в 1,3 ие пропитки, затем снимаю в . автоклаве и вакуумируат