RU2196840C2 - Сплав на основе алюминия - Google Patents
Сплав на основе алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196840C2 RU2196840C2 RU2000118830/02A RU2000118830A RU2196840C2 RU 2196840 C2 RU2196840 C2 RU 2196840C2 RU 2000118830/02 A RU2000118830/02 A RU 2000118830/02A RU 2000118830 A RU2000118830 A RU 2000118830A RU 2196840 C2 RU2196840 C2 RU 2196840C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- alloy
- oxide
- aluminum base
- silicon oxide
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- -1 moreover Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению сплавов на основе алюминия для авиационной, аэрокосмической промышленности и других отраслей машиностроения для изготовления корпусных и высоконагруженных изделий, работающих в агрессивных средах, а также для рычагов, защелок и деталей узлов трения. Предложен сплав на основе алюминия, содержащий оксид алюминия и оксид кремния. Причем оксид алюминия и оксид кремния используют в виде полученных взрывным синтезом мелкодисперсных порошков, размеры частиц которых находятся в интервале 0,001-0,1 мкм. В сплаве оксид алюминия и оксид кремния находятся в соотношении 1-15% от массы сплава, алюминиевая основа остальное. Техническим результатом изобретения является повышение качества сплава за счет введения частиц оксидов стабильно заданных размеров.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в авиационной, аэрокосмической и других отраслях машиностроения для изготовления корпусных и высоконагруженных изделий, работающих в агрессивных средах, а также рычагов, защелок, деталей узлов трения.
Известен коррозионный сплав на основе алюминия, содержащий алюминиевую основу, титан (0,2-2,0%); молибден (0,1-1,0%); ванадий (0,01-1,0%); оксид алюминия (0,01-1,0%), а также примеси: железо (не более 0,5%); кремний (не более 0,5%); марганец (не более 0,5%); цинк (не более 0,5%); медь (не более 0,5%). См. а.с. СССР 316742, кл. С 22 С 21/00, 1970 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа данного технического решения необходимо отметить, что этот сплав имеет сложный химический состав, содержащий остродефицитные компоненты (титан, молибден, ванадий), а кроме того, известный сплав характеризуется структурной неоднородностью по причине неравномерного распределения легирующих компонентов по объему и обусловленными неравномерностью распределения недостаточными прочностными свойствами.
Задачей настоящего изобретения является получение сплава, характеризующегося высокой структурной однородностью, что значительно повышает его физико-механические свойства, и исключающего применение в своем составе дефицитных материалов.
Поставленная задача решается тем, что в сплаве на основе алюминия, содержащем алюминиевую основу и оксид алюминия, новым является то, что в сплав дополнительно введен оксид кремния, причем оксид алюминия и оксид кремния используют в виде мелкодисперсных порошков, размеры частиц которых находятся в интервале 0,001-0,1 мкм в следующем соотношении, %: оксид алюминия и оксид кремния 1-15%, алюминиевая основа - остальное, причем в качестве компонентов оксидов алюминия и кремния используют частицы, полученные методом взрывного синтеза.
В случае, если суммарное количество оксидов кремния и алюминия менее 1%, то не достигаются требуемые прочностные и эксплуатационные показатели материала, а кроме того, резко снижаются его пластические характеристики, а в случае, если количество упомянутых выше оксидов больше 15%, то существенного повышения предела прочности не происходит, наблюдается снижение пластических характеристик материала и возникает вероятность его хрупких разрушений.
Если размеры частиц оксидов меньше 0,001 мкм, то весьма сложно добиться их равномерного распределения по объему основы, а если больше 0,1 мкм, то резко уменьшается их количество (на три порядка), что резко снижает однородность микроструктуры материала, а это в свою очередь приводит к снижению прочности и эксплуатационных характеристик материала и изготовленных из него изделий.
Получение частиц оксидов взрывным синтезом позволяет обеспечить получение частиц стабильно заданных размеров. При введении в алюминиевую основу частиц оксидов одинаковых размеров облегчается расчет технологических параметров при получении сплава, что позволяет улучшить его характеристики.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".
Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных технических решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Сплав содержит алюминиевую основу, например, из литейного алюминия. В расплавленную основу алюминия добавляют упрочнители - оксид алюминия (Аl2О3) и оксид кремния (SiO2). Количество ингредиентов от 1 до 15% от общей массы материала.
Соотношение количества Аl2О3 и SiO2 друг по отношению к другу особого значения не имеет, например, при приготовлении сплава в нем может быть использовано оксида алюминия 10%, а оксида кремния 5%.
Использование оксида алюминия обеспечивает требуемые параметры интеркристаллического упрочнения, а также уменьшает колебания внутренних напряжений примерно в два раза по объему и позволяет получить заданный уровень прочности.
Оксид кремния оказывает влияние не только на вышеперечисленные параметры структурного состояния, но и на механизм хрупкого разрушения, сопротивляемость трению и износостойкость рабочих поверхностей изделий.
Сплав на основе алюминия получают следующим образом.
В расплавленную алюминиевую основу добавляют частицы оксида алюминия и оксида кремния в указанном выше количестве. Далее осуществляют перемешивание расплава, с тем, чтобы частицы ингредиентов равномерно распределились по объему материала основы. Размеры частиц оксидов находятся в пределах 0,001-0,1 мкм. После охлаждения сплав готов к использованию или последующей обработке.
Пример.
В расплав алюминиевой основы добавляют ультрадисперсные наночастицы оксидов алюминия и кремния в количестве 15% от массы расплава (Аl2О3 10%, а SiO2 5%). После введения оксидов в расплав осуществляют перемешивание расплава с введенными в него оксидами до равномерного распределения последних в объеме расплава. Перемешивание может осуществляться многими известными способами, например воздействием на расплав ультразвука. Далее расплав охлаждают.
По результатам исследования полученных образцов сплава установлено, что их предел прочности составляет 350-400 мПа, а модуль упругости составляет 8000-10000 мПа.
Claims (1)
- Сплав на основе алюминия, содержащий основу из алюминия и оксид алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кремния, причем оксид алюминия и оксид кремния используют в виде полученных взрывным синтезом мелкодисперсных порошков, размеры частиц которых находятся в интервале 0,001-0,1 мкм и в соотношении: оксид алюминия и оксид кремния 1-15% от массы сплава, алюминиевая основа остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (ru) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Сплав на основе алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (ru) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Сплав на основе алюминия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000118830A RU2000118830A (ru) | 2002-05-20 |
| RU2196840C2 true RU2196840C2 (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20237913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000118830/02A RU2196840C2 (ru) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Сплав на основе алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196840C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365651C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры |
| RU2595080C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе алюминиевой матрицы и способ его получения |
| CN119388062A (zh) * | 2024-11-25 | 2025-02-07 | 广东红荔枝新材料科技有限公司 | 高延伸抗疲劳铝合金板材的制备工艺及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316742A1 (ru) * | 1970-04-20 | 1971-10-07 | ЦнТИ БИБЛИО, | |
| GB1428681A (en) * | 1972-06-09 | 1976-03-17 | Combustible Nucleaire | Composite materials |
| US4759995A (en) * | 1983-06-06 | 1988-07-26 | Dural Aluminum Composites Corp. | Process for production of metal matrix composites by casting and composite therefrom |
| WO1991002098A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-02-21 | Alcan International Limited | Cast composite material having a matrix containing a stable oxide-forming element |
| WO1991019823A1 (en) * | 1990-06-14 | 1991-12-26 | Alcan International Limited | Melt process for the production of metal matrix composite materials with enhanced particle/matrix wetting |
| RU2015185C1 (ru) * | 1991-09-16 | 1994-06-30 | Институт проблем литья АН Украины | Способ получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов с дисперсными частицами карбида кремния |
-
2000
- 2000-07-18 RU RU2000118830/02A patent/RU2196840C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316742A1 (ru) * | 1970-04-20 | 1971-10-07 | ЦнТИ БИБЛИО, | |
| GB1428681A (en) * | 1972-06-09 | 1976-03-17 | Combustible Nucleaire | Composite materials |
| US4759995A (en) * | 1983-06-06 | 1988-07-26 | Dural Aluminum Composites Corp. | Process for production of metal matrix composites by casting and composite therefrom |
| WO1991002098A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-02-21 | Alcan International Limited | Cast composite material having a matrix containing a stable oxide-forming element |
| WO1991019823A1 (en) * | 1990-06-14 | 1991-12-26 | Alcan International Limited | Melt process for the production of metal matrix composite materials with enhanced particle/matrix wetting |
| RU2015185C1 (ru) * | 1991-09-16 | 1994-06-30 | Институт проблем литья АН Украины | Способ получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов с дисперсными частицами карбида кремния |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2365651C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры |
| RU2595080C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе алюминиевой матрицы и способ его получения |
| CN119388062A (zh) * | 2024-11-25 | 2025-02-07 | 广东红荔枝新材料科技有限公司 | 高延伸抗疲劳铝合金板材的制备工艺及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | Investigation of rare earth particulate on tribological and mechanical properties of Al-6061 alloy composites for aerospace application | |
| Ramachandra et al. | Hardness and wear resistance of ZrO2 nano particle reinforced Al nanocomposites produced by powder metallurgy | |
| Bharath et al. | Preparation of 6061Al-Al2O3 MMC's by stir casting and evaluation of mechanical and wear properties | |
| Senapati et al. | Use of waste flyash in fabrication of aluminium alloy matrix composite | |
| Jayaprakash et al. | Studies on mechanical and microstructural properties of aluminium hybrid composites: influence of SiC/Gr particles by double stir-casting approach | |
| RU2595080C1 (ru) | Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе алюминиевой матрицы и способ его получения | |
| Dhinakarraj et al. | Experimental interrogations on morphologies and mechanical delineation of silicon nitride fortified Mg-Al-Zn alloy composites | |
| NM et al. | Different ceramic reinforcements in aluminium metal matrix composites | |
| Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of in situ Al–Mg2Si composites | |
| Mohanavel et al. | Mechanical and tribological behaviour of AZ91/ZrSiO4 composites | |
| Chechi et al. | Microstructural and mechanical characterization of stir cast Al-SiC/Flyash/Graphite hybrid metal matrix composite | |
| Sagar et al. | Effect of beryl reinforcement in aluminum 2024 on mechanical properties | |
| Wu et al. | Microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composites reinforced with in-situ TiB2 particles | |
| Balasubramani et al. | Mechanical and metallurgical characterization of B4C and SiC reinforced stir casted AA6061 hybrid MMC | |
| Zulfia et al. | The role of Al2O3 nanoparticles addition on characteristic of Al6061 composite produced by stir casting process | |
| Pashmforoosh et al. | Evaluation of mechanical and microstructure properties of Mg-modified aluminum matrix composite by vortical casting method | |
| Caligulu et al. | Microstructure and mechanical properties of Ni matrix B4C reinforced functionally graded composites | |
| Bharath et al. | Impact of alumina particulates addition on hardness and wear behaviour of 2014 al metal matrix composites by vortex method | |
| Nithin et al. | Mechanical Properties of ZrO2 Particles Reinforced Al2219 Alloy Metal Composites Prepared by Stir Casting Process. | |
| Dolata-Grosz et al. | Structure and properties of aluminium cast composites strengthened by dispersion phases | |
| RU2177047C1 (ru) | Способ получения сплава на основе алюминия | |
| Iqbal et al. | Effect of reinforcement volume fraction on the mechanical properties of the Al-SiC nanocomposite materials | |
| Kotresh et al. | Thermal residual stress investigation in Al 2024/Cu-Al-Ni adaptive composites by X-Ray diffractometer | |
| Singh et al. | Effect of heat treatment on microstructure, mechanical and tribological properties of Al-based TiB2/ZrO2 reinforced hybrid composites | |
| Ramesh et al. | Sand abrasive wear behavior of hot forged al 6061-TiO2 composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050719 |