МЕТОДИКА ОТРИМАННЯ СПЕЧЕНИХ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ - Матеріалознавче підгрунтя застосування спечених алюмінієвих сплавів

Спечені алюмінієві сплави (САС) отримують брикетуванням, спіканням і деформацією порошків алюмінію та легуючих елементів або порошків стандартних алюмінієвих сплавів [5]. До таких сплавів ставляться СаС1 (25 ... 30% Si, 5 ... 7% Ni, решта Al). Їх застосовують для деталей приладів, що працюють в парі зі сталлю при 20 ... 200 ° С, де необхідне поєднання низького коефіцієнта лінійного розширення і малої теплопровідності.

Технологія отримання напівфабрикатів із САП включає в себе наступні операції:

    1) отримання алюмінієвої пудри; 2) холодне брикетування пудри; 3) вакуумна дегазація брикетів; 4) гаряче підпресування або спікання нагрітих брикетів під тиском; 5) отримання з брикетів напівфабрикатів використовуючи гарячу деформацію.

Отримання пудри - найвідповідальніша операція. Від якості пудри (величини та форми часток) залежать властивості готових виробів.

Пудру звичайно отримують пульверизацією (розбризкуванням) рідкого алюмінію з наступним розламом отриманого порошку в кульових млинах.

Відомий спосіб одержання композиційного матеріалу Al2O3-Al [1], що включає виготовлення пористої алюмооксидної матриці і подальше її просочення розплавом на основі алюмінію під тиском в спеціальному оснащенні. Недоліком цього способу є необхідність виготовлення досить міцної алюмооксидної матриці, яка містить систему дрібних пір, проникних для розплаву. Така матриця повинна витримувати напруження, створювані алюмінієвим розплавом в процесі просочення. Характерними дефектами виробів, одержуваних за вказаною технологією, є тріщини, що виникають внаслідок локальних руйнувань при пенетрації розплаву, а також незаповнення ними певної частки дрібних пор. Як правило, відбраковування, за зазначеними видами дефектів, дає вихід придатних виробів, зміцнених дисперсними включеннями алюмооксидної фази, що включає формування виробу з алюмінієвої комкованої пудри з вмістом алюмооксидної фази 6-23 мас.% його термообробку при температурі нижче температури плавлення алюмінію (?600°С) і подальше гаряче пресування [2] (промислова марка даного матеріалу - САП).

У табл. 2 наведені властивості композиційного матеріала Al2O3 - Al.

Таблиця 2 ? Властивості композиційного матеріала Al2O3 - Al

Найбільш близьким до заявленого методу по технічній сутності є спосіб [3] (прийнятий за прототип) одержання композиційного матеріалу Al2O3-Al, що включає термообробку алюмінієвого порошку, що складається з частинок пластинчастої форми, на повітрі при температурі 220-250°С протягом 2-3 годин, приготування шихти змішуванням цього порошку з розчином органічної зв'язки (5-7% розчин полівінілового спирту) і порошком натрієво-силікатного скла, сушіння шихти до задання гранули, пресування заготовки з засипки шаруватих гранул під тиском 100-500 МПа, випалювання органічних зв'язків з заготовки на повітрі при температурі 300-350°С протягом 3-5 годин, ініціювання процесу високотемпературного синтезу (СВС) шляхом нагрівання заготовки повітряним теплоносієм до температури 900-950°С, з часом ізотермічної витримки 10-30 хв і охолодження за рахунок витримки нагрітого виробу на повітрі при кімнатній температурі. Недоліком способу-прототипу є його достатня трудомісткість. У ньому використовується тривала операція попередньої термообробки алюмінієвого порошку з метою видалення стеаринового покриття з поверхні його частинок і їх додаткового окислення. Для його реалізації потрібно введення до складу шихти порошку натрієво-силікатного скла і його гранулювання. До того ж, максимальна температура повітряного теплоносія досить висока (950°С), що необхідно для виконання оксидом натрію, що входять у склад скла, функції каталізатора окислення поверхні одержуваного матеріалу і утворення на ній дрібнокристалічного покриття складу б-Al2O3. До недоліків способу-прототипу слід віднести ? в'язкість.

Відпал застосовують для поліпшення пластичності. При цьому виходить більш рівноважний фазовий стан. В залежності від поставленої мети відпал поділяють на три види: гомогенізований, рекристалізаційний, а також для знеміцнення.

Гомогенізований Відпал проводять, як правило, для усунення неоднорідностей структури сплаву. Температура нагріву при цьому 450 - 520 °С. Час витримки при цій температурі 4 - 40 год. Після цього сплав охолоджують.

Відпал рекристалізаційний Виконують для забезпечення високої пластичності і зниження міцності деталей після пластичної деформації. Алюмінієві сплави нагрівають до 300 - 500 ° С, відповідних температурі закінчення первинної рекристалізації. Тривалість такого відпалу 0,5 - 2 г.

Загартування може бути застосоване тільки для тих сплавів, які в твердому стані можуть зазнавати фазові перетворення. Мета гарту - отримати в сплаві гранично нерівномірну структуру - пересичений твердий розчин з максимальним вмістом легуючих елементів. Така структура забезпечує можливість подальшого зміцнення старінням. Відразу після гарту алюмінієві сплави не стають міцнішими [7]. Вони набувають задані характеристики міцності після завершення процесу старіння, т. е. після закінчення фазових перетворень в твердому стані. Таким чином, якщо в сплаві знаходяться тільки компоненти, не розчинні в твердому алюмінії, його гарт неможливий. Гарт алюмінієвих сплавів полягає в нагріванні їх до температури, при якій легуючі елементи частково або повністю розчиняються в алюмінії. При цій температурі сплав витримують, а потім швидко охолоджують до вельми низької температури (10 - 20 °С). Витримка потрібна для проходження процесу розчинення. Як правило, охолодження алюмінієвих сплавів обробляють у воді. Алюмінієві сплави можуть піддаватися процесам старіння при нагріванні (зазвичай 100 - 200 ° С) або при кімнатній температурі.

Старіння з нагріванням називають штучним старінням. Старіння при кімнатній температурі називають природним старінням. Оскільки при цьому істотне підвищення міцності ще не почалося, деталь або заготовку можна легко обробляти (наприклад, гнути) протягом декількох годин. Потім твердість і міцність зростають. У літакобудівному виробництві ця властивість використовується дуже широко.

Похожие статьи




МЕТОДИКА ОТРИМАННЯ СПЕЧЕНИХ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ - Матеріалознавче підгрунтя застосування спечених алюмінієвих сплавів

Предыдущая | Следующая