Спосіб одержання відливок із композиційного матеріалу алюміній-нітрид бору

Способ получения отливок из композиционного материала алюминий-нитрид бора, включающий приготовление смеси из порошков гексагонального нитрида бора и алюминия и прессование, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при смешивании компоненты берут в следующем соотношении (в об.%): порошок алюминия 5-25 порошок гексагонального нитрида бора остальное, затем смесь смачивают раствором жидкого стекла в воде плотностью 1,050-1,450 при температуре 18°С, прессование проводят с усилием 30-140 кг/см 2 , прессовку сушат при температуре 70-150°С и подвергают дроблению и рассеву, выделяя фракцию композиционного порошка 0,0063-0,1 мм, затем повторно готовят смесь из порошка алюминия и гексагонального нитрида бора в указанном соотношении, смачивают ее раствором жидкого стекла в воде, в смоченную смесь добавляют выделенную фракцию композиционного порошка в количестве 550об.%, перемешивают, повторно прессуют и сушат при указанных режимах, вакуумируют до остаточного давления 8 • 10 2 мм рт.ст., нагревают до температуры 710-740°С и пропитывают под давлением сжатого газа 35-40 атм расплавленным алюминием в течение 30-60°С. С > оо о ел О Изобретение относится к области порошковой металлургии, конкретнее к получению отливок из композиционного материала. Известен способ получения отливок из композиционного материала алюминийнитрид бора [1] заключающийся в приготовлении смеси, состоящей из порошков гексагонального нитрида бора и алюминия в количестве 5-25 об.%, смачивании ее раствором жидкого стекла в воде плотностью 1,050-1,450 при температуре 18°С, прессо вании с усилием 30-140 кг/см и сушке при температуре 70-150°С Затем полученную заготовку вакуумируют до остаточного давления 8 • 10~2 мм рт ст., нагревают до 710— 740°С и проводят пропитку расплавленным алюминием под давлением 35-40 атм в течение 50-60 с. Хотя данный метод и позволяет получить более качественные детали из композиционного материала алюминий-нитрид бора, за счет однородности структуры и намного уменьшается трудоемкость за счет 680Ь одностадийности процесса, он имеет ряд недостатков. Данным методом невозможно получать детали крупных размеров, а также детали с большой площадью поперечного сечения, 5 так как раствор, необходимый для смачивания смеси при прессовании, на поверхности детали после высыхания образует твердую корку, которая не позволяет равномерно просушить внутреннюю полость. В резуль- 10 тате этого ухудшается дренаж влаги и образуются трещины на поверхности детали, которые часто приводят к выбраковке деталей. Задачей является получение крупных от- 15 ливок более высокого качества, имеющих большую площадь поперечного сечения, путем улучшения дренажа влаги при сушке заготовок. Поставленная задача решается тем, что 20 приготовленная смесь из порошков гексагонального нитрида бора и алюминия в количестве 5-25 об.%, смачиваемся раствором жидкого стекла в воде плотностью 1,0501,450 при температуре 18°С, прессуется с 25 усилием 30-140 кг/см 2 и сушится при температуре 70-150°С. Затем данные заготовки подвергаются дроблению и рассеиванию. Очередная партия порошка приготавливается аналогично, но перед прессованием в нее 30 добавляется дробленная, рассеянная шихта в количестве 5-50%, перемешивается, прессуется с усилием 30-140 кг/см 2 и сушится при температуре 70-150°С. Полученные заготовки вакуумируются до остаточного дав- 35 ления 8 • 10 2 мм рт.ст., нагреваются до температуры 710-740°С и пропитываются под давлением 35-40 атм расплавленным алюминием в течение 30-60 с. Отличительным признаком заявляемого способа является введение новых операций: прессованные непропитанные заготовки, изготовленные по известной технологии подвергаются дроблению и рассеиванию; перед прессованием эта дробленная и рассеянная шихта добавляется в смоченную смесь порошков гексагонального нитрида бора и алюминия в количестве 5-50 об.%, обеспечивающих получение компонентов шихты и новое условие, обеспечивающее возможность протекания действия - осуществление дренажа влаги с внутренней полости заготовки. Получение отливок из композиционного материала более высокого качества возможно из-за помещения в сухую шихту спрессованных высушенных частиц смеси порошков гексагонального нитрида бора и алюминия, что улучшает дренаж влаги с внутренней полости заготовки и предохраняет от образования трещин. 40 45 50 55 Способ заключается в следующем: в порошок гексагонального нитрида бора вводят равномерно по объему порошок алюминия в количестве 5-25 об.%. Смесь смачивают раствором жидкого стекла в воде плотностью 1,050-1,450 при температуре 18°С. Полученную массу засыпают в пресс-форму и прессуют с усилием 30-140 кг/см 2 . Извлеченную из пресс-формы заготовку подвергают сушке при температуре 70-150°С, после чего ее подвергают дроблению и рассеиванию. Из всего диапазона отбираются частицы величиной от 0,0063 мм до 0,1 мм. Очередная партия порошка приготавливается аналогично. Перед засыпкой в пресс-форму в смоченную раствором жидкого стекла в воде массу добавляются спрессованные, высушенные, дробленные частицы в количестве 5-50 об.%. Полученная шихта засыпается < в пресс-форму и прессуется с усилием 30140 кг/см 2 и сушится при температуре 70150°С. Высушенная заготовка помещается в приспособление, окрашенное антиадгезионным к алюминию покрытием, и устанавливается на дно тигля. Поверх тигля укладывают алюминиевую навеску. Все приспособление помещают в вакуумную печь, вакуумируют до остаточного давления не ниже 8 * 10"2 мм рт.ст. и нагревают до 710740°С. При этом алюминиевая навеска расплавляется и приспособление с заготовкой оказывается под зеркалом расплава, над которым создается давление 35-40 атм сжатым газом на время 30-60 с, в результате чего алюминий смачивает поверхность частиц нитрида бора и происходит пропитка смеси матричным расплавом. Количество частиц высушенной, дробленной смеси, добавляемой в увлажненную смесь, определяется в зависимости от площади поперечного сечения детали и давления прессования. Конкретные примеры изготовления отливки на оптимальных значениях процесса: I. Приготовленную смесь, состоящую из порошков гексагонального нитрида бора с введенным равномерно по объему алюминием в количестве 20%, смачивают раствором жидкого стекла в воде плотностью 1,070. Полученная масса засыпается в пресс-форму и прессуется с усилием 40 кг/см 2 . Извлеченный брикет подвергается сушке при температуре 70°С, затем дробится и рассеивается. Очередная партия смеси приготавливается аналогично, но после увлажнения в нее добавляется дробленная, рассеянная шихта с частицами 0,0063-0,1 мм, в количестве 50 об.% и тщательно перемешивается. Полученная масса засыпается в пресс-форму и прессуется с усилием 45 кг/см 2 . Извлечен 6805 ная заготовка имеет размеры: наружный диаметр 162 мм, внутренний диаметр 130 мм, высота 35 мм. Осуществляют сушку детали при температуре 70°С, ее укладывают в приспособление, окрашенное антиадгезион- 5 ным к алюминию покрытием. Приспособление устанавливается на дно тигля, который вместе с алюминиевой навеской устанавливается в вакуумную печь. Осуществляется вакуумирование до оста- 10 точного давления 8 • 10"2 мм рт.ст, и нагрев до температуры 740°С, в результате чего приспособление оказывается под зеркалом расплава алюминия. Создан над расплавом избыточное давление 40 атм сжатым газом 15 в течение 60 с осуществляется пропитка заготовки расплавом алюминия. II. В заготовку, полученную аналогично примеру 1, перед прессованием была добавлена дробленная и рассеянная шихта в ко- 20 личестве 5 об.%. Окончательное формообразование производилось в прессформе с усилием 90 кг/см 2 . При всех остальных неизменных параметрах деталь получается качественной. 25 Упорядник Є.Кладницький Замовлення 645 III. В заготовку, полученную аналогично примеру 1, перед прессованием была добавлена дробленная и рассеянная шихта в количестве 4 об.%. После сушки, осуществленной при температуре 70°С на поверхности имеют место трещины, возникающие из-за неудовлетворительного дренажа влаги с внутренней поверхности заготовки. Данное количество вводимой сухой шихты недостаточно. t IV. В заготовку, полученную аналогично примеру 1, перед прессованием была добавлена дробленная и рассеянная шихта в количестве 51 об.%. После прессования на заготовке имеет место осыпание, сухие трещины, возникшие из-за большого количества сухой шихты. Это оказывает существенное влияние на качество деталей, особенно сложной конфигурации. Использование предложенного технического решения позволяет получать отливки из композиционного материала алюминий-нитрид бора высокого качества и точности, а также детали со слоем композиционного материала на поверхностях. Техред М. Мор ге нта л Коректор О.Кравцова Тираж . Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101