Спосіб одержання композиційного металічного матеріалу

Реферат: Спосіб одержання композиційного металічного матеріалу включає нагрівання металічного 6 матеріалу з утворенням розплаву, гартування розплаву до аморфного стану зі швидкістю 10 7 10 °C/с з наступним його нагріванням зі швидкістю 100-200 °C/с до температур на 100-300 °C вище температури кристалізації розплаву в аморфному стані з утворенням аморфнокристалічного стану. Нагрівання металічного матеріалу здійснюють до температури вищої за температуру його плавлення. Після наступного нагрівання для часткової кристалізації здійснюють охолодження розплаву з регульованою швидкістю до температур інтервалу прямого мартенситного перетворення з утворенням трифазного композиційного стану. UA 92109 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ КОМПОЗИЦІЙНОГО МЕТАЛІЧНОГО МАТЕРІАЛУ UA 92109 U UA 92109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі металургії, зокрема до способів одержання металів та сплавів з високими механічними характеристиками, і може бути використана для отримання матеріалів із підвищеними властивостями міцності та пластичності за рахунок створення композиційного стану, який включає фазові складові із різними фізико-механічними властивостями. Сучасна техніка потребує нових матеріалів із високими характеристиками міцності, пластичності, корозостійкості, що дозволяло б використовувати їх в спеціальних умовах експлуатації. Найбільш перспективними в цьому відношенні є композиційні матеріали, отримані як природним шляхом, так і при використанні спеціальних методів. За рахунок вибору складових, їх дисперсності, додаткової термомеханічної обробки можна отримати матеріали з підвищеними фізико-механічними властивостями. Відомий спосіб отримання композиційних металічних матеріалів, в яких після кристалізації аморфної фази присутні стійкі фази із підвищеними фізико-механічними характеристиками, а попередній аморфний стан досягається за рахунок прикладання високого тиску (Патент Російської Федерації № 2070477, МПК B22F 3/14, опубл. 20.12.1996, Бюл. № 9). Недоліком відомого способу є необхідність у прикладанні високого тиску для одержання аморфного стану, що вимагає складного обладнання. Відомий спосіб підвищення фізико-механічних властивостей виробів із об'ємно-аморфних сплавів на основі цирконію (Патент України № 57867, МПК С22С 45/00, опубл. 10.03.2011, Бюл. № 5), що включає одержання аморфних литих зразків та їх термічну обробку, причому в аморфній матриці отримують 40-60 % об'ємної частки нанокристалічних фаз шляхом часткової кристалізації. Недоліком відомого способу є необхідність точного дотримання режиму термічної обробки зразків з метою досягнення потрібного фазового складу та заданих розмірів нанокристалічних фаз в процесі часткової кристалізації, які визначають параметри фізико-механічних властивостей. Найближчим до способу, що заявляється, у технічному плані та за одержуваним результатом є спосіб отримання металу із дрібнозернистою структурою, що включає нагрівання металу до температури плавлення, кристалізацію, причому після нагрівання металу до температури плавлення здійснюють гартування розплаву до аморфного стану та нагрівання металу в аморфному стані із швидкостями 100-200 °C/с до температур на 100-300 °C вище температури кристалізації в аморфному стані (Патент України № 73235, МПК C21D 1/00, опубл. 10.09.2012, Бюл. № 17). Недоліком відомого способу є отримання однофазної дрібнозернистої кристалічної структури металу (тільки у стані ОЦК фази). В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб одержання композиційного металічного матеріалу, в якому шляхом утворення трифазного композиційного стану металічного матеріалу досягається підвищена його міцність та пластичність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання композиційного металічного матеріалу, що включає нагрівання металічного матеріалу з утворенням розплаву, гартування 6 7 розплаву до аморфного стану зі швидкістю 10 -10 °C/с з наступним його нагріванням зі швидкістю 100-200 °C/с до температур на 100-300 °C вище температури кристалізації розплаву в аморфному стані з утворенням аморфно-кристалічного стану, згідно з корисною моделлю, нагрівання металічного матеріалу здійснюють до температури вищої за температуру його плавлення, а після наступного нагрівання для часткової кристалізації здійснюють охолодження розплаву з регульованою швидкістю до температур інтервалу прямого мартенситного перетворення з утворенням трифазного композиційного стану. Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Нагрівають металічний матеріал до температури, що є вищою за температуру його плавлення з наступним гартуванням отриманого 6 7 розплаву із надвисокими швидкостями (10 -10 °C/с), отримуючи заготовку в аморфному стані (у вигляді стрічки або пластини). Здійснюють нагрівання заготовки із високими швидкостями (100200)°С/с до температур на 100-300 °C вище температури кристалізації в аморфному стані для часткової кристалізації та отримання зерен кристалічної (високотемпературної) фази заданих розмірів. На цьому етапі виникає змішаний аморфно-кристалічний або кристалічно-аморфний стан. Проводять охолодження розплаву до інтервалу температур прямого мартенситного перетворення для утворення в кристалічних зернах мартенситних кристалів. Їх розмір визначається величиною зерен та швидкістю охолодження, а ступінь перетворення (кількість кристалів, об'єм мартенситної фази) залежить від температури охолодження. 1 UA 92109 U 5 10 15 20 25 При реалізації способу отримуємо композиційний металічний матеріал, структура якого характеризується наявністю трьох складових: аморфної матриці, кристалічних зерен високотемпературної фази та кристалів мартенситної фази, співвідношення між якими визначається швидкістю нагріву із аморфного стану та швидкістю наступного охолодження. Приклад здійснення корисної моделі. Сплав, наприклад Ti50Ni35Cu15, нагріли до температури, 6 наприклад 1350 °C, методом спінінгування загартували його із швидкістю, наприклад 10 °C/с, отримавши стрічку товщиною 50 мкм в аморфному стані. Нагріли стрічку зі швидкістю 100 °C/с до температури 450 °C, в результаті чого в її структурі виник змішаний аморфно-кристалічний стан (розмір кристалічних зерен, розділених аморфними областями, складав ~ 40 мкм). При наступному охолодженні до інтервалу температур прямого мартенситного перетворення (0 °C) в кристалічних зернах утворилися пластини мартенситної фази (~ 60 %). Запропонований спосіб може бути реалізований як у виробничих, так і у лабораторних умовах, без застосування додаткового обладнання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання композиційного металічного матеріалу, що включає нагрівання металічного 6 матеріалу з утворенням розплаву, гартування розплаву до аморфного стану зі швидкістю 10 7 10 °C/с з наступним його нагріванням зі швидкістю 100-200 °C/с до температур на 100-300 °C вище температури кристалізації розплаву в аморфному стані з утворенням аморфнокристалічного стану, який відрізняється тим, що нагрівання металічного матеріалу здійснюють до температури вищої за температуру його плавлення, а після наступного нагрівання для часткової кристалізації здійснюють охолодження розплаву з регульованою швидкістю до температур інтервалу прямого мартенситного перетворення з утворенням трифазного композиційного стану. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2