способ изготовления изделий из порошка на основе алюминиевых сплавов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий прессование заготовки и спекание пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что прессование проводят в присутствии щелочи, спекание осуществляют в растворе жидкого стекла в режиме генерирования разрядов на поверхность заготовки, после чего заготовку извлекают из раствора спекания под током, проводят закалку в 5 - 20%-ном водном растворе хлористого натрия при температуре не более 10^oС с последующим пластическим деформированием, которое осуществляют не позднее 5 мин после закалки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при формообразовании и спекании изделий различной конфигурации.

Известен способ электрического спекания изделий, предусматривающий крепление захватов специальных конструкций и размеров к торцам стержневидной формовки и пропускание через нее электрического тока.

Недостаток способа, характерный для всех контактных нагревательных устройств, неравномерный нагрев штучных заготовок. Кроме того, при изготовлении изделий из порошка на основе алюминиевых сплавов дополнительные трудности создает наличие естественной окисной пленки на частицах порошка.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением (прототипом) является способ изготовления спеченных изделий из электропроводных материалов, включающий загрузку порошка в штамп, прессование и спекание прямым пропусканием электрического тока при непрерывном проведении процесса, причем пропускание тока осуществляют после достижения степени уплотнения 50-75% Данный способ позволяет использовать повышающееся собственное сопротивление электропроводящих материалов с уменьшением плотности для их собственного нагревания при использовании высокой термической прочности при сжатии. Однако извстным способом можно получать однопрофильные изделия в виде стержня или трубы. Вместе с тем отсутствие окончательного пластического деформирования спеченной прессовки затрудняет получение беспористого материала. В случае, если изделие, изготовленное по известному способу, подвергают пластическому деформированию, то необходимый технологический нагрев требует применения защитной атмосферы печей и усожняет процесс.

Согласно предлагаемому способу прессование изделий из порошка на основе алюминиевых сплавов, преимущественно упрочняемых термообработкой, проводят в присутствии щелочи, спекание осуществляют в растворе жидкого стекла в режиме генерирования разрядов на поверхности заготовки. После этого заготовку извлекают из раствора спекания под током, проводят закалку в 5-20%-ном водном растворе хлористого натрия при температуре не более 10^оС с последующим пластическим деформированием, которое осуществляют не позднее чем через 5 мин после закалки. Благодаря извлечению под током и быстрому перемещению изделия в низкотемпературную закалочную среду эффект закалки проявляется активно, несмотря на имеющуюся на поверхности изделия силикатную пленку. Таким образом, последующая обработка пластическим деформированием в течение инкубационного периода, т. е. фиксации пересыщенного твердого раствора алюминиевого сплава, обеспечивает получение равномерно спеченного беспористого материала изделия, а процессы старения улучшают его прочностные характеристики.

Рекомендации перемещения под током деталей, подвергаемых электрохимической обработке, известны. Однако целью такого приема является предохранение их поверхности от химического либо электрохимического воздействия ванн. В предлагаемом техническом решении подобным образом сохраняют высокую температуру спеченного изделия под закалку.

Традиционная технология закалки алюминиевых сплавов предполагает охлаждение в воду при температуре 40-60^оС для предотвращения образования трещин. В предлагаемом техническом решении закалка в раствор хлористого натрия при температуре не более 10^оС дает положительный эффект в связи с имеющейся на поверхности изделия силикатной пленкой, снижающей скорость охлаждения.

Заявляемый способ изготовления изделий из порошка на основе алюминиевых сплавов реализуют следующим образом. В пресс-форму вводят раствор едкой щелочи, засыпают мерное количество порошка и производят процесс прессования. Полученную прессовку извлекают из пресс-формы и помещают в электролизер с раствором жидкого стекла. Прессовку подключают к источнику электропитания и производят спекание пропусканием тока. По истечении времени спекания прессовку извлекают из раствора жидкого стекла, не отключая технологического тока. После этого отключают источник и прессовку незамедлительно помещают в водный раствор хлорида натрия для закалки. Затем изделие подвергают обработке давлением на воздухе.

Использование в качестве закалочной среды раствора хлористого натрия с концентрацией соли менее 5% приводит к снижению скорости охлаждения изделия и, как следствие, к уменьшению эффекта закалки. Превышение наибольшего указанного значения концентрации (20%) не имеет технических преимуществ, как и использование закалочной среды при температуре более 10^оС. По истечении 5 мин после закалки способность материала изделия к пластическому деформированию резко снижается.

В качестве исходного использовали порошок алюминиевого сплава Д 16 дисперсностью 10-15 мкм. Условия прессования и спекания: степень уплотнения при прессовании 90% концентрация щелочного раствора, использованного при прессовании, 30% среда спекания пропусканием электрического тока 40%-ный раствор жидкого стекла, плотность тока 1-1,5 А/см³, температура 40-60^оС. В качестве закалочной среды использовали водный раствор хлористого натрия. Пластическое деформирование осуществляли свободной ковкой осадка с коэффициентом 1,5. Пористость материала изделия оценивали методом планиметрирования. Прочность на сжатие определяли по стандартной методике после естественного старения в течении 8 сут.

Опыт 1 (прототип). Прессование и спекание пропусканием электрического тока в штампе. Начало процесса спекания после достижения степени уплотнения 70% Пористость 2-8% Предел прочности на сжатие 220-270 МПа, микротрещин нет.

Результаты опытов по предлагаемому способу приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет преимущество по сравнению с известным по пористости, макроструктуре и прочностным характеристикам материала изделия.