Слоистая прослойка на основе алюминия для получения биметаллов

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев. Слоистая прослойка изготавливается прокаткой пакета, собранного из алюминия с плакирующим слоем с одной стороны или плакирующими слоями с двух сторон. Плакирующий слой или слои выполнены из легкоплавких металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов толщиной 0,1–0,2 толщины слоистой прослойки. Прокатку осуществляют с обжатием пакета более 40% и менее или равным 90%. В результате расширяется размерный сортамент получаемых биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев, повышается адгезионная активность алюминиевой прослойки к алюминию и его сплавам при температурах горячей обработки давлением алюминия и его сплавов. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских биметаллических заготовок широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Известно применение алюминия в качестве прослоек при соединении прокаткой труднодеформируемых металлов и сплавов, например стали, титана, меди и др. с алюминием и его сплавами (В.К. Король, М.С. Гильденгорн. Основы технологии производства многослойных металлов. М.: Металлургия, 1970, 236 с.).

При этом прослойка наносится прокаткой на труднодеформируемые металлы, алюминиевые сплавы либо помещается между основными слоями пакета.

Из-за наличия на поверхности алюминиевой прослойки окисной пленки А1₂O₃ процесс соединения слоев требует больших обжатий, так как окисная пленка на алюминии имеет низкую адгезию к окислам алюминия и другим металлам. Поэтому сортамент получения биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев ограничен.

Некоторое увеличение прочности соединения слоев алюминиевых сплавов достигается легированием алюминиевой прослойки галлием (А.С. №889341), однако расширения сортамента биметаллов по толщине и соотношению толщин слоев не достигается.

Цель изобретения - расширение размерного сортамента биметаллических плоских заготовок по толщине и соотношению толщин слоев повышением адгезионной активности алюминиевой прослойки к алюминию и его сплавам при температурах горячей обработки давлением алюминия и алюминиевых сплавов.

Цель достигается применением слоистой алюминиевой прослойки с прочной межслойной связью. Прослойка изготавливается прокаткой пакета с общим обжатием 40-90% из алюминия с наружными слоями или одним слоем из металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов, при этом толщина наружного легкоплавкого слоя в прослойке составляет 0,1-0,2 общей толщины прослойки.

При получении слоистой прослойки прокаткой с односторонней или двухсторонней плакировкой металлом с меньшей температурой плавления, чем температура горячей деформации алюминия и сплавов поверхность со стороны алюминия под плакировкой полностью освобождается от окислов Аl₂O₃ за счет разрушения и внедрения окислов в мягкую алюминиевую матрицу.

При обжатии менее 40% часть алюминиевой поверхности под плакировкой содержит окислы, при обжатии свыше 90% появляются участки с локальным утонением и разрушением плакировки - выходом на поверхность алюминиевого слоя.

При толщине плакировки менее 0,1 от толщины слоистой прослойки металл плакировки диффундирует в алюминиевую основу, при этом снижается активность прослойки. При плакировке толщиной более 0,2 образуется избыток металла и возрастает длительность процесса изготовления биметаллических заготовок.

Пример

Изготавливали слоистую прослойку из алюминия марки А1 двух видов с односторонней и двухсторонней плакировкой цинком (Т_пл=419) и эвтектическим сплавом цинка с алюминием (Т_пл=385). Плакирование проводили при температуре 250-300С с общим обжатием 40-90%. Для прокатки применяем заготовки из алюминия толщиной 5 и 9 мм. Затем заготовки из меди, титана, стали 12Х18Н10Т разной толщины плакировали алюминием с односторонней плакировкой цинком и сплавом цинка с алюминием.

Перед плакированием поверхности заготовок обезжиривали и зачищали.

1. Для получения биметаллических плит из сплава Д16 и сплава Амг6 использовали заготовки толщиной 20 мм с технологической плакировкой алюминием. Заготовки нагревали до 490-500С. Между ними помешали слоистую прослойку из алюминия толщиной 1,5-3 мм с покрытием цинком или эвтектическим сплавом цинка. Пакет деформировали на прессе с обжатием 10-20%.

В контакте с нагретыми заготовками металл покрытия оплавлялся, создавая условия жидкостного контактного трения. При этом образовывались высокопрочные межслойные связи.

2. Заготовки из меди, титана, стали 12Х18Н10Т разной толщины с плакировкой алюминием с наружным цинковым покрытием деформировали на прессе совместно с нагретыми до 500С алюминиевыми заготовками толщиной 20, 30 и 40 мм. Прочное соединение слоев формировалось при обжатии 18-20%. Получены заготовки широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Формула изобретения

1. Слоистая прослойка на основе алюминия для биметаллических заготовок, получаемых горячей обработкой давлением, изготовленная прокаткой пакета из алюминия с плакирующим слоем с одной стороны или плакирующими слоями с двух сторон из металлов и сплавов, отличающаяся тем, что плакирующий слой или плакирующие слои выполнены из легкоплавких металлов и сплавов с температурой плавления ниже температуры горячей обработки давлением алюминия и его сплавов толщиной, равной 0,1–0,2 толщины слоистой прослойки, изготовленной прокаткой с общим обжатием пакета более 40% и менее или равным 90%.

2. Слоистая прослойка по п.1, отличающаяся тем, что плакирующий слой или слои выполнены из цинка.

3. Слоистая прослойка по п.1, отличающаяся тем, что плакирующий слой или слои выполнены из эвтектического сплава цинка с алюминием.