Способ изменения микротвердости изделия из технически чистого алюминия

Авторы патента:

Филипьев Роман Анатольевич (RU)

Коновалов Сергей Валерьевич (RU)

Данилов Владимир Иванович (RU)

Громов Виктор Евгеньевич (RU)

Зуев Лев Борисович (RU)

Загуляев Дмитрий Валериевич (RU)

C22F3/02 - кристаллизацией с применением ультразвука, электрических или магнитных силовых полей

Владельцы патента RU 2441941:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к обработке цветных металлов, а именно к изменению физико-механических свойств алюминия. Способ изменения микротвердости изделия из технически чистого алюминия включает изменение энергетического состояния образца путем внешнего воздействия за счет осуществления контакта между соединенных проводником изделием и пластиной из металла с отличной от исследуемого изделия электронной плотностью. Изобретение позволяет увеличивать или уменьшать значения микротвердости технически чистого алюминия. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к обработке цветных металлов, а именно к изменению физико-механических свойств алюминия. Способ может быть использован во всех отраслях промышленного производства. В частности, изобретение может использоваться в строительстве, автомобиле-, авиастроении, где наибольшее применение находят алюминий и сплавы на его основе.

Известен способ обработки металлов и сплавов, включающий обработку импульсными концентрированными потоками энергии [1]. В указанном способе в приповерхностном слое меди толщиной до половины расчетной толщины скин-слоя (0,5 мкм) микротвердость повышается в 3-5 раз. Недостатками указанного способа являются наличие ударных нагрузок при импульсном воздействии и увеличение энергетических затрат при увеличении импульса.

Наиболее близким к заявленному является способ обработки алюминиевых сплавов [2]. Данный способ включает облучение изделий радиоизотопным источником электронов, содержащим смесь радиоактивных изотопов стронция 90 и иттрия 90, в интервале интегральных потоков от 10 до 10¹⁸ эл/см². Техническим результатом изобретения является то, что предложенный способ позволяет увеличить твердость или пластичность алюминиевых сплавов, а также то, что он является экономичным и эффективным. Недостатком указанного способа является облучение радиоизотопным источником электронов, содержащим смесь радиоактивных изотопов стронция 90 и иттрия 90.

Техническим результатом изобретения является управление микротвердостью технически чистого алюминия с помощью подключения различных по массе разнородных металлов с отличной электронной плотностью от исследуемого образца, что позволяет увеличивать или уменьшать значения микротвердости изделий из алюминия.

Сущность способа изменения микротвердости изделия из технически чистого алюминия состоит в том, что он включает изменение энергетического состояния образца путем внешнего воздействия, которое создают путем осуществления контакта между соединенных проводником изделием и пластиной из металла с отличной электронной плотностью от исследуемого изделия.

На фиг.1 изображен способ изменения электрического состояния исследуемого образца (1 - образец; 2 - изоляционный слой; 3 - индентор; 4 - подключаемый металл; Р - нагрузка на индентор). Фиг.2 (а и б) демонстрирует, как меняются относительные значения микротвердости в зависимости от присоединяемого металла и его массы.

Изменение энергетического состояния технически чистого алюминия осуществляют за счет изменения внешнего электрического воздействия, которое создают путем осуществления контакта между соединенных проводником изделием и пластиной из металла с отличной электронной плотностью от исследуемого изделия (фиг.1). Металл, используемый для проводника, согласно закону Вольта не оказывает никакого влияния.

Наблюдаемый эффект, состоящий в изменении микротвердости при указанном выше воздействии, удобно оценивать безразмерным отношением , где и - средние значения микротвердости исследуемого металла при заданном электрическом воздействии на него и без него (нагрузка на индентор различная), соответственно. Величина изменения микротвердости иллюстрируется таблицей, в которой показано абсолютное и относительное изменение микротвердости алюминия при присоединении к нему пластин из других металлов (подключаемый металл указан в скобках). Из таблицы видно, что существует связь между микротвердостью при влиянии разнородных металлов, причем функция Q(m_Me) имеет экстремальный характер:

- для Al зависимость Q(m_Zr) имеет экстремум Qmax≈0,13 при m_Zr≈4·10^-3 кг,

- для Al зависимость Q(m_Cu) имеет экстремум Qmax≈0,15 при m_Cu≈10·10^-3 кг,

- для Al зависимость Q(m_Sn) имеет экстремум Q_max≈0,14 при m_Sn≈930·10^-3 кг.

Видно, что все полученные изменения указывают на увеличение либо уменьшение микротвердости исследуемого металла.

Максимальные изменения микротвердости алюминия при присоединении разнородных металлов
Металл	, МПа	, МПа	Q
Al (Sn)	319	368	0,14
Al (Cu)	248	286	0,15
Al (Zr)	202	228	0,13

Источники информации

1. Заявка на изобретение РФ 94008808. МПК C22F 3/00. Способ обработки металлов и сплавов. Диденко A.H. (RU), Вернигоров H.C. (RU), Козлов Э.B. (RU), Сулакшин A.C. (RU), Шаркеев Ю.П. (RU), Шулов B.A. (RU). Заявка №94008808/02, 16.03.1994. Опубл. 10.04.1996.

2. Заявка на изобретение РФ 2225458 С2, МПК C22F/00. Способ обработки алюминиевых сплавов. Коршунов А.Б. (RU), Жуков Ю.H. (RU), Голубцов H.B. (RU), Самохвалов Г.B. (RU), Улимов B.H. (RU), Шестериков C.A. (RU), Вологдин Э.H. (RU), Аверьянова T.M. (RU), Гардаш B.B. (RU). Заявка №2002108574/02, 04.04.2002. Опубл. 10.03.2004.

Способ изменения микротвердости изделия из технически чистого алюминия, включающий изменение энергетического состояния образца путем внешнего воздействия, отличающийся тем, что внешнее воздействие создают путем осуществления контакта между соединенными проводником изделием и пластиной из металла с отличной от исследуемого изделия электронной плотностью.

Изобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано для регулирования ресурса работы изделий, изготавливаемых из алюминия марки А85 и эксплуатирующихся в условиях ползучести.

Чушка из сплава и способ получения чушек // 2421297

Изобретение относится к области сплавов, а именно к способу получения чушек из сплава металлов, а также изобретение относится к чушке из сплава. .

Способ обработки жидкой меди наносекундными электромагнитными импульсами (нэми) для повышения ее жаро- и коррозионностойкости // 2355511

Изобретение относится к области литейного производства. .

Способ обработки жидких алюминия и силумина наносекундными электромагнитными импульсами (нэми) для повышения их теплопроводности // 2347643

Изобретение относится к металлургии. .

Способ обработки расплавов сплавов // 2344900

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки расплавов сплавов различных материалов. .

Способ обработки расплава меди и ее сплавов наносекундными электромагнитными импульсами нэми для повышения их теплопроводности // 2287605

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для получения отливок, требующих высокой теплопроводности. .

Устройство для ультразвуковой обработки расплава легких сплавов // 2186147

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении слитков алюминиевых сплавов и фасонном литье заэвтектических силуминов поршневой группы.

Способ ультразвуковой обработки расплава заэвтектических силуминов // 2163647

Изобретение относится к металлургии легких сплавов, в частности к способам ультразвуковой обработки расплава при производстве фасонных отливок из заэвтектических силуминов поршневой группы.

Способ направленной кристаллизации расплава и устройство для его осуществления // 1763515

Изобретение относится к применению ультразвука при кристаллизации расплавов. .

Установка для акустической обработки расплавов // 1698311

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для акустической обработки расплавов. .

Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести // 2502825

Изобретение относится к обработке алюминия, в частности к регулированию ресурса работы изделий, изготавливаемых из технически чистого алюминия и эксплуатирующихся в условиях ползучести, и может быть использовано в строительстве, производстве двигателей, автомобиле-, авиа- и судостроении, где наибольшее применение находит алюминий и сплавы на его основе. Способ включает измерение относительного изменения скорости ползучести изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести, и ускорение или замедление процесса ползучести путем воздействия на изделие постоянным магнитным полем, при этом замедление проводят воздействием магнитным полем с индукцией 0,15-0,3 Тл, а ускорение - воздействием магнитным полем с индукцией 0,01-0,15 Тл. Изобретение позволяет управлять скоростью ползучести технически чистого алюминия в интервале от 55% до 54%, что позволяет изменить долговечность изделий из алюминия, работающих в условиях ползучести. 1 табл., 2 ил.

Способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий // 2518041

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, и может быть использовано при получении лигатуры алюминий-титан-цирконий, применяемой для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий включает плавление бинарных лигатурных сплавов алюминий-титан и алюминий-цирконий при поддержании отношения по массе титана к цирконию от 0,15 до 1,5, нагрев расплава до температуры на 160-300°С выше температуры ликвидуса, перемешивание расплава, воздействие на расплав низкочастотными колебаниями для равномерного распределения алюминидов не менее 1 минуты и проведение кристаллизации расплава со скоростью 103-104 град/с. Техническим результатом изобретения является повышение модифицирующей способности лигатуры за счет образования комплексных метастабильных алюминидов с решеткой, совпадающей с решеткой матрицы модифицируемых алюминиевых сплавов, и их равномерного распределения в сплаве лигатуры. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл.

Способ получения сплава с нарушенной структурой для аккумуляторов водорода. // 2529339

Изобретение относится к металлургической и электрохимической промышленности и может быть использовано при изготовлении сплавов для аккумуляторов водорода. На сплав в режиме кристаллизации и охлаждения подают постоянный ток с наложением на его несущую модулированного сигнала в виде импульсного переменного тока. Постоянный ток протекает по всему объему сплава, а переменный ток - по поверхности сплава. Методом модуляции сигнала переменного импульсного тока кристаллы сплава резко изменяют свою внутреннюю полярность при каждом изменении полярности импульсного тока. В начальный момент кристаллизации это приводит к разрушению нормального режима кристаллизации. Появляются многочисленные дефекты структуры кристаллов. Рост величины кристаллов сильно ограничивается, и создаются новые кристаллы с дефектной структурой. Дефекты структуры являются центрами проникновения атомов водорода при зарядке аккумуляторов водорода. Обеспечивается получение однородных по структуре дефектных кристаллов во всем объеме сплава.

Способ обработки изделий из алюминия марки а85, работающих в условиях релаксации напряжений // 2554251

Изобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано для регулирования ресурса работы изделий, изготавливаемых из металлов и эксплуатирующихся в условиях релаксации напряжений. Способ обработки изделий из алюминия марки А85, работающего в условиях релаксации напряжений, осуществляют путем воздействия на изделие электрическим полем, при этом к изделию от стабилизированного источника питания подводят электрический потенциал и увеличивают среднюю скорость релаксации напряжений изменением указанного потенциала в пределах от -1,5 В до 1,5 В. Задачей изобретения является управление релаксацией напряжений технически чистого Al марки А85. 1 табл., 2 ил.

Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле // 2556170

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам обработки металлов с использованием магнитных полей, и может быть использовано для обработки твердотельного порошкообразного магнитного и немагнитного материала в переменном магнитном поле для модификации структурно-зависимых свойств этих материалов. Способ обработки порошкообразного оксида металла в переменном магнитном поле включает обработку порошкообразного оксида в слабом вращающемся магнитном поле с заданными амплитудой, частотой и длительностью воздействия, при этом в процессе обработки осуществляют непрерывное изменение ориентации частиц порошкообразного оксида металла относительно вектора магнитной индукции путем перемешивания порошкообразного оксида. Перемешивание можно осуществлять механическим путем, газовыми потоками по схеме «кипящего слоя», вращающимися магнитными полями. Обработке подвергают магнитный и немагнитный оксид металла, причем обработку можно проводить в переменном неоднородном магнитном поле при частоте, близкой к частоте переменного магнитного поля. Изобретение позволяет обеспечить эффективность и равномерность обработки за счет постоянного изменения ориентации частиц порошкообразного материала относительно вектора магнитной индукции. 7 з.п. ф-лы, 1 пр., 16 табл., 2 ил.

Способ повышения микротвёрдости медных изделий // 2612862

Изобретение относится к обработке меди и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в которых применение находят медь и медные сплавы. Способ обработки изделия из поликристаллической меди заключается в воздействии на изделие постоянным магнитным полем с индукцией от 0,1 до 0,4 Тл и выдержке в магнитном поле в течение 1 часа. Техническим результатом изобретения является увеличение микротвердости изделий, изготовленных из поликристаллической меди. 1 ил.

Способ термической обработки изделия из псевдо - β титановых сплавов // 2635113

Изобретение относится к способам термической обработки изделий или заготовок из псевдо-β титановых сплавов путем закалки и холодной пластической деформации и может быть реализовано в металлургии, а также в машиностроении в производстве для изготовления конкретных изделий из них, в частности, пружин. Способ термической обработки изделия из псевдо-β титановых сплавов включает нагрев закаленного и продеформированного изделия, его выдержку и охлаждение. Нагрев изделия осуществляют до температуры (0,4-0,45) tcm, где tcm°C - температура старения сплава, выдерживают в течение 10-15 мин, а охлаждение ведут до температуры -10°С при одновременном воздействии потока газа и акустического поля звукового диапазона частот с уровнем звукового давления в пределах 140-160 дБ в течение 10 мин. Формируется внутризеренная структура с выстраиванием дислокаций в виде упорядоченных образований, в результате чего уменьшаются внутренние микронапряжения на границах раздела фаз, увеличиваются значения пределов упругости и текучести, а также повышается пластичность. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.