RU2571248C1 - Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса - Google Patents
Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571248C1 RU2571248C1 RU2014130299/02A RU2014130299A RU2571248C1 RU 2571248 C1 RU2571248 C1 RU 2571248C1 RU 2014130299/02 A RU2014130299/02 A RU 2014130299/02A RU 2014130299 A RU2014130299 A RU 2014130299A RU 2571248 C1 RU2571248 C1 RU 2571248C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- boron
- alloy
- lithium
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения литых композиционных материалов и может быть использовано для получения пропиткой композиционных материалов с углеграфитовым каркасом, которые работают в условиях трения в качестве электротехнических изделий, таких как токосъемники, вставки пантографов, электротехнические щетки и т.п. Матричный сплав на основе меди для получения пропиткой композиционных материалов с углеграфитовым каркасом содержит смесь порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор в соотношении, соответствующем содержанию в смеси 30% бора и 8% лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор 0,1-5,0, медь - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и электропроводности композиционного материала. 1 табл., 7 пр.
Description
Данное изобретение относится к области металлургии и получения литых композиционных материалов и отливок, может быть использовано для получения пропиткой композиционных материалов, имеющих углеграфитовый каркас, которые работают в условиях трения в качестве электротехнических изделий, таких как токосъемники, вставки пантографов, электротехнические щетки и т.п.детали.
Известен композиционный материал, содержащий борид титана в медной матрице, который содержит 60 мас.% титана и 40 мас.% бора, полученный методом порошковой металлургии (Патент GB №2419604, МПК С07С 303/00, С07С 309/00, С07С 303/44, опубл. 26.10.2006). Материал имеет высокую прочность при растяжении. Недостатком данного материала являются его невысокие плотность и электротехнические свойства.
Известен полученный методом порошковой металлургии спеченный материал, применяющийся для контактных вставок троллейбуса и имеющий следующий химический состав (мас.%): Pb - 12-16; Sn - 3-8; графит - 1-4; Cu - остальное (Патент RU №2174563, МКП С22С 9/08, С22С 1/05, Н01Н 1/02 опубл. 10.10.2001). Материал имеет хорошую коррозионную стойкость и однородность состава, но обладает невысокими электропроводностью и прочностью. Последнее обстоятельство не позволяет получить композиционный материал высокого качества.
Известен матричный сплав на основе меди, применяемый для получения композиционных материалов пропиткой и имеющий следующий химический состав (мас.%): Ti - 16; Sn - 20; Cu - остальное (Патент США №3956568, МКП С22С 1/10, С22С 32/00, опубл. 11.05.1976). Сплав обладает хорошей жаростойкостью и жидкотекучестью, но имеет высокую температуру плавления и не предназначен для работы в условиях трения. Последнее обстоятельство не гарантирует получения качественного КМ.
Известен сплав на основе меди, имеющий следующий химический состав, мас.%: алюминий 3,0-12,0, кальций 0,01-0,06, бор 0,01-0,05, теллур 0,0001-0,001, медь - остальное (Патент RU №2026396, МКП С22С 9/01, опубл. 09.01.1995). Сплав обладает высоким пределом прочности, при средней плотности и плохой электрической проводимости.
Наиболее близким по технической сущности является матричный сплав на основе меди, содержащий 0,1-11,0 мас.% смеси порошков борида титана и титана с содержанием бора 30% и титана 70% (Патент РФ №2447171 С22С 9/00, С22С 1/04, опубл. 27.10.2011). Сплав обеспечивает повышение качества композиционного материала, имеющего большую плотность и прочность, в результате пропитки данным матричным сплавом, но имеет невысокие электротехнические свойства.
Задачей изобретения является создание матричного сплава на основе меди, обладающего повышенными литейными и электропроводными свойствами.
Техническим результатом данного изобретения является композиционный материал с повышенной износостойкостью и электропроводностью.
Технический результат достигается тем, что в матричном сплаве на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса, содержащем смесь порошков с содержанием в смеси бора 30%, при этом в качестве смеси используют смесь тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси лития 8%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь порошков тетрабората лития и | |
лигатуры медь-бор с содержанием | |
в смеси бора 30% и лития 8% | 0,1-5,0 |
Медь | Остальное |
Содержание в смеси порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор бора 30% и лития 8% достигается за счет добавления лигатуры медь-бор (Стандарт СМ121С), с содержанием бора - 2,0 мас.%, медь - остальное. Использование в составе смеси тетрабората лития приводит к увеличению жидкотекучести и снижению краевого угла смачивания сплава до 40°, что позволяет сплаву лучше проникать в поры углеграфитового каркаса и приводит к увеличению межфазного взаимодействия между пропитывающим сплавом на медной основе и углеграфитовым каркасом.
Литий в составе смеси тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8% позволяет повысить электропроводные характеристики композиционного материала (КМ), полученного на основе углеграфитового каркаса, пропитанного данным матричным сплавом.
Введение бора в матричный сплав в составе смеси тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8% позволяет уменьшить размер зерна, что улучшает механические свойства матричного сплава, для пропитки углеграфитового каркаса.
Введение в состав сплава смеси тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8%, в указанном диапазоне концентраций (0,1-5,0 мас.%), приводит к повышению износостойкости и электропроводности композиционного материала.
Введение в состав смеси порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8% в количестве менее 0,1 мас.% недостаточно, так как не приводит к какому-либо значительному увеличению электропроводных и литейных свойств сплава и, соответственно, не оказывает влияния на свойства КМ.
Введение в состав сплава смеси порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8% в количестве более 5,0 мас.% является нерациональным, так как не приводит к дальнейшему увеличению литейных и электропроводных свойств и, соответственно, износостойкости и электропроводности КМ.
Предлагаемый сплав обеспечивает более высокие электропроводные и прочностные свойства матричного сплава и КМ, пропитанного данным матричным сплавом.
Пример конкретного изготовления.
ПРИМЕР 1
Приготовление сплава производится следующим образом: в расплав меди марки M1 ГОСТ 859-2001 (с содержанием меди 99,90 мас.%,) при температуре 1200°C добавляют заранее приготовленную и помещенную в медную трубку с герметичными концами смесь порошков в количестве 0,1 мас.%, включающую: лигатуру медь-бор (содержащую бора - 2,0 мас.%, медь - остальное) и тетраборат лития с содержанием в смеси бора 30% и лития 8%. Плавление осуществляется в инертном газе в индукционной печи (вакуумной литьевой машине Indutherm VC-400).
Конструкция печи позволяет осуществлять непрерывное перемешивание ингредиентов сплава в вакууме и разливку под избыточным давлением аргона.
Изготовление КМ производилось пропиткой каркаса из углеграфита марки АГ-1500 матричным сплавом под давлением 12 МПа при температуре 1105°C и выдержке под давлением 20 мин.
В качестве технологических характеристик сплава исследовались его жидкотекучесть, краевой угол смачивания по отношению к углеграфитовому каркасу в воздушной среде, твердость и удельная электрическая проводимость.
В качестве технологических характеристик КМ определили плотность и прочность на сжатие.
Для определения поверхностного натяжения сплавов изготавливали углеграфитовые подложки, на которые помещались навески сплава. Подложки с навесками в свою очередь помещались в валундовую трубку для нагрева в трубчатой печи. Затем по контуру капли рассчитывали поверхностное натяжение методом Дарси. Измерение краевого угла смачивания и последующий расчет поверхностного натяжения производили при температуре 1105°C.
Жидкотекучесть сплава по отношению к углеграфитовому каркасу определялась по глубине затекания сплава в отверстия диаметром 1,0 мм, выполненные в дне углеграфитового стакана. Для этого в графитовый стакан с конусным основанием вставляли углеграфитовый стакан меньшего диаметра, внутренние размеры: высота 65 мм, диаметр 22 мм, с выполненными в нем 4 отверстиями. Таким образом, капли расплава, протекшего через отверстия, собирались на дне внешнего графитового стакана. Капли взвешивали и рассчитывали объем металла, протекший через отверстия. Затем рассчитывали глубину затекания сплава в отверстия. Для уточнения результатов проникающая способность определялась как среднее значение глубины затекания из трех опытов. Испытания проводились в атмосфере аргона.
Время изотермической выдержки сплава при температуре 1200°C составляло 20 мин, постоянство металлостатического давления на дно стакана обеспечивалось заливкой сплава в стаканчик одного уровня по верхнему краю.
Твердость матричного сплава определялась на цилиндрических образцах диаметром 20±0,2 мм и высотой 20 мм на прессе Бринелля.
Удельная электрическая проводимость матричного сплава определялась на цилиндрических образцах диаметром 20±0,2 мм и высотой 5 мм вихретоковым методом на приборе «Вихрь-АМ» по ГОСТ 27333-87 после предварительной подготовки образцов по ГОСТ 193-79.
Плотность КМ определялась как процент заполнения открытых пор. При этом объем открытых пор определялся на образцах, предварительно пропитанных водой в вакууме, с последующим определением веса и объема заполнившей образец воды. Сходимость результатов находится в пределах погрешности 1%, с определением открытой пористости на ртутном пористомере.
Прочность КМ на сжатие определялись на цилиндрических образцах диаметром 20±0,2 мм и высотой 20 мм при настройке разрывной машины на максимальную нагрузку 10000 Н.
Матричный сплав и КМ на его основе в условиях испытаний показали: поверхностное натяжение - 0,94 Н/м, жидкотекучесть - 8 мм, температура пропитки - 1200°C, твердость по Бринеллю - 93, удельная электрическая проводимость - 42,5 См/м, плотность - 2,85·103 кг/м3, прочность на сжатие - 235 МПа.
ПРИМЕР 2-7
Приготовление сплава и условия его испытаний аналогичны примеру 1.
Примеры на варьирование составом сплава, обосновывающие влияние содержания борида титана на технологические характеристики сплава и КМ, приведены в таблице.
Таким образом, предлагаемый сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса обеспечивает повышенную износостойкость и электропроводность КМ.
Claims (1)
- Матричный сплав на основе меди для получения пропиткой композиционных материалов с углеграфитовым каркасом, включающий смесь порошков, содержащих бор, отличающийся тем, что в качестве смеси порошков используют смесь порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор в соотношении, соответствующем содержанию в смеси 8% лития и 30% бора, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь порошков тетрабората лития и лигатуры медь-бор с содержанием в смеси бора 30% и лития 8% 0,1-5,0 Медь Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130299/02A RU2571248C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130299/02A RU2571248C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571248C1 true RU2571248C1 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014130299/02A RU2571248C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571248C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750074C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
RU2750167C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
RU2750168C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреж-дение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6649265B1 (en) * | 1998-11-11 | 2003-11-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
RU2430983C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Композиционный материал, содержащий углеграфитовый каркас, пропитанный матричным сплавом на основе меди |
RU2447171C1 (ru) * | 2010-12-24 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Матричный сплав меди для получения композиционных материалов пропиткой |
US20120164468A1 (en) * | 2005-03-23 | 2012-06-28 | Totankako Co., Ltd. | Metal substrate/metal impregnated carbon composite material structure and method for manufacturing said structure |
RU2466204C1 (ru) * | 2011-05-31 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Композиционный материал для электротехнических изделий |
-
2014
- 2014-07-22 RU RU2014130299/02A patent/RU2571248C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6649265B1 (en) * | 1998-11-11 | 2003-11-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
US20120164468A1 (en) * | 2005-03-23 | 2012-06-28 | Totankako Co., Ltd. | Metal substrate/metal impregnated carbon composite material structure and method for manufacturing said structure |
RU2430983C1 (ru) * | 2010-01-11 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Композиционный материал, содержащий углеграфитовый каркас, пропитанный матричным сплавом на основе меди |
RU2447171C1 (ru) * | 2010-12-24 | 2012-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Матричный сплав меди для получения композиционных материалов пропиткой |
RU2466204C1 (ru) * | 2011-05-31 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Композиционный материал для электротехнических изделий |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750074C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
RU2750167C1 (ru) * | 2020-12-21 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
RU2750168C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреж-дение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Способ получения углеграфитового композиционного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2571248C1 (ru) | Матричный сплав на основе меди для получения композиционных материалов пропиткой углеграфитового каркаса | |
CN103602872A (zh) | 一种TiZrNbVMox高熵合金及其制备方法 | |
US20180215668A1 (en) | Aluminum-silicon-carbide composite and method of manufacturing same | |
JP2000203973A (ja) | 炭素基金属複合材料およびその製造方法 | |
CN105018815A (zh) | 一种高Cr含量、高耐压性铜铬触头材料及其制备方法 | |
CN109536768B (zh) | 一种三维网络碳化硅增强金属基复合材料及制备方法 | |
RU2571296C1 (ru) | Композиционный материал, содержащий углеграфитовый каркас, пропитанный матричным сплавом на основе меди | |
RU2430983C1 (ru) | Композиционный материал, содержащий углеграфитовый каркас, пропитанный матричным сплавом на основе меди | |
RU2466204C1 (ru) | Композиционный материал для электротехнических изделий | |
RU2447171C1 (ru) | Матричный сплав меди для получения композиционных материалов пропиткой | |
CN113337747A (zh) | 一种高强高导铜合金的制备方法 | |
Gulevskii et al. | Designing of copper-based alloys for the impregnation of carbon-graphite materials | |
CN104498770B (zh) | 一种WSTi2815SC阻燃钛合金及其制备方法 | |
RU2653958C1 (ru) | Сплав на основе алюминия для получения композиционных материалов | |
Tsakiris et al. | W-Cu composite materials for electrical contacts used in vacuum contactors | |
RU2555737C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия для получения пропиткой композиционных материалов с углеграфитовым каркасом | |
JP5828680B2 (ja) | 熱伝導性に優れたバルブシート | |
JP2016160523A (ja) | 銅−モリブデン複合材料及びその製造方法 | |
RU2753635C1 (ru) | Способ получения углеграфитового композиционного материала | |
JP2007204808A (ja) | 金属マトリックス複合体の形成方法 | |
RU2554263C1 (ru) | Матричный сплав на основе свинца для получения композиционных материалов пропиткой | |
RU2788292C1 (ru) | Способ получения углеграфитового композиционного материала пропиткой сплавом на основе алюминия | |
RU2232826C1 (ru) | Матричный сплав на основе сурьмы для получения композиционных материалов пропиткой | |
JP5437616B2 (ja) | 放熱部材、及び放熱部材の製造方法 | |
RU2585588C1 (ru) | КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Sn-Sb-Cu И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160723 |