RU2740446C1 - Method of manufacturing composite materials - Google Patents

Method of manufacturing composite materials Download PDF

Info

Publication number
RU2740446C1
RU2740446C1 RU2019144888A RU2019144888A RU2740446C1 RU 2740446 C1 RU2740446 C1 RU 2740446C1 RU 2019144888 A RU2019144888 A RU 2019144888A RU 2019144888 A RU2019144888 A RU 2019144888A RU 2740446 C1 RU2740446 C1 RU 2740446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impregnation
lead
melt
workpiece
lead alloy
Prior art date
Application number
RU2019144888A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Александрович Гулевский
Николай Юрьевич Мирошкин
Николай Алексеевич Кидалов
Михаил Дмитриевич Романенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Priority to RU2019144888A priority Critical patent/RU2740446C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740446C1 publication Critical patent/RU2740446C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1146After-treatment maintaining the porosity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26Impregnating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20Details of contact bow
    • B60L5/205Details of contact bow with carbon contact members

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to a method of producing composite materials with porous carcass impregnation, having high electrical conductivity, antifriction properties and resistance in aggressive media. Vacuum degassing of the porous billet in the melt of the matrix lead alloy is performed in a separate vessel mounted on the vibration table with providing vibrovacuuming of billet for 7-8 minutes. Billet in lead cooled down to 250 °C is placed on lead alloy crystallized as a result of cooling, preliminarily poured into impregnation device at lead 500 °C melt temperature by 2/3 of the device volume. Through the hole in the installed cover, device for impregnation with a lead alloy melt heated to 500 °C is completely filled, impregnation device is sealed and impregnation of the workpiece is carried out due to phase transition of lead alloy from solid state to liquid while heating the impregnation device to 173 °C above liquidus temperature of lead. Perform isothermal conditioning at the same temperature for 20 minutes to ensure thermal expansion of lead alloy melt.
EFFECT: reduced time for composite material production.
1 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения композиционных материалов, обладающих высокой электропроводностью, антифрикционными свойствами и стойкостью в агрессивных средах, которые могут использоваться в машиностроении для изготовления токосъемников, вставок пантографов, электрических щеток, уплотнителей, вкладышей подшипников скольжения.The invention relates to the field of metallurgy, namely to a method for producing composite materials with high electrical conductivity, antifriction properties and resistance in aggressive environments, which can be used in mechanical engineering for the manufacture of current collectors, pantograph inserts, electric brushes, seals, plain bearing shells.

Известен способ получения композиционного материала пропиткой с одновременным химическим воздействием. Заготовку устанавливают на специальной графитовой платформе, прогревают над поверхностью расплава кремния или сплавом на основе кремния и меди, имеющим температуру 1500-1800°C, затем постепенно, со скоростью не более 10 см/мин опускают заготовку в ванну с расплавом. Тем самым осуществляя пропитку однонаправленным потоком расплава, распространяющимся фронтом по всему сечению заготовки (патент РФ №2276631, МПК С04В35/52, опубл. 02.08.2004).A known method of obtaining a composite material by impregnation with simultaneous chemical action. The workpiece is installed on a special graphite platform, heated above the surface of a silicon melt or an alloy based on silicon and copper, having a temperature of 1500-1800 ° C, then gradually, at a speed of no more than 10 cm / min, the workpiece is lowered into a bath with a melt. Thereby, carrying out impregnation with a unidirectional melt flow, spreading by the front along the entire section of the workpiece (RF patent No. 2276631, MPK С04В35 / 52, publ. 02.08.2004).

Недостатком данного способа является отсутствие в процессе пропитки стадии вакуумирования как сплава, так и заготовки, вследствие чего расплав окисляется, взаимодействуя с воздухом, снижая качество композиционного материала. The disadvantage of this method is the absence in the process of impregnation of the stage of evacuation of both the alloy and the workpiece, as a result of which the melt is oxidized, interacting with air, reducing the quality of the composite material.

Известен способ получения композиционного материала на основе металлической матрицы и неметаллического волокна, включающий приготовление преформы из неметаллического волокна, уплотнение полученной преформы с одновременным удалением воды через перфорированное дно в пресс-форме, ее фиксацию, сушку, заливку матричным металлом и пропитку расплавом матричного металла под давлением (патент РФ №2392090, МПК B22D19/14, С22С47/00, опубл. 20.06.2010).A known method of producing a composite material based on a metal matrix and non-metallic fiber, including the preparation of a preform from a non-metallic fiber, sealing the resulting preform with simultaneous removal of water through the perforated bottom in a mold, fixing it, drying, pouring with matrix metal and impregnation with a melt of matrix metal under pressure (RF patent No. 2392090, IPC B22D19 / 14, C22C47 / 00, publ. 20.06.2010).

Недостатком этого способа являются ограниченность номенклатуры матричных сплавов, которые можно применять при данном способе изготовления, и высокая себестоимость композиционных материалов (КМ) за счет высокой стоимости оборудования и оснастки для пропитки. The disadvantages of this method are the limited nomenclature of matrix alloys that can be used with this manufacturing method, and the high cost of composite materials (CM) due to the high cost of equipment and tooling for impregnation.

Известен способ пропитки пористого тела металлом, при котором пористое тело предварительно нагревают, устанавливают в специальную форму, в которой находятся отверстия, через которые осуществляют впрыск предварительно нагретого матричного расплава с помощью машин для литья под давлением. Давление впрыска 20 МПа, выдержка около 3 сек (патент США №6699410, МПК B22D 9/00, опубл. 02.03.2004).There is a known method of impregnating a porous body with metal, in which the porous body is preheated, installed in a special mold, in which there are holes through which the preheated matrix melt is injected using injection molding machines. Injection pressure 20 MPa, exposure for about 3 seconds (US patent No. 6699410, IPC B22D 9/00, publ. 03/02/2004).

Недостатком этого способа являются изготовление специальных форм для каждой уникальной заготовки, высокая себестоимость изделия, при этом пористое тело покрыто коркой металла с литником, что потребует дополнительной механической обработки.The disadvantage of this method is the manufacture of special shapes for each unique workpiece, the high cost of the product, while the porous body is covered with a metal crust with a sprue, which will require additional machining.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и достигаемому эффекту является способ пропитки пористой заготовки металлом, при котором армирующий пористый каркас предварительно нагревают, затем заливают его матричным сплавом, проводят вакуумную дегазацию и пропитывают под воздействием избыточного давления 15±3 МПа на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости при нагреве (патент РФ № 2571295, МПК B22F3/26, опубл. 20.12.2015).The closest in technical essence to the proposed method and the achieved effect is the method of impregnating a porous workpiece with metal, in which the reinforcing porous frame is preheated, then poured with a matrix alloy, vacuum degassing is carried out and impregnated under the influence of an excess pressure of 15 ± 3 MPa on the workpiece due to thermal expansion of the melt in a closed volume of the vessel during heating (RF patent No. 2571295, IPC B22F3 / 26, publ. 20.12.2015).

Недостатком способа являются большие затраты времени на нагрев оснастки и ее охлаждение для проведения дегазации камеры для пропитки.The disadvantage of this method is the large amount of time spent on heating the tooling and cooling it for degassing the chamber for impregnation.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления композиционных материалов, позволяющего эффективно использовать температуру нагрева в процессе пропитки углеграфита.The objective of the invention is to develop a method for manufacturing composite materials, which makes it possible to effectively use the heating temperature in the process of impregnating graphite carbon.

Техническим результатом изобретения является cокращение времени на получение композиционного материала, что позволяет увеличить производительность способа.The technical result of the invention is to reduce the time required to obtain a composite material, which increases the productivity of the method.

Технический результат достигается в способе изготовления композиционных материалов, включающем вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава свинца, нагрев и воздействие избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава сплава свинца в замкнутом объеме герметизированного устройства для пропитки при нагреве сплава свинца выше температуры ликвидус, при этом вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава свинца ведут в отдельной емкости, установленной на вибростоле с обеспечением вибровакуумирования заготовки в течение 7-8 минут, а перед пропиткой заготовку в остывшем до 250°С сплаве свинца помещают на закристаллизовавшуюся в результате остывания поверхность сплава свинца, предварительно залитого в устройство для пропитки при температуре расплава свинца 500°С на 2/3 объема устройства, после чего через отверстие в установленной крышке полностью заполняют устройство для пропитки расплавом сплава свинца, нагретым до 500°С, а пропитку заготовки осуществляют за счет фазового перехода сплава свинца из твердого состояния в жидкое при нагреве устройства для пропитки до температуры на 173°С выше температуры ликвидус свинца и последующей изотермической выдержки при той же температуре в течение 20 минут для обеспечения термического расширения расплава сплава свинца.The technical result is achieved in a method for manufacturing composite materials, including vacuum degassing of a porous workpiece in a melt of a lead matrix alloy, heating and exposure to excess pressure on the workpiece due to thermal expansion of the lead alloy melt in a closed volume of a sealed device for impregnation when the lead alloy is heated above the liquidus temperature, when In this case, vacuum degassing of a porous workpiece in a melt of a lead matrix alloy is carried out in a separate container installed on a vibrating table with the provision of vibration-evacuation of the workpiece for 7-8 minutes, and before impregnation, the workpiece in a lead alloy cooled to 250 ° C is placed on the surface of the lead alloy that has crystallized as a result of cooling pre-poured into the device for impregnation at a temperature of the lead melt of 500 ° C for 2/3 of the volume of the device, after which the device for impregnation with the lead alloy melt heated to 500 ° C is completely filled through the hole in the installed cover, and impregnation of the workpiece is carried out due to the phase transition of the lead alloy from the solid state to the liquid state when the device for impregnation is heated to a temperature of 173 ° C higher than the lead liquidus temperature and subsequent isothermal holding at the same temperature for 20 minutes to ensure thermal expansion of the lead alloy melt.

Вакуумная дегазация пористой заготовки осуществляется в расплаве матричного сплава свинца в отдельной емкости (алундовом тигле), установленной на вибростоле с обеспечением вибровакуумирования заготовки в течение 7-8 минут. Расплав сплава свинца заливается в устройство для пропитки при температуре расплава свинца 500°С на 2/3 объема устройства. Далее заготовку в остывшем до 250°С сплаве свинца (в объеме которого производилось вибровакуумирование) помещают на закристаллизовавшуюся в результате остывания поверхность сплава свинца в устройстве для пропитки. Устройство заполняется расплавом свинца и помещается в нагревательную печь, где осуществляется переход матричного сплава из твердого состояния в жидкое с увеличением объема в устройстве. Осуществляется воздействие избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости и пропитка пористой заготовки.Vacuum degassing of the porous workpiece is carried out in the melt of the lead matrix alloy in a separate container (alundum crucible) installed on a vibrating table with the provision of vibration vacuumization of the workpiece for 7-8 minutes. A lead alloy melt is poured into a device for impregnation at a lead melt temperature of 500 ° C for 2/3 of the device volume. Next, the workpiece in the lead alloy cooled down to 250 ° C (in the volume of which the vibration evacuation was carried out) is placed on the surface of the lead alloy crystallized as a result of cooling in the device for impregnation. The device is filled with lead melt and placed in a heating furnace, where the transition of the matrix alloy from solid to liquid state occurs with an increase in the volume in the device. Excessive pressure is applied to the workpiece due to thermal expansion of the melt in the closed volume of the container and the impregnation of the porous workpiece.

Используют емкость для пропитки из материала с минимальным коэффициентом термического расширения, для обеспечения необходимого давления пропитки (с коэффициентом термического расширения, в 3 раза превышающим коэффициент термического расширения материала емкости) на погруженную в расплав матричного сплава пористую заготовку. Use a container for impregnation made of a material with a minimum coefficient of thermal expansion to ensure the required impregnation pressure (with a coefficient of thermal expansion 3 times higher than the coefficient of thermal expansion of the container material) on a porous workpiece immersed in the melt of the matrix alloy.

В качестве матричного сплава используют сплав свинца, расплав которого в процессе пропитки нагревают на 173°C выше температуры ликвидус сплава свинца. В качестве пористой заготовки используют углеграфит.As a matrix alloy, a lead alloy is used, the melt of which during the impregnation process is heated to 173 ° C above the liquidus temperature of the lead alloy. Carbon graphite is used as a porous workpiece.

Погружение пористой заготовки в расплав матричного сплава свинца, находящегося в алундовом тигле, во время вибровакуумирования заготовки позволяет произвести одновременное вакуумирование и первичное (частичное) заполнение открытых пор жидким матричным сплавом. Остывший до 250°С сплав с заготовкой внутри поступает на вторичную пропитку (в устройстве для пропитки).Immersion of a porous workpiece in the melt of a matrix alloy of lead, which is in an alundum crucible, during vibration vacuumization of the workpiece allows simultaneous evacuation and primary (partial) filling of open pores with a liquid matrix alloy. The alloy cooled down to 250 ° C with the workpiece inside goes to the secondary impregnation (in the impregnation device).

Вторичная пропитка осуществляется за счет перехода матричного сплава из твердого состояния в жидкое. Это позволяет получить увеличение объема свинца на 3,2% за счет фазового перехода сплава свинца из твердого состояния в жидкое при нагреве устройства для пропитки до температуры на 173°С выше температуры ликвидус свинца. Последующая изотермическая выдержка при той же температуре в течение 20 минут обеспечивает термическое расширение расплава сплава свинца. Secondary impregnation is carried out due to the transition of the matrix alloy from the solid to the liquid state. This makes it possible to obtain an increase in the volume of lead by 3.2% due to the phase transition of the lead alloy from the solid to the liquid state when the device for impregnation is heated to a temperature of 173 ° C above the liquidus temperature of the lead. Subsequent isothermal holding at the same temperature for 20 minutes provides thermal expansion of the lead alloy melt.

Нагрев на 173°C выше температуры ликвидус сплава свинца позволяет учесть величину нагрева, необходимую для компенсации объема открытых пор армирующего каркаса за счет термического расширения матричного расплава, и обеспечивает создание требуемого давления пропитки, что позволяет получить композиционный материал (КМ) высокого качества с высокой степенью заполнения объема открытых пор пористой заготовки матричным расплавом.Heating by 173 ° C above the liquidus temperature of the lead alloy allows one to take into account the amount of heating required to compensate for the volume of open pores of the reinforcing frame due to thermal expansion of the matrix melt, and ensures the creation of the required impregnation pressure, which makes it possible to obtain a composite material (CM) of high quality with a high degree of filling the volume of open pores of a porous workpiece with a matrix melt.

Использование в качестве матричного расплава сплава свинца, а в качестве пористого тела углеграфита позволяет получать композиционные материалы, широко применяемые в машиностроении для изготовления токосъемников, вставок пантографов, электрических щеток, уплотнителей, вкладышей подшипников скольжения. The use of a lead alloy as a matrix melt, and carbon graphite as a porous body makes it possible to obtain composite materials widely used in mechanical engineering for the manufacture of current collectors, pantograph inserts, electric brushes, seals, and plain bearing shells.

На фиг. 1 показано устройство для вибровакуумирования, на фиг. 2 показано устройство для пропитки углеграфитовой заготовки.FIG. 1 shows a device for vibration vacuumization, FIG. 2 shows a device for impregnating a carbon-graphite billet.

Устройство для вибровакуумирования состоит из вибростола 1, тигля 2, вакуумного колокола 3 герметично накрывающего тигель 2.The device for vibration vacuumization consists of a vibration table 1, a crucible 2, a vacuum bell 3, which hermetically covers the crucible 2.

В тигель 2 помещена углеграфитовая заготовка 4. В вибростоле 1 выполнено отверстие 5, которое соединено с вакуумным насосом (не показан).In the crucible 2 is placed a carbon-graphite blank 4. In the vibrating table 1, an opening 5 is made, which is connected to a vacuum pump (not shown).

Устройство для пропитки изготавливается из титана ВТ1-0 и состоит из корпуса 6 и крышки 7. Устройство на 2/3 заполнено расплавом матричного сплава свинца 8 с закристаллизовавшейся (в результате остывания) поверхностью. На закристаллизовавшейся поверхности матричного сплава свинца 8 установлена пористая заготовка 9 в остывшем до 250°С сплаве свинца, прошедшая первичную пропитку при вибровакуумировании. Корпус 6 устройства для пропитки герметично закрыт крышкой 7, в которую вставлена пробка 10, зафиксированная клином 11. Оставшийся объем устройства заполнен расплавом матричного сплава.The device for impregnation is made of titanium VT1-0 and consists of a body 6 and a cover 7. The device is 2/3 filled with a lead matrix alloy melt 8 with a crystallized (as a result of cooling) surface. On the crystallized surface of the lead matrix alloy 8, a porous workpiece 9 is installed in a lead alloy cooled to 250 ° C, which has undergone primary impregnation during vibration vacuumization. The body 6 of the impregnation device is hermetically closed by a cover 7, into which a plug 10 is inserted, fixed by a wedge 11. The remaining volume of the device is filled with a melt of the matrix alloy.

Способ осуществляется следующим образом. The method is carried out as follows.

На вибростол устанавливается тигель заполненный расплавом матричного сплава свинца, внутри которого расположена пористая заготовка. Для герметизации тигель накрывается герметичным вакуумным колоколом, выполненным из стекла, и установка подключается к вакуумному насосу. Вибровакуумирование заготовки из углеграфита в расплаве сплава свинца проводят в течение 7-8 минут, при температуре на 30°С выше температуры плавления выбранного матричного сплава свинца.A crucible filled with a melt of lead matrix alloy is installed on the vibrating table, inside which a porous workpiece is located. For sealing, the crucible is covered with a sealed vacuum bell made of glass, and the unit is connected to a vacuum pump. Vibro-vacuumization of a carbon graphite workpiece in a lead alloy melt is carried out for 7-8 minutes, at a temperature 30 ° C higher than the melting temperature of the selected lead matrix alloy.

После проведения вибровакуумирования остывшее содержимое тигля с пористой заготовкой помещают на закристаллизовавшуюся поверхность сплава свинца на 2/3 заполняющего устройство для пропитки. После этого достают из печи разогретую крышку и накрывают корпус устройства, полностью заполняют устройство расплавом матричного сплава свинца через отверстие в крышке (до появления сплава на поверхности конуса) и закрывают это отверстие разогретой пробкой, после чего шплинтуют холодным клином. After vibration vacuumization, the cooled content of the crucible with the porous workpiece is placed on the crystallized surface of the lead alloy by 2/3 of the filling device for impregnation. After that, the heated lid is taken out of the furnace and the body of the device is covered, the device is completely filled with the melt of the lead matrix alloy through the hole in the lid (until the alloy appears on the surface of the cone) and this hole is closed with a heated plug, after which it is pinned with a cold wedge.

ТаблицаTable

Композиционный материал углеграфит - свинецComposite material carbon-graphite - lead По предлагаемому способу при температуре заготовкиAccording to the proposed method at the temperature of the workpiece По прототипуBy prototype 250°С250 ° C 20°С20 ° C Температура сплава, контактирующего с заготовкой, °СTemperature of the alloy in contact with the workpiece, ° С в начале пропиткиat the beginning of impregnation 250250 500500 680-500680-500 в конце пропиткиat the end of impregnation 500500 500500 780780 Давление пропитки, МПаImpregnation pressure, MPa 1515 1515 1212 Время выдержки давления, минPressure holding time, min 20twenty 20twenty 20twenty Степень заполнения открытых пор, %The degree of filling open pores,% 75±275 ± 2 75±275 ± 2 72±272 ± 2 Прочность КМ на сжатие, МПаCompressive strength of CM, MPa 39.0±239.0 ± 2 39.0±239.0 ± 2 44.6±244.6 ± 2 Вакуумирование, минEvacuation, min 77 77 15-2015-20 Результаты металлографических исследованийResults of metallographic studies Не заполнены некоторые микроскопические порыSome microscopic pores are not filled Не заполнены некоторые микроскопические порыSome microscopic pores are not filled

Далее устройство для пропитки помещают в печь, температура в которой составляет 500°C, и, по достижении расплавом матричного сплава температуры на 173°С выше температуры ликвидус свинца, выдерживают указанную температуру в течение 20 минут. После этого КМ извлекают из расплава и охлаждают на воздухе. Next, the device for impregnation is placed in a furnace, the temperature of which is 500 ° C, and, when the melt of the matrix alloy reaches a temperature of 173 ° C above the liquidus temperature of lead, the specified temperature is maintained for 20 minutes. After this CM is removed from the melt and cooled in air.

Полученный КМ испытывался на прочность при сжатии, степень заполнения открытых пор (плотность пропитки). Степень заполнения пор оценивалась по удельному весу КМ до и после пропитки, структура КМ оценивалась по результатам металлографических исследований. Результаты испытаний КМ приведены в таблице.The resulting CM was tested for compressive strength, the degree of filling of open pores (impregnation density). The degree of pore filling was estimated by the specific gravity of CM before and after impregnation, the CM structure was estimated from the results of metallographic studies. The results of CM tests are shown in the table.

Заявленный способ изготовления композиционных материалов не требует больших затрат времени на нагрев оснастки как при проведении дегазации в устройстве для пропитки и позволяет эффективно использовать температуру нагрева, вынося дегазацию на подготовительный этап обработки пористого каркаса и осуществляя вибровакуумирование с небольшим количеством пропитывающего сплава. При этом исключается многократный цикл нагрев-остывание устройства для пропитки, что позволяет сократить время на получение КМ. The claimed method of manufacturing composite materials does not require large expenditures of time for heating the tooling, as in the case of degassing in the device for impregnation, and makes it possible to effectively use the heating temperature, bringing the degassing to the preparatory stage of processing the porous frame and performing vibration vacuuming with a small amount of the impregnating alloy. This eliminates the repeated heating-cooling cycle of the impregnation device, which makes it possible to reduce the time for obtaining CM.

Кроме этого, после процесса дегазации получается полуфабрикат – результат первичной пропитки (углеграфит в застывшем сплаве свинца), который можно использовать для отсроченной пропитки. При этом время на однократный нагрев устройства для пропитки увеличится на 3-5 минут. В целом указанные этапы позволяют сократить время изготовления КМ на 50%, что позволяет повысить производительность процесса за счет сокращения времени на получение КМ.In addition, after the degassing process, a semi-finished product is obtained - the result of primary impregnation (carbon graphite in a solidified lead alloy), which can be used for delayed impregnation. In this case, the time for a single heating of the impregnation device will increase by 3-5 minutes. In general, these stages allow to reduce the time of CM manufacturing by 50%, which allows increasing the productivity of the process by reducing the time for CM production.

Таким образом, способ изготовления композиционного материала, включающий вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава свинца в отдельной емкости, установленной на вибростоле с обеспечением вибровакуумирования заготовки в течение 7-8 минут, помещение заготовки в остывшем до 250°С сплаве свинца на закристаллизовавшуюся в результате остывания поверхность сплава свинца, предварительно залитого в устройство для пропитки на 2/3 объема устройства при температуре расплава свинца 500°С, заполнение устройства для пропитки через отверстие в установленной крышке расплавом сплава свинца, нагретым до 500°С, герметизацию устройства, воздействие избыточным давлением на заготовку и осуществление ее пропитки за счет термического расширения расплава сплава свинца в замкнутом объеме устройства для пропитки и за счет фазового перехода сплава свинца из твердого состояния в жидкое при нагреве устройства для пропитки до температуры на 173°С выше температуры ликвидус свинца и последующей изотермической выдержки при той же температуре в течение 20 минут, обеспечивает cокращение времени на получение композиционного материала, что позволяет увеличить производительность способа.Thus, a method for manufacturing a composite material, including vacuum degassing of a porous workpiece in a melt of a matrix alloy of lead in a separate container installed on a vibrating table with the provision of vibration vacuumization of the workpiece for 7-8 minutes, placing the workpiece in a lead alloy cooled to 250 ° C on the crystallized as a result cooling the surface of the lead alloy pre-poured into the device for impregnation for 2/3 of the volume of the device at a temperature of the lead melt of 500 ° C, filling the device for impregnation through the hole in the installed lid with the lead alloy melt heated to 500 ° C, sealing the device, exposure to excess pressure for the workpiece and its impregnation due to thermal expansion of the lead alloy melt in the closed volume of the impregnation device and due to the phase transition of the lead alloy from the solid state to the liquid state when the impregnation device is heated to a temperature of 173 ° C higher than the lead liquidus temperature and the subsequent isothermal holding at the same temperature for 20 minutes, provides a reduction in the time to obtain a composite material, which allows increasing the productivity of the method.

Claims (1)

Способ изготовления композиционных материалов, включающий вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава свинца, нагрев и воздействие избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава сплава свинца в замкнутом объеме герметизированного устройства для пропитки при нагреве сплава свинца выше температуры ликвидус, отличающийся тем, что вакуумную дегазацию пористой заготовки в расплаве матричного сплава свинца ведут в отдельной емкости, установленной на вибростоле с обеспечением вибровакуумирования заготовки в течение 7-8 минут, а перед пропиткой заготовку в остывшем до 250°С сплаве свинца помещают на закристаллизовавшуюся в результате остывания поверхность сплава свинца, предварительно залитого в устройство для пропитки при температуре расплава свинца 500°С на 2/3 объема устройства, после чего через отверстие в установленной крышке полностью заполняют устройство для пропитки расплавом сплава свинца, нагретым до 500°С, а пропитку заготовки осуществляют за счет фазового перехода сплава свинца из твердого состояния в жидкое при нагреве устройства для пропитки до температуры на 173°С выше температуры ликвидус свинца и последующей изотермической выдержки при той же температуре в течение 20 минут для обеспечения термического расширения расплава сплава свинца.A method of manufacturing composite materials, including vacuum degassing of a porous workpiece in a melt of a lead matrix alloy, heating and exposure to excess pressure on the workpiece due to thermal expansion of the lead alloy melt in a closed volume of a sealed device for impregnation when the lead alloy is heated above the liquidus temperature, characterized in that vacuum the degassing of the porous workpiece in the melt of the lead matrix alloy is carried out in a separate container installed on a vibration table with the provision of vibration vacuumization of the workpiece for 7-8 minutes, and before impregnation, the workpiece in the lead alloy cooled to 250 ° C is placed on the surface of the lead alloy that has crystallized as a result of cooling, preliminarily poured into the device for impregnation at a temperature of lead melt of 500 ° C by 2/3 of the volume of the device, after which the device for impregnation with a melt of lead alloy heated to 500 ° C is completely filled through the hole in the installed lid, and the workpiece is impregnated This is due to the phase transition of the lead alloy from the solid state to the liquid state when the device for impregnation is heated to a temperature of 173 ° C above the lead liquidus temperature and subsequent isothermal holding at the same temperature for 20 minutes to ensure thermal expansion of the lead alloy melt.
RU2019144888A 2019-12-30 2019-12-30 Method of manufacturing composite materials RU2740446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144888A RU2740446C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Method of manufacturing composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019144888A RU2740446C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Method of manufacturing composite materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740446C1 true RU2740446C1 (en) 2021-01-14

Family

ID=74183778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019144888A RU2740446C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Method of manufacturing composite materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740446C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2415868C3 (en) * 1973-04-03 1978-03-23 Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi (Japan) Process for impregnating a porous body with an impregnating metal
US6699410B2 (en) * 1998-12-09 2004-03-02 Hoffman & Co Elektrokohle Aktiengesellschaft Method of impregnating porous workpieces
RU2539528C1 (en) * 2013-07-04 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Composite materials manufacturing method
RU2571295C1 (en) * 2014-05-19 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Production of composite materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2415868C3 (en) * 1973-04-03 1978-03-23 Toyota Jidosha Kogyo K.K., Toyota, Aichi (Japan) Process for impregnating a porous body with an impregnating metal
US6699410B2 (en) * 1998-12-09 2004-03-02 Hoffman & Co Elektrokohle Aktiengesellschaft Method of impregnating porous workpieces
RU2539528C1 (en) * 2013-07-04 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Composite materials manufacturing method
RU2571295C1 (en) * 2014-05-19 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Production of composite materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2539528C1 (en) Composite materials manufacturing method
RU2571295C1 (en) Production of composite materials
RU2688772C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a graphite workpiece
NO115451B (en)
RU2688560C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a graphite workpiece
RU2688437C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2725531C1 (en) Method of making composite materials
RU2740446C1 (en) Method of manufacturing composite materials
RU2725524C1 (en) Method of producing carbon-graphite composite material
RU2730251C1 (en) Method of making composite materials
RU2725529C1 (en) Method of making composite materials
RU2688557C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688522C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688523C1 (en) Method for increasing permeability of pores of a carbon-graphite workpiece
RU2688558C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688474C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688476C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688484C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2688525C1 (en) Method for increasing permeability of pores of graphite workpiece
RU2750072C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2725518C1 (en) Method of producing carbon-graphite composite material
RU2751862C1 (en) Method for producing carbon-graphite composite material
RU2788382C1 (en) Method for producing carbon graphite composite material
RU2788384C1 (en) Method for production of carbon-graphite composite material
RU2753635C1 (en) Method for obtaining carbon-graphite composite material