Введение 4
1 Литературно - патентный обзор 6
1.1 Технологии производства пористых металлов 6
1.2 Преимущества пористого алюминия и его применение 7
1.2.1 Возможная область применения пористого алюминия 8
1.3 Механические свойства пористого алюминия 10
1.4 Технологии получения пористого алюминия 11
1.5 Патентный поиск 14
2 Технологическая часть 20
2.1 Материалы, оборудование и методы исследования пористого алюминия, полученного пропиткой водорастворимого наполнителя с помощью центробежных сил 20
2.1.1 Требования к наполнителю 21
2.1.2 Требования к основе (алюминиевому сплаву) 24
2.1.3 Экспериментальная установка 26
2.1.4 Приборы и методы исследования пористого алюминия 32
2.2 Технологический процесс получения пористого алюминия 34
2.3 Результаты экспериментов 38
Выводы 50
Заключение 51
Список использованных источников 53
Приложение А 62
Приложение Б 69
Одним из наиболее важных направлений научно-технического прогресса является создание новых технологических процессов получения конструкционных и функциональных материалов. Одним из таковых функциональных материалов являются пористые металлы.
Пористые металлы находят широкое применение в различных областях производства. Номенклатура продукции из пористых металлов достаточно широка: антифрикционные материалы, фрикционные материалы, фильтры, шумогасящие элементы, демпферы. Пористые металлы в основном изготавливают спеканием (трудно получить пористый алюминий, так как на его поверхности формируется прочная и тугоплавкая оксидная пленка) [1], методами порошковой металлургии, литьем под высоким давлением (изделия имеют либо низкую прочность, либо низкую гидравлическую проницаемость), вспениванием расплава газообразующими гидридами (имеют неоднородную, трудно прогнозируемую и крупнопористую структуру) [1, 2], пропиткой наполнителя вакуумным всасыванием с последующим его удалением [3]. Поэтому можно считать, что в настоящее время проблема получения пористого алюминия решена не полностью.
Актуальность работы заключается в том, что существующие методы получения пористого алюминия не соответствуют современным требованиям, применяющимся к изделиям, главными свойствами которых является фильтрация, потому что обладают низкой фильтрующей способностью, низкими физико¬механическими свойствами, и не позволяют получать качественные с высокими эксплуатационными характеристиками сплавы.
Пористые алюминиевые сплавы, по сравнению с другими пористыми металлами имеют ряд достоинств:
- высокая удельная прочность;
- высокая теплопроводность и коррозионная стойкость;
- низкий удельный вес.
Способ получения пористого алюминия центробежным литьем основывается на методе экзотермической пропитки жидким алюминием водорастворимого наполнителя за счёт перегрузок, создаваемых центробежными силами. Технология получения пористых отливок методом пропитки удаляемого наполнителя обеспечивает получение однородной и прогнозируемой структуры. Использование в качестве наполнителя водорастворимых солей позволяет формировать структуру пор, благоприятную для фильтрации и конкурировать с пористыми металлами, изготовленными методами порошковой металлургии.
В результате проведенных исследований, была разработана технология получения пористого алюминия с помощью центробежного литья. Был установлен химический состав получаемого материала. Так же определены основные режимы технологического процесса....
В результате выполненной выпускной квалификационной работы поставленные цели по разработке технологического процесса получения пористого алюминия с помощью центробежного литья достигнуты.
В процессе литературного анализа был сделан обзор научных работ по свойствам, методам получения и областям применения пористо алюминия, исходя из которого можно сделать вывод, что существующие методы получения пористого алюминия имеют различные недостатки и не позволяют получать качественные с высокими характеристиками изделия.
На основании проведенного патентного анализа можно сделать вывод о том, что разработка технологии получения пористого алюминия является актуальным и перспективным направлением современного материаловедения.
В технологической части была модернизирована экспериментальная установка, а также разработана технология изготовления на ней пористого алюминия. Были определены оптимальные параметры и режимы литья для получения пористого алюминия.
Так установлено, что температура нагрева наполнителя должна быть на 100 - 150 °C выше температуры плавления сплава, для получения однородной пористости необходимо использовать зёрна одного размера, оптимальный размер зерна наполнителя составляет от 0,4 до 1,6 мм, коэффициент гравитации К должен составлять от 200 до 300. Так же было установлено, что пористость в зависимости от условий их формирования изменяется в пределах от 40 до 60 %.
Анализ химического состава перемычек пористой части показывает значительный разброс химического состава сплава по сечению отливки, что, по- видимому, связано с интенсивным перемешиванием расплава и протеканием химических процессов в нем при формировании заготовки. Монолитная часть заготовки имеет более однородный химический состав.
Таким образом, в данной квалификационной работе был разработан технологический процесс получения качественного пористого алюминия центробежным способом. К преимуществам данного способа можно отнести упрощение и снижение трудоёмкости создания пористых заготовок с заданной величиной пор, исключается из технологии получения дополнительная механическая обработка, расширяется возможность изготовления больших отливок с мелкими порами.
