МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2253690 (13) C2

(51) 7 C22C49/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.06.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003113743/02 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.13 
(43) Дата публикации заявки: 2005.01.20 
(45) Опубликовано: 2005.06.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 1662747 A1, 15.07.1991. SU 1685594 A1, 23.10.1991. US 4315720 A, 16.02.1982. SU 1819186 A1, 30.05.1993. US 4589471 A, 20.05.1986. SU 1770098 A1, 23.10.1992. RU 2042480 C1, 27.08.1995. RU 2058853 C1, 27.04.1996. SU 1475776 A1, 30.04.1989. RU 2008840 C1, 15.03.1994. RU 2175599 C2, 10.11.2001. RU 2149217 C1, 20.05.2000. 
(72) Имя изобретателя: Ахметшин Р.Р. (RU); Гудков А.В. (RU); Подольский В.А. (RU); Ткаченко В.А. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Ахметшин Ринат Робертович (RU); Гудков Александр Владимирович (RU); Подольский Владимир Антонович (RU); Ткаченко Вячеслав Аркадьевич (RU) 
(98) Адрес для переписки: 124617, Москва, Зеленоград, а/я 41, В.А. Подольскому 

(54) МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению быстрозакаленного металлического волокна, используемого в качестве фибры для упрочнения композиционных материалов, в частности, для армирования строительных материалов на основе цементной матрицы. Металлическое волокно содержит основание и по меньшей мере два скрепленных с ним анкера, выполненных в виде дискретных минеральных агрегатов, позиционированных в основании, при этом основание образовано из смеси аморфной и мелкокристаллической фаз. В качестве дискретных минеральных агрегатов используют кремнезем и/или цемент, фракционированные в интервале величин от 1,02 до 32 относительно толщины основания волокна. Содержание минеральных агрегатов составляет от 3 до 24 об.%. Поверхность металлического волокна может быть защищена слоем стойкого к окислению материала, например олова, цинка, никеля или хрома. Техническим результатом изобретения является подавление эффектов комкования волокна при получении композитов и дополнительное повышение прочности композитов за счет анкерирующих свойств волокна. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для разработки конструкции быстрозакаленного металлического волокна из расплава, обладающего повышенной анкерирующей способностью и используемого для упрочнения армированием различных конструкционных и строительных материалов.
Известна конструкция металлического волокна /1/, состоящего из смеси аморфной и кристаллической фаз, выполненная в форме плоских пластинок длиной от 65 до 340 микрон и толщиной от 3,5 до 35 микрон. Известная конструкция обеспечивает приемлемый уровень совместимости с большим кругом не подвергающихся динамическим нагрузкам конструкционных и строительных материалов, образующих с металлическим волокном композиты.
Недостатком конструкции известного устройства является то, что она характеризуется существенным разбросом по ширине, составляющим диапазон от 4 до 22 микрон, что соответственно влияет на разброс ее основных механических характеристик.
Помимо этого известное устройство не обладает достаточной анкерирующей способностью в качестве армирующего материала для успешного применения в динамически нагружаемых композитных материалах, даже таких распространенных как среднемодульный бетон (из цемента марки 300-400), что обусловлено неоправданно высоким классом чистоты его поверхности и полным отсутствием анкеров.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является конструкция металлического волокна (металлической фибры) /2/, представляющая собой металлическую (в основном, стальную) протяженную структуру (проволоку), снабженную анкерами, причем анкера выполнены в виде характерных Г-образных изгибов на обоих концах металлической фибры. Наличие анкеров позволяет в несколько раз повысить прочность на разрыв композита, армированного анкерированными металлическими волокнами (металлической фиброй).
Однако указанное выше устройство-прототип имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, наличие конструктивного средства анкерирования в виде характерных Г-образных изгибов на обоих концах металлической проволоки приводит к так называемому “комкованию” (или образованию “ежей”), что является причиной резкого снижения однородности и качества композита. Указанная причина также существенно ограничивает верхний предел концентрации фибры-прототипа в композитах, что затрудняет, например, получение тяжелых бетонов. Помимо упомянутых причин, устройство-прототип имеет низкую дисперсность, следовательно, оно не может быть использовано с высокодисперсными (показатель более 5000) цементными матрицами. Это является причиной ограничения области применения устройства-прототипа. 
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение области применения металлического волокна (фибры), преимущественно в сектор высокодисперсных композиционных материалов, и упрощение технологии его использования.
Техническим результатом является подавление эффектов комкования при использовании металлического волокна для создания армированных композитов с одновременным увеличением анкерирующей способности металлического волокна.
Указанный технический результат достигается тем, что предложенное металлическое волокно содержит основание и, по меньшей мере, два скрепленных с ним анкера, причем анкера выполнены в виде дискретных минеральных агрегатов, позиционированных в основании, а основание образовано из смеси аморфной и мелкокристаллической фаз.
Согласно изобретению в качестве дискретных минеральных агрегатов используют кремнезем и/или цемент.
Согласно изобретению используют кремнезем и/или цемент, фракционированный в интервале величин от 1,02 до 32 относительно толщины основания металлического волокна.
Согласно изобретению металлическое волокно содержит от 3% до 24% объемных дискретных минеральных агрегатов.
Согласно изобретению поверхность основания металлического волокна защищена слоем стойкого к окислению материала.
Согласно изобретению в качестве стойкого к окислению материала применен материал из ряда: олово, цинк, никель, хром.
Согласно изобретению толщину стойкого к окислению материала выбирают от 5% до 19% от толщины основания металлического волокна.
Приведенные выше признаки заявленного технического решения необходимы и достаточны для достижения поставленного технического результата.
Из существующего уровня техники авторами не было установлена известность технических решений, содержащих сходных отличительных признаков, порочащих новизну и технический уровень заявленного объекта изобретения и обуславливающих получение заявленного технического результата, отражающего решение неизвестной задачи (с сопутствующим приобретением металлическим волокном особо хороших свойств).
Краткое описание чертежей.
На Фиг.1 схематично представлен внешний вид металлического волокна в соответствии с настоящим изобретением (вид сверху), на Фиг.2 схематично представлено сечение металлического волокна без слоя стойкого к окислению материала (вид с торца), а на Фиг.3 схематично представлено сечение металлического волокна с нанесенным на его поверхность слоем стойкого к окислению материала (вид с торца).
Перечень позиций.
1. Основание металлического волокна.
2. Минеральный зернообразный агрегат.
3. Мелкокристаллическая фаза основания металлического волокна.
4. Аморфная фаза основания металлического волокна.
5. Слой стойкого к окислению материала.
Пример 1
Металлическое волокно содержит основание 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), выполненное, например, виде медной плоской пластины длиной 1,5 сантиметра, шириной 237 микрон и толщиной 5 микрон, и позиционированные в нем случайным образом два минеральных зернообразных агрегата 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), например, из кремнезема, с приведенным диаметром 160 микрон. Поверхность основания 1 (Фиг.3), состоящего из смеси мелкокристаллической фазы 3 (Фиг.2 и Фиг.3) и аморфной фазы 4 (Фиг.2 и Фиг.3) в соотношении 1:9, покрыта слоем стойкого к окислению материала 5 (Фиг.3), например слоем олова, толщиной 0,95 микрон.
Использование металлического волокна, содержащего медное основание 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), покрытое защитным слоем олова 5 (Фиг.3), и снабженного зернами кремнезема 2 (Фиг.2 и Фиг.3), производится следующим образом. Металлическое волокно в количестве 32 процента объемных помещают в раствор бетона марки М300, которым после тщательного перемешивания в течение 30 минут заливают поверхность взлетно-посадочной полосы аэродрома. Благодаря подавлению эффектов “комкования” металлического волокна в жидком бетоне даже при очень высоком его содержании (превышающем 10-процентный рубеж) и вследствие существенного повышения анкерирующей способности используемого металлического волокна, обусловленного как развитым рельефом его поверхности, так и образованием ранее отсутствующих химических связей между цементной матрицей и зернами кремнезема 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), имеющими большое сродство к цементной матрице и конструктивно позиционированными в основании металлического волокна 1 (Фи.1, Фиг.2 и Фиг.3), достигается повышение ударной прочности такого бетонного покрытия в 60-80 раз и морозостойкости в 12-15 раз.
Пример 2
Металлическое волокно содержит основание 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), выполненное, например, виде стальной (Ст.3) плоской пластины длиной 6,98 миллиметров, шириной 400 микрон и толщиной 5 микрон, и позиционированные в нем случайным образом четыре минеральных зернообразных агрегата 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), например, из цемента, с приведенным диаметром 100 микрон. Поверхность основания 1 (Фиг.3), состоящего из смеси мелкокристаллической фазы 3 (Фиг.2 и Фиг.3) и аморфной фазы 4 (Фиг.2 и Фиг.3) в соотношении 1:1, покрыта слоем стойкого к окислению материала 5 (Фиг.3), например слоем цинка, толщиной 0,6 микрона.
Использование металлического волокна, содержащего стальное (Ст.3) основание 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), покрытое защитным слоем цинка 5 (Фиг.3), и снабженного зернами цемента 2 (Фиг.2 и Фиг.3), производится следующим образом. Металлическое волокно в количестве 22 процентов объемных помещают в раствор бетона марки М400, которым после тщательного перемешивания в течение 25 минут заливают опалубку межэтажного перекрытия промышленного здания. Благодаря подавлению эффектов “комкования” металлического волокна в жидком бетоне даже при очень высоком его содержании (превышающем 10-процентный рубеж) и вследствие существенного повышения анкерирующей способности используемого металлического волокна, обусловленного как развитым рельефом его поверхности (и увеличением площади поверхности более чем в два раза против размера площади поверхности исходного плоской пластины), так и образованием ранее отсутствующих химических связей между цементной матрицей и зернами цемента 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), имеющими сродство к цементной матрице и конструктивно позиционированными в основании металлического волокна 1 (Фи.1, Фиг.2 и Фиг.3), достигается повышение прочностных характеристик данного бетонного покрытия на растяжение в 25 раз и трещиностойкости в 18-20 раз.
Пример 3
Металлическое волокно содержит основание 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), выполненное, например, виде плоской пластины из конструкционной стали длиной 900 микрон, шириной 185 микрон и толщиной 30 микрон, и позиционированных в нем случайным образом десяти минеральных зернообразных агрегата 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), например, пять из цемента и пять из кремнезема, с приведенным диаметром 30,6 микрона. Поверхность основания 1 (Фиг.3), состоящего из смеси мелкокристаллической фазы 3 (Фиг.2 и Фиг.3) и аморфной фазы 4 (Фиг.2 и Фиг.3) в соотношении 3:1, покрыта слоем стойкого к окислению материала 5 (Фиг.3), например, слоем никеля, толщиной 1,5 микрона.
Использование металлического волокна, содержащего основание 1 из конструкционной стали (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), покрытое защитным слоем никеля 5 (Фиг.3), и снабженного зернами цемента и кремнезема 2 (Фиг.2 и Фиг.3), производится следующим образом.
Металлическое волокно в количестве 17 процентов объемных помещают в раствор бетона марки М500, которым после тщательного перемешивания в течение 40 минут заливают опалубку гидротехнического сооружения. Благодаря подавлению эффектов “комкования” металлического волокна в жидком бетоне даже при очень высоком его содержании (превышающем 10-процентный рубеж) и вследствие существенного повышения анкерирующей способности используемого металлического волокна, обусловленного как развитым рельефом его поверхности, так и образованием ранее отсутствующих химических связей между цементной матрицей и зернами цемента и кремнезема 2 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3), имеющими большое сродство к цементной матрице и конструктивно позиционированными в основании металлического волокна 1 (Фи.1, Фиг.2 и Фиг.3), достигается повышение срока службы гидротехнического сооружения до 150-180 лет.



ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Металлическое волокно, содержащее основание и, по меньшей мере, два скрепленных с ним анкера, отличающееся тем, что анкеры выполнены в виде дискретных минеральных агрегатов, позиционированных в основании, при этом основание образовано из смеси аморфной и мелкокристаллической фаз.
2. Металлическое волокно по п.1, отличающееся тем, что в качестве дискретных минеральных агрегатов используют кремнезем и/или цемент.
3. Металлическое волокно по п.2, отличающееся тем, что используют кремнезем и/или цемент фракционированный в интервале величин от 1,02 до 32 относительно толщины основания металлического волокна.
4. Металлическое волокно по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит от 3 до 24 об.% дискретных минеральных агрегатов.
5. Металлическое волокно по п.1, отличающееся тем, что поверхность основания металлического волокна защищена слоем стойкого к окислению материала.
6. Металлическое волокно по п.5, отличающееся тем, что в качестве стойкого к окислению материала применен материал из ряда: олово, цинк, никель, хром.
7. Металлическое волокно по п.5 или 6, отличающееся тем, что толщина стойкого к окислению материала составляет от 5 до 19% от толщины основания металлического волокна.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru