Способ получения лигатур для алюминиевых сплавов
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов. Цель изобретения - улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава. Это достигается за счет образования устойчивых связей синтетических ультрадисперсных частиц оксида нитрида, карбида или борида с порошками металлов (никеля, магния, титана или ванадия ) . Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект, что повышает механические свойства сплавов. 5 табл. а
СООЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕа 1УБЛИН ае (!и (5g)$ С 22 С 1/03
1 !
-п гр
sP, и
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
Г!О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ
ЛРИ ГННТ СССР (2I) 4496 154/02 (22) 18.10.88 (46) 23.05 9" Бюп Р (71) Омский политехнический институт (72) В.Ii.,Ñàáóðîâ, В.С.Иипицын, В.И.Мельников, А.А.Браилко, Г.Н.NHT раков, С.В.Дозморов, Т.Н.Миллер, И.С.Гоцев„ А.М.Лебедев, Г.Н.Миннеханов и B.À.Ãîðëàíoâ (53) 669 ° 2/815.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 463733, кл. С 22 С 21/00, 1973, (54)СПОСОБ ПОЛУЧКНИЯ ЛИГАТУР ДЛЯ
АЛК}МИНИгВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов.
Цель изобретения — улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава, Способ состоит в том, что в расплавленный алюминий под зеркало металла вводят легирующую добавку, выдерживают расплав до ее растворения и вводят брикетированный модификатор в виде смеси синтетических ультрадисперсных частиц из группы: оксид, нитрид, карбонитрид, карбид или борид в количестве 0,02-0,10Х от массы расплава лигатуры и порошка никеля, магния, титана или ванадия, при этом
2 может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов.
Цель изобретения — улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллндов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава. Это достигается за счет образования ус тойчивых связей синтетических ультрадисперсных частиц оксида нитрида, карбида или борида с порошками металлов (никеля, магния, титана или ванадия). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект, что повышает механические свойства сплавов. 5 табл. масса модификатора составляет 0,2
0,57 от массы лигатуры, после чего лигатуру разливают.
Модификаторы готовят путем перемешивания порошков ультрадисперсных частиц размером 0,03-0,9 мкм и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, и прессования их в брикеты, которые в дальнейшем обрабаг ° тыв .цайт спеканием с использованием . принципов способа приготовления модифицирующего прутка. Брикеты модификатора вводят в расплав лигатуры перед разливкой и выдерживают до полного растворения добавки.
Алюминиевый сплав готовят в индукционной печи в графитовом тигле общепринятым методом и разливают на отливки и слитки, из которых вырезают по 3 образца для металлографичес1650746 ких исследований и определения механических свойств. Испытания образцов ,проводят на универсальной разрывной машине УИЭ10Т.
Результаты испытаний приведены в табл. 1-5. Например, установлено, что в составе нитрид титана — никель частицы нитрида плакируются никелем, который при нагревании нитрида титана образует с титаном химическую связь с устойчивым соединением Ni Ti; в составе карбонитрид титана — титан устойчивая связь образуется между титаном, углеродом и азотом (TiC и
1 TiN) в составе оксид алюминия - магний — между магнием и кислородом (NgO); в составе диборид титана — ванадий — между ванадием и бором (VB
VB ),; в составе карбид кремния — никель — между никелем и кремнием (NiSi, N Si и др.). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект во всем объеме лигатуры. Частицы интерметаллидов лигатуры кристаллизуются в форме мелкодисперсных выделений, которые сохраняют устойчивость в литейном сплаве, полученном при использовании модифицированных лигатур, при этом механические свойства. сплава улучшаются, причем одновременно растет как прочность, так и пластичность сплава.
Пример 1. Лигатуру алюминий - бор .готовят следующим образом. В расплавленный алюминий при 1050-1 100 C под зеркало металла вводят бор в виде брикета, содержащего порошки бора, алюминия и графита, при соотношении компонентов 1:1:2. После выдержки расплава в течение 30-40 мин в него вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащего синтетические ультрадисперсные частицы порошков карбида кремния, оксида алюминия, 45 карбонитрида титана, диборида титана, нитрида титана, в количестве 0,01
0,15 от массы расплава лигатуры и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель из расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. 0,15-0,60% от массы расплава лигатуры. Полученный расплав при 950-1000 С разливают в чугунные изложницы на слитки толщи- 55 ной 20-30 мм. Отдельно отливают образцы для металлографического анализа в чугунную форму.
Ф
Полученную лигатуру используют для модифицирования сплава ЛЛЗО.
Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 1 (лигатура алюминий — бор соответственно 98 и 2 ).
Пример 2. Лигатуру алюминий— медь заводского приготовления, полученную путем сплавления чистых металлов, содержащую 42 Си, алюминий— остальное, расплавляют и доводят до
800-850 С, после чего в расплав лигатуры вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков карбида кремния, оксида алюминия, нитрида титана, карбонитрида титана, диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель.
Приготовленную лигатуру разлйвают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30 мм при 720-750 С. Отдельно отливают в чугунную форму образцы для металлографического анализа. Полученную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15. Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 2 (лигатура алюминий — медь соответственно
58 и 42 ), Пример 3. Лигатуру алюминий— титан готовят введением в расплавленный алюминий при 900-950 С фтортитаО ната калия, подогретого до 150-200 С, колокольчиком в укупоренном виде под зеркало расплава. Расплав выдерживают 30 мин, после чего вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков оксида алюминия, диборида титана, нитрида титана, карбонитрида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы магний, ванадий, титан, никель, из расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. 0,15-0,60 от массы, расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30мм. при 850-900 С. Отдельно в чугунную
А форму отливают образцы для металлоСпособ получения лигатур для алюминиевых сплавов, включающий введение в расплав алюминия, легирующей добавки и брикетированного модификатора, 35 выдержку расплава H разливку л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения механических свойств ц сплавов, путем измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения
40 их устойчивости в процессе приготовления сплава, введение модификатора осуществляют перед разливкой, причем в качестве модификатора используют смесь синтетических ультрадисперсных
45 частиц иэ Группы Оксид нитрид кар бонитрид, карбид или борид в количестве 0,02-0,10Х от массы расплава лигатуры и порошка никеля, магния, титана или ванадия, при этом масса
5 мощ фикатора составляет 0,2-0,5Х от массы лигатуры. й
5 16 грвричнского ннвдивв. Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15 ° Устанавливают размеры интерметаллидных фаэ в лигатуре и механические свойства сплава.
Данные сведены в табл. 3 (лигатура алюминий — титан соответственно
95,5 и 4,5X).
Пример 4. Лигатуру алюминий— марганец заводского приготовления, полученную путем сплавления чистых металлов, содержащую 8Х марганца, алюминий - остальное, расплавляют, доводят до 900-950 С и вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные порошки оксида алюминия, карбонитрида титана, карбида кремния, Ъ диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы магний, титан, никель, ванадий, иэ расчета 1,5-6 r. модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. О, 15-0,60Х от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 10-15 мм при 850900ОС. Отдельно в чугунную форму отливают образцы для металлографического анализа.
Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15.
Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведенй в табл. 4 (лигатура алюминий — маргане соответственно 92 и SX).
Пример 5. Готовят лигатуру алюминий - никель путем сплавления чистых металлов. В расплавленный алюминий, перегретый до 950-1000 С, вводят предварительно подогретые до ,.150 С пластины никеля. Расплав выдерживают в Течение 10-15 мин и вводят модификатор в виде спеченного
-брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные порошки диборида титана, карбида кремния, карбонитри50746 6 да титана, оксида алюминия, нитрида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого
5 из группы ванадий, никель, магний, титан, иэ расчета 1,5-6 г модификатора íà t кг расплава лигатуры, т.е.
0,15-0,60Х от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30 мм при 850-900 С.
Отдельно в чугунную форму отливают образцы для металлографического анализа. Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава
/ЛЗО. Устанавливают размеры интерметаллических фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 5 (лигатура алюминий—
20 никель соответственно 90 и 10X).
Предлагаемый способ получения алюминиевых лигатур позволяет повысить механические свойства алюминиевых
25 сплавов за счет применения лигатур, с измельченными интерметаллидными
-фазами.
Формула изобретения
1650746
Размер включений инСплав
Вид модификатора или добавки
Способ модификатора порош в
НПа термеKB таллидов в лигатуре,мкм
Порошки алюминия, бора и графита в соотношении
1:1:2
Известный
АЛЗО
АЛЗО
240 1,0
240 1,0
0,04
О, 15
Предлагаемый
Карбид кремния— ванадий
Оксид алюминия— магний 0,6
Карбоиитрид титана — титан 0,3
Диборид титана ванадий
Э
Нитрид титана — никель
230 0 5
230 1,0
260,, 2,5
0,01
0,15
0,15
0,05 2
250 2,0
260 2 5
3,02
0,1
Количество, мас.Е
Размер включений инСплав модификатора порош в, NIIa z ермеаллиов в ка игатуе,мкм
410
ВАЛ15
0,01
395
0,6
0,15
400
5,5
0,2
0,02
430
0,3
450
0 05
0 5
0,1
440
7,5
Вид модификатора или добавки
Карбид кремния— ванадий
Оксид алюминия— магний
Нитрид титана— титан
Карбонитрид титана — никель
Диборид титана— ванадий
Количество,мас.X
Таблица!
Механические свойства сплава
Таблица
Механические свойства сплав
1650746
Сплав
Количество, мас.й
Иеханические свойства сплав
Размер включений инмодификатора порошР, 7
Gq, ИПа терметаллика дов в лигатуре,MKM
ВАЛ15
410 6
400 5
400 5,5
420 7
450 9,5
430 8
25
0,15 0,01
0,6
0,15
0,2
0,02
0,3
0 05
0,5
091
Таблица 4
Размер включений инМеханические свойства сплав
Сплав
Вид модификатора ипи добавки модификатора пороюка
МПа терметаллидов в лигату-. ре,мкм зо
410
ВАЛ15
Оксид алюминиямагний
Карбоннтрнд титана — титан
Карбонитрид титана — никель
Карбид кремния никель
Диборид титана— ванадий
0,15
О,О1
400
5,5
0,15
405
0,6
0,2
0,02
1О
430
460
1О
0,5
О,1
440
Таблица 5
Вид модификатора илн добавки
Размер включений инСплав модификатора порomка йв, чз
Mla I терметаллиов в игатуе,мкм
24О
1,0 АЛЗО
Диборид тнтана— ванадий
Карбид кремння— ванадий
Карбонитрид титана — никель
Оксид алкминиямагний
Нитрнд титаиатитан
25 гзо
1,О
0 6
О,15 зо
220 о,в
250 о,г о,ог
1,5
0,З
0,05 гго
2,5
О 5 . О 1
240
1,5
Вид модификатора или добавки
Оксид алюминиямагний
Диборид титана— ванадий
Нитрид титана— титан
Карбонитрид титана — никель
Карбонитрид титана — титан
Количество, мас.I
0,3 0,05
Количество, мас.I
0,15 0,01
Механические свойства сплав
Таблица 3