Способ обработки расплава алюминия и его сплавов

Способ обработки расплава алюминия и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 12.01.81 (21) 3233796/22-02 с присоединением заявки М (233 Ïðèîðèòåòâ (51)М, Кл.

С 22 С 1/06

С 22 В 9/02

Веударотвеииый квинтет

СССР ио делан изобретений и открытий

Опубликовано 30 06 82, Бюллетень Рй 24

Дата опубликования описания 30.06. 82 (53) УДК 669 71. . 441 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.А.Новохатский, Н.Д.Попов и И.И.Карбовский

Научно-исследовательский институт технолог криогенного машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии и цветным металлам, в частности, . к получению алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве алюминиевых отливок, обладающих повышенными механическими свойствами.

Известен способ рафинирования алюминиевого сплава путем продувки его азотом. При продувке барботирующие расплав пузырьки молекулярного азота выводят на поверхность расплава неметаллические включения и удаляют растворенный в жидком алюминии водород, что повышает плотность отливок, но практически мало влияет на повышение механических свойств (1.).

Известен способ обработки жидкого алюминия и его сплавов с применением азота, заключающийся в том, что поверхность расплава покрывают флюсом, в состав которого входят соли натрия, объем расплава продувают молекулярным азотом. При этом осуществляется эффективное рафинирование расплава и наблюдается модифицирующий эффект натрия, что в результате приводит к некоторому увеличению механических свойств (2).

Недостатком известного способа

5 является то, что механические своыства увеличиваются незначительно (на

5-74) а время сохранения модифицирующего эффекта не превышает 30 мин и, следовательно, при выдержках более о

30 мин не наблюдается увеличения механических свойств отливок.

Цель изобретения -,повышение механических свойств алюминиевых отливок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном. способе обработки расплава алюминия и его сплавов, включающем продувку расплава под слоем

2 флюса аэотсодержащим газом, в качест ее азотсодержащего газа используют закись азота.

Расплав может продуваться также смесью закиси азота с нейтральным

3 93957 гаэои, а перед продувкой в расплав могут быть введены нитридообразующие элементы.

При обработке расплава продувкой газообразной закисью азота происходит частичный пиролиз последней с образованием атомарных азота и кислорода, которые вступают во взаимодействие с атомами алюминия с образованиеи в расплаве иикровключений туго- 1р плавких соединений: нитрида и окиси алюминия.

Включение тугоплавких соединений при кристаллизации резко увеличивают количество мгновенных центров кристаллизации, что приводит к измельчению матрицы и, соответственно, повышает механические свойства отливок. Часть закиси азота, не прореагировавшей с жидким алюминием, барботирует его, удаляя олены и растворенный водород,т.е. производит адсорбционное рафинирование.

Данное изобретение предусматривает одновреиенную продувку расплава закисью азота и одним из известных нейтральных газов, например, аргоном или азотом либо их смесью.

Использование закиси азота при рафинировании совместно с нейтральным газом позволяет значительно повысить процент усвоения азота при одновремен. ном сохранении высокого рафинирующего эффекта, так как рафинирование производится нейтральным газом, а азот, образующийся при разложении закиси

Э5 азота, используется практически полностью для образования тугоплавких соединений, оставшихся в расплаве.

Эффективность образования микродис-о уо персных тугоплавких нитридов и окислов в жидком алюминии повышается введением в расплав нитридообразующих элементов одним иэ известных способов, например, введением лигатуры.

Наиболее предпочтительны такие элементы как хром, титан, ванадий и т.д °, образующие с атомарным азотом микровключения прочных тугоплавких соединений, а именно нитридов соответству- 5о . ющих элементов, которые становятся дополнительныии центрами кристаллизации, в процессе затвердевания измельчают матрицу сплава и значительно увеличивают механические свойст- 55 ва отливок.

Дополнительное увеличение механических свойств отливок у техничес8 ф ких алюминиевых сплавов достигается путем уменьшения вредного влияния фаз Ы (AE Si Fe) и fb (AR.Si-Fe).

Пример . Производят обработку сплавов марки Af4 продувкой азотом, азотом под слоем флюса, закисью азота, одновременной продувкой закисью азота и аргона. Проводят также плавки с предварительным легированием титаном и ванадием (0,384 Ti+0,44М).

Определяют содержание водорода в расплаве и отливают в кокиль образцы для определения механических свойств по

ГОСТ 2685-75.

Изготавливают также шлифы для проведения рентгеноструктурного анализа на рентгеновской установке Дрон-2.

Полученные данные показывают, что осуществление предлагаемого способа рафинирования алюминиевых сплавов позволяет улучшить механические свойства: предел прочности на 11-224, относительное удлинение на 14-194, твердость на 9-12 в сырых образцах и на 7-203, 16-373 14-22/ соответственно в термообработанных.

При рентгеноструктурном и металлографическом анализе обнаружены микровключения нитридов алюминия титана, ванадия и железа с поперечным размером 0,5-2,5 мкм, модифицирующих структуру подобно натрию, содержание водорода в расплаве уменьшается практически вдвое.

Таким образом, предлагаемый способ рафинирования алюминиевых сплавов позволяет резко повысить механические свойства и плотность отливок и может использоваться для производства тяжелонагруженных отливок.

Формула изобретения

1. Способ обработки расплава алюминия и его сплавов, включающий продувку расплава под слоем флюса азотсодержащим газом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механических свойств отливок, в качестве азотсодержащего газа используют закись азота.

2. Способ по и.1, о т л и ч аю щ и " c я тем, что расплав продувают смесью закиси азота и нейтрального газа.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что перед про3

Составитель В.Бадовский

Редактор И.Ковальчук Техред И. Гайду

Корректор А.Ференц

Заказ 4603/41 Тираж 660

ВНИИ1И Говударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 7

Подписное

Филиал Ilfln "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

;939578 6 дувкой в расплав вводят нитридообразу- 1. Альтман И.Б. и др. Плавка и ющие элементы. литье легких сплавов, И., "Металлургия", 1969, с.288.

Источники инФормации, 2. Патент ФРГ и 1174512, принятые во внимание при экспертизе у кл. С 22 В 21/06, 1971.