Способ изготовления модифицирующего прутка

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании сплавов. Цель изоб-. ретения-гповышение механических - свойств сплавов. Новый способ изготовления модифицирующего прутка включает наполнение тонкостенной оболочки в виде баллона смесью порошков двух или более элементов, вступаюЕтих в химическую реакцию при введении в расплав, вакуумирование оболочки до 1 10 -1 10 ммрт.ст., ее нагрев до температуры на 10-20 С ниже температуры образования жидкой фазы и выдержку в течение 30-60 мин. 5 табл. Q SS

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" I

b_#_,.".«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4062987/31-02 (22) 03.04.86 (46) 15,04.88. Бюл. N9 14 (71) Омский политехнический институт и Киевский политехнический институт (72) В.П.Сабуров, Г.Н.Миннеханов, Г.Н.Митраков, Д.Ф.Чернега, А.П.Дятлов, B.Ã.Èoãèëàòåíêî, А,В.Сабуров и Г.Г.Крушенко (53) 669.15-198 (088.8) (56) Патент Японии У 53-75766, кл. 10А 401, 1978.

Патент США Р 41759918, кл.428-567, 1979..SU,» 1388450 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩЕГО ПРУТКА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть испольэовано при модифицировании сплавов. Цель изоб- ретения-повышение механических . свойств сплавов. Новый способ изготовления модифицирующего прутка включает наполнение тонкостенной оболочки в виде баллона смесью порошков двух или более элементов, вступающих в химическую реакцию при введении в расплав, вакуумирование оболочки до 1 ° 10 -1 10 мм рт.ст., ее нагрев о до температуры на 10-20 С ниже температуры образования жидкой фазы и выдержку в течение 30-60 мин. 5 табл. 388450

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов изготовления модифицирующих

np òêÎÂå

Цель изобретения — повышение механических свойств сплавов.

Сущность изобретения заключается в наполнении оболочки смесью, содержащей порошки химических элементов, вступаю „их при нагревании в расплаве в экзотермическую реакцию с образованием химических соединений, например NgzZn, NiZnz Ni Al или Ni Ti, NiTiz Мт2йр gZnz H др ° у которые хорошо смачивают порошки тугоплавких соединений, что повышает их модифицирующий эффект и позволяет уменьшить расход прутка благодаря его полному и быстрому растворению в результате экзотермической реакции.

Горячая деформация наполнителя и тонкостенной оболочки происходит при вакуумировании ее герметизированной полости за счет обжатия атмосферным 25 давлением во время нагрева оболочки, Дегазация порошков наполнителя, их одновременное уплотнение и нагрев позволяет исключить окисление порошков за счет собственных адсорбирован- 30 ных газов и газов из окружающей среды. Герметизация оболочки обеспечивает надежную консервацию модифицирующей смеси, что повышает эффективность модифицирования и дает возмож35 ность увеличить механические свойства сплава при меньшем расходе модификатора.

Нагрев брикета до температуры на 10-20 С ниже температуры образо40 ванин жидкой фазы позволяет полнее дегазировать порошки и производить их одновременное спекание и,деформацию. Интервал 10" 20 С обусловлен погрешностью измерения температур в промышленных условиях и обеспечивает нагрев нанолнителя оболочки ниже температуры образования жидкой фазыа

Нагрев брикета выше данных температур может привести к образованию химического соединения, что приводит к образованию монолита и ухуд-шает его растворимость во время ввода в жидкий металл. 55

Время выдержки брикета при данной

-температуре, необходимое для выравнивания температуры по всему объему брикета, определяется размером оболочки, материалом наполнителя, т.,е.

его теплофизических характеристик, и может быть определено опытным путем.

Герметизация оболочки обеспечивает надежную консервацию модифицирующей смеси, что повышает эффективность модифицирования и дает возможность увеличить механические свойства сплава при меньшем расходе модификатора.

Пример 1. Для модифицирования жаропрочного сплава ЖС6-К изготовили шесть типов модифицирующей смеси, состав которой приведен в табл.1, Жаропрочный сплав ЖС6-1 плавили в индукционной вакуумной печи и при температуре расплава, равной 1570 С, обрабатывали добавками. После этого расплав разливали в керамические формы.

В составах 1-6 при нагревании до

1570 С образуются следующие химические соединения: TizNi (т.пл. 1015 С);

Т Ы (т.пл, 1240 С); TiNi, (т.пл, 1380 С); NiAlg (т.пл, 1133 С); Из.,А1 (т. пл. 1385 С); TiA1 (т. пл. 1460 С), Могут присутствовать и тройные соединения Ni A1Ti. Все химические соединения имеют температуру плавления ниже, чем температура расплава, причем реакция их образования сопровождается тепловыми эффектами, что значительно ускоряет растворение брикета и повышает эффективность модифицирования.

В качестве модификатора выбрали ультрадисперсные порошки тугоплавких, соединений Zrl3 и Ti(CN) (диборид циркония и карбонитрид титана).

После перемешивания порошков модифицирующей смеси их засыпали в тонкостенную оболочку из никелевой фольги (тюбик) и герметизировали донную часть путем завальцовки и обжатия, а горловину подсоединяли к источнику вакуумирования и тюбики помещали в нагревательную печь и нагревали, вакуумируя внутреннюю полость.

При приготовлении модифицирующего прутка по известному способу тюбики нагревали и в нагретом состоянии деформировали на прессе.

Параметры способа изготовления модифицирующего прутка и результаты эффективности модифицирования приведены в табл.2.

1388450

Таблица1

Порошки двух или более элементов, выбраннык из группы металлов, мас.X

Состав модифицирующей смеси одержание одификатоа в брикеете, мас,%

Порошок Порошок Порошок никеля алюминия титана

Известный

50

Предлагаемый

Варианты

30

30

30

45

33

42,5

42,5

Из полученных данных видно, что предлагаемый способ приготовления модифицирующего прутка позволяет повысить пластичность обработанного модифицирующим. прутком сплава в

2,5-3 раза при незначительном повышении его прочности.

Пример 2. Для модифицирования алюминиевого сплава АЛ34 приготовили шесть составов модифицирующей смеси, приведенные в табл.3, В качестве оболочки брикета использовали алюминиевые тюбики, которые обрабатывали, используя приемы примера 1. Сплав

АЛ34 плавили в индукционной печи, а затем сливали в раздаточную печь и е при 710 С вводили куски модифицирующего брикета и разливали в металлические формы стандартных образцов.

В качестве модификатора использовали ультрадисперсные порошки нитрида алюминия, нитрида кремния и диборида титана, 25

В составах 1-6 при нагревании до о

710 С образуются следующие химичесо кие соединения: Mg>Zn> (т.пл.360 С);

MgZnz (т.пл. 590 С); MgZn (т,пл.

545 С); Mg Еп э (т.пл. 4 10 С).

Могут образоваться тройные соединения А1 М8э Zn>, А1 М8 :Ыэ °

Параметры способа изготовления модифицирующего прутка для-обработки алюминиевого сплава и результаты эффективности модифицирования приведены в табл.4.

По предлагаемому способу изготовления модифицирующего прутка умень3 шается в 1,5 раза его расход, на

20-25Х повышается предел (б ) прочности и в 1,5-2 раза возрастает пластичность, что свидетельствует о повышении модифицирующего эффекта.

Влияние параметров способа приготовления модифицирующего прутка на предел прочности при растяжении и пластичность сплава АЛ9 при вводе модификатора в количестве 0,015% и заливке образцов в кокиль с их последующей термообработкой приведены в табл.5.

Как следует из табл.5 предлагаемый способ обеспечивает повышение предела прочности 6 „ в 1, 1-1, 18 раза и пластичности в 1,5-1,8 раза.

Формула и з обретения

Способ изготовления модифицирующего прутка, включающий наполнение тонкостенной оболочки смесью порошков модификатора и порошков двух или более элементов, вступающих в химическую реакцию при введении в расплав, нагрев оболочки с последующей горячей пластической деформацией, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, оболочку в виде баллона, наполненную смесью порошков, вакуумируют до

1 ° 1G -1 10 мм рт.ст. и нагревают до температуры на 10-20 С ниже температуры образования жидкой фазы и выдерживают в течение 30-60 мин.

1388450

Параметры способа

Количество модифицирующего прутка, мас.% от расплава

Способ

Степень разряжения, мм рт.ст.

F,% бз, ИПа

620

3,2

920

0,2

870

640

3,0

0,3

990

640

8,1

0,1

0,10

0,15

1040

0,02

10,0

1110

650

0„002

8,4

1010

0,15

640

1000

0,06

7,1

0,12 Таблица3

Содержание модификатора в брикете, мас.%

Состав

50

Предлагаемый

Варианты

30 10

20

30

18,3

27,5

9,2

28

Известный.Предлагаемый

Варианты

Известный

Температура нагрева, С

Таблица2

Механические свойства

1388450

Т а б л и ц а 4

Механические .свойства

Параметры способа

Способ

Степень

8, 74 в

МПа

Известный

620

320

3,0

0,2

640

4,0

340

0,3

4,5

360

410

0,1

0,1

370

О, 003

5,5

400

0,18

360

6,0

0 05

405

0,15

0i02

6,2

360

400

0,12

Таблица 5

Механические свойства

Параметры процесса

Способ из(; ;МПа

640

260

3,0

645

3,6

260

3,2

650

240

Известный

220

2,0

Ф о о

Ниже температуры плавления алюминия (660 С вЂ” Т) на 10-20 С.

Составитель Н,Косторной

Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 1551/29 3. ираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

Варианты

1 готовления модифицирующего прутка

Предлагаемый

Варианты

Количество модифицирующего прутка, мас.% от расплава

Температура спекания

Т С

Температура нагрео ва, С

Время выдержки, мин разряжения, мм pT ° cT °

Глубина разряжения, мм рт.ст, 1 10

1 10

1 10