Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности, к способам модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов /силуминов/. Цель изобретения - улучшение качества сплавов путем повышения механических свойств, плотности, электропроводности и формозаполняемости сплавов за счет улучшения морфологии кристаллизации эвтектического кремния и железосодержащей фазы, что достигается введением в расплав сульфида сурьмы. При разложении этого соединения происходит равномерное распределение в расплаве сурьмы и серы. Сурьма модифицирует кремниевую составляющую, а сера способствует кристаллизации железосодержащей фазы в компактной форме, что благоприятно сказывается на комплексе физико-механических свойств сплавов. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) И1) (51)4 С 22 С 1/02, С 22 В 9/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4300175/31-02 (22) 27.08.87 (46) 07.04.89. Бюл. N 13 (71) Белорусский политехнический институт (72) Б.М.Немененок, M.È.Còðèæåíêoâ, А.M.Ãàëóøêo, Т.В.Артюшенко и В.M.Áåñåäèí (53) 669.715(088.8) (56) Патент Франции У 1,494.315, кл. С 22 С, 1961. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам модифицирования алюминиево-,кремниевых спла-.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов).
Цель изобретения — улучшение качества сплавов путем повышения механических свойств, плотности, электропроводности и формозаполняемости алюминиево-кремневых сплавов, модифицированных сурьмой, за счет улучшения морфологии кристаллизации эвтектического кремния и железосодержащей
Ф фазы.
Изобретение состоит в том, что расплав обрабатывают сульфидом сурь-. мы (Sb 5 ) в количестве 0,1...0,2Х от массы расплава. о
Сульфид сурьмы имеет 546 С и поставляется в виде порошка. При вводе вов (силуминов). Цель изобретения улучшение качества сплавов путем повышения механических свойств, плотности, электропроводности и формоэаполняемости сплавов за счет улучшения морфолбгии кристаллизации эвтектического кремния и железосодержащей фазы, что достигается введением в расплав сульфида сурьмы. При разложении этого соединения происходит равномерное распределение в расплаве сурьмы и серы. Сурьма модифицирует кремниевую составляющую, а сера способствует кристаллизации железосодержащей фазы в компактной форме, что благоприятно сказывается на комплексе физико-механических свойств сплавов. 1 табл. его в расплав с помощью колокольчика происходит разложение этого соединения с выделением серы, которая способствует равномерному распределению сурьмы по всему объему расплава.
Известно также, что сера является наиболее эффективной добавкой для нейтрализации железосодержащей фазы и способствует ее кристаллизации в округлой форме.
Термодинамический анализ возможных реакций взаимодействия сурьмы с газами (кислородом, водородом, хло" ром, фтором и серой) показал, что в интервале температур 850...1100 К взаимодействие сурьмы с серой не происходит. Это позволяет осуществить их совместный ввод в расплав для одно временного модифицирования включений
1470799 эвтектического кремния и железосодержащей фазы.
В качестве примера приводится обработка сурьмой и Sb S вторичных сплавов АК5М2 и АК9М2СХ в состоянии
5 поставки-. Плавки проводили в печи сопротивления в графитовом тигле марки
ТГ75. Для оценки механических свойств в кокиль отливали разрывные образцы с диаметром рабочей части 12 мм и базовой длиной 60 мм. Перед заливкой кокиль нагревали до температуры 250 С и окрашивали кокильной краской. Для одного состава сплава отливали 10 об- 15 разцов. Предел прочности при растяжении () и относительное удлинение (G) определяли на разрывной машине
УММ-20 на образцах .в литом и термообработанном состояниях. Использовали 20 следующий режим термической обработо ки: закалка с температуры 515 С и старение при 175 С в течение 9 ч.
Из технологических свойств определяли формозаполняемость (ФЗ) по пробе Энглера — Эллерброка и плотность
Я). Для оценки эффективности рафинирования и модифицирования проводили измерение удельного электросопротивления (() образцов на установке УЗОЗ. 30
Добавки сурьмы и БЬ Б вводили в расо плав при 770 С. Заливку образцов и проб проводили при 730 С. Результаты исследований приведены в таблице.
Анализ полученных результатов показывает (таблица), что предлагаемый способ модифицирования обеспечивает получение более высоких механических свойств в литом и термообработанном состояниях по сравнению с известным способом ввода сурьмы в расплав. Зависимость прочности и пластичности от величины добавок сурьмы носит экстремальный характер. Оптимальная добав-4» ка сурьмы не должна превышать 0,05
0,1%. В случае увеличения добавки механические свойства сплава снижаются. Это можно обьяснить несколькими причинами: предельная растворимость сурьмы в алюминии при температуре эвтектического превращения составляет 0,057., поэтому при увеличении добавки сурьма, как сильно ликвирующий элемент, способна образовывать самостоятельные соединения с алюминием А1БЬ, которые, кристаллизуясь в форме пластин, отрицательно влияют на свойства сплава. Кроме того, сурьма хотя и незначительно, но снижает плотность сплавов.
В случае обработки сплава сульфи1 дом сурьмы механические свойства сплавов АК5М2 и АК9М2СХ имеют более высокие значения из-за комплексного воздействия сурьмы и серы на структурные составляющие сплава. Такая обработка устраняет некоторые недостатки, свойственные сплавам, модифицированных сурьмой. Это достаточно убедительно показывает измерения плотности образцов, где независимо от величины добавки сульфида сурьмы плотность сплавов не уменьшается. Можно предположить, что при взаимодействии сульфида сурьмы с расплавом выделяются соединения серы, которые оказывают рафинирующее действие на расплав.
Кроме того, соеди .åíèÿ серы благоприятно воздействуюг на форму железосодержащих фаз A1SiFeMnCr и A1GiFeMn, способствуя их кристаллизации в компактной форме. Изменение формы железосодержа цих фаз с разветвленной на компактную улучшает условия питания отливки и обеспечивает получение более плотного литья. Сера является также модификатором и для соединения
А1БЪ, поэтому увеличение добавки сульфида сурьмы практически не снижает свойства исследуемых сплавов. Более высокая степень рафинирования и модифицирования сплавов подтверждается снижением удельного электросопротивления, т.е. ростом злектропроводности. Данные по формозаполняемости при напоре 80 мм для оптимальных добавок сурьмы и сульфида сурьмы подтверждают эффективность предлагаемого способа.
Рекомендуемая величина добавки сульфида сурьмы определенная, исходя из эффективности ее воздействия и экономической целесообразности, составляет 0,1...0,2% от массы расплава.
Ввод сульфида сурьмы в количестве менее О, 1% обеспечивает слабый модифицирующий эффект. Добавка более 0,2% экономически нецелесообразна, так как аналогичный эффект достигается меньшей добавкой.
Приведенные данные показывают, что предлагаемый способ модифицирования алюминиевых сплавов сурьмой позволяет получать на вторичных силуминах высокие физико-Механические свойства, что дает возможность использовать их взамен первичных спла5 1470799 6 вов типа АЛЗ и АЛ5. Разница в стоимос- рование расплава и последующую кристи 1 т сплава АК5М2, модифицирован- таллизацию, отличающийся ного 0,15Х БЬ S> и сплава АЛ5, обра- тем, что, с целью улучшения свойств ботанного универсальным флюсом, сос- сплавов путем повышения их механитавляет около .20 руб, 1
5 ческих свойств, плотности и электроФ о р м у л а и з о б р е т е н и я РовоД ости отливо, в качестве моДификатора используют сульфид сурьмы
Способ получения алюминиево-крем- в количестве 0,1-0,2 . от массы распниевых сплавов, включающий модифици- 10 лава.
Сплав АК9М2СХ
Состав, p10, Ом м
У. 10, мз
После Т. О.
Литые
МПа б, G,, МПа 5, Х
2,740 6,36
0,85
310
208
1,5
Исходный
Известный
0,05
0i 01
О, 15
О,З
0,5
Предлагаемый
0,05
0,1
О, 15
0,2
0,3
6,27
6,20
6,17
5,96
5,80
2, 737
2,734
2,732
2,729
2,725
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
333
293
285
2,1
1,8
1,7
1,7
1,4
223
197
180
2,741
2,742
2,742
2, 741
2,740
6,18
5,98
5,90
5,78
5,75
1,2
1,5
1,7
1,75
1,6
332
353
359
354
1,8
2,3
2,2
2,2
2,2
217
226
238
237
234
Продолжение таблицы
Сплав АК5М2
Состав, Х
Ij 10, р.10, кг/м Ом м
После T. О.
Литые
МПа G, G„МПа G, 2,780 6,66
1,0
285
0,5
186
Исходный
Известный
0,05
0,01
О, 15
0,3
0,5
Предлагаемьй
О, 05.
0,1
0,15
0,2
0,3
2,775 6,51
2,772 6,43
2,770 6,35
2,760 6,26
1,1
1,2
1,1
1,0
301
282
1,75
1,6
1,45
209
212
205
14 315 1,2 2781 643
1,85 330 1,4 2,783 6,29
1,95 330 1,4 2,784 6,25
2,05 325 1,4 2,782 6, 17
2,0 324 1,25 2,780 6, 17
187
209
217
218
217
