Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для модифицирования сплавов при литье слитков. В способе титан в виде титановой губки измельчают до размера 10-15 мм, смешивают с тетрафторборатом калия. Смесь помещают в металлический контейнер и нагревают до температуры 515-530^oС, затем уплотняют давлением до исчезновения жидкой фазы и после снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера. Изобретение позволяет повысить степень усвоения бора жидким алюминием и снизить потери бора со шлаком. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении лигатуры алюминий-титан-бор, используемой для модифицирования сплавов при литье слитков.

Известен способ получения лигатуры алюминий-титан-бор путем введения в расплав алюминия титана в виде стружки или губки тетрафторбората калия и флюса - хлорида калия, покрывающего расплав \1\.

Недостатком известного способа является низкая степень усвоения бора алюминием из-за его потерь в виде газообразного фтористого бора, образующегося по реакции восстановления и обладающего высокой упругостью пара.

Известен способ получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающий введение в жидкий алюминий губчатого титана и фторбората калия в смеси с хлоридом калия при их соотношении (4,3 - 4,9) по массе \2\.

Недостаток известного способа заключается в том, что смесь тетрафторбората калия и хлорида калия является более легкоплавкой, чем чистый тетрафторборат калия, поэтому трехфтористый бор, образующийся по реакции восстановления, начинает интенсивно испаряться при более низких температурах, что приводит к резкому увеличению потерь бора.

Наиболее близким техническим решением является способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор, включающий плавление алюминия, порционное введение в расплав смеси порошков титана, алюминия и бора, перемешивание расплава, его кристаллизацию и разливку \3\.

Недостатком известного способа является низкая степень усвоения бора из смеси и загрязнение лигатуры оксидами, так как реакция взаимодействия жидкого алюминия с тетрафторборатом калия не распространяется по всему объему расплава алюминия, а протекает только в объеме введенной смеси, при этом переход диборида алюминия в расплав алюминия затрудняется из-за наличия побочных продуктов реакции оксидов.

Задачей предлагаемого способа является повышение степени усвоения бора жидким алюминием и уменьшение потерь бора со шлаком.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающем плавление алюминия, порционное введение в расплав смеси титана с борсодержащим компонентом, перемешивание расплава и его разливку, новым является то, что предварительно титановую губку измельчают до размера 10-15 мм, смешивают с тетрафторборатом калия, смесь помещают в металлический контейнер, нагревают до температуры 515-530^oС и уплотняют давлением до исчезновения жидкой фазы и после снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера.

Расплавленный тетрафторборат калия, войдя в поры губки под давлением, затвердевает. Из полученной смеси насыщение бором алюминия идет более эффективно. При введении смеси в расплавленный алюминий титановая губка растворяется в алюминии, при этом обеспечивается повышение концентрации атомов титана в слое алюминия, окружающего кусочки титановой губки. Находящийся в порах титановой губки тетрафторборат калия взаимодействует с алюминием с образованием бора, который при наличии в соседстве высокой концентрации атомов титана полностью связывает его в диборид титана за счет большего сродства к титану, чем к алюминию, при этом резко повышается степень его усвоения.

Пример осуществления способа.

Приготавливают смесь титана с борсодержащим компонентом. Для этого титановую губку предварительно измельчают до размера 10-15 мм и смешивают с тетрафторборатом калия. Полученную смесь помещают в металлический контейнер, нагревают до температуры 515-530^oС до образования жидкой солевой фазы и ставят под пуансон пресса. При уплотнении смеси давлением пуансона происходит затвердевание жидкой фазы смеси. После снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера, загружают в алюминий, нагретый до температуры 800-820^oС и покрытый слоем жидкого хлористого калия. Сначала загружают 1\3 часть от общего количества подготовленной смеси из контейнера. После присадки первой порции расплав перемешивают в течение 5-7 минут, затем вводят следующие порции смеси. После загрузки всей навески смеси через каждые 20-25 минут производят перемешивание расплава в течение 3-5 минут. После съема шлака производят разливку лигатуры.

Результаты испытаний предлагаемого способа получения лигатуры представлены в таблице.

Как видно из представленных результатов, при получении лигатуры предлагаемым способом степень усвоения бора алюминием повышается в среднем в 1,9 раза. Потери бора со шлаком уменьшаются приблизительно на 30%.

Таким образом, предлагаемый способ существенно повышает технико-экономическую эффективность производства лигатуры алюминий-титан-бор.

Источники информации 1. Лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов. - М.: Металлургия, 1983, с. 106. Напалков В.И. и др.

2. Патент РФ 1774964, С 22 С 1/02, 1/06, 1991.

3. Патент РФ 2138572, С 22 С 1/02, 21/00, 1997.

Формула изобретения

Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор, включающий плавление алюминия, порционное введение в расплав алюминия смеси титана с борсодержащим компонентом, перемешивание расплава и его разливку, отличающийся тем, что предварительно титан в виде титановой губки измельчают до размера 10-15 мм, смешивают с борсодержащим компонентом в виде тетрафторбората калия, смесь помещают в металлический контейнер и нагревают до температуры 515-530^oС, затем уплотняют давлением до исчезновения жидкой фазы и после снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1