Способ получения заэвтектических силуминов

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков и отливок из заэвтектических силуминов для изготовления изделий автомобильной и авиационной техники. В расплав вводят лигатуру Al-Cu-P с содержанием 10-14% фосфора, которую предварительно подвергают ультразвуковой обработке в режиме развитой кавитации при температуре на 30-50°С выше температуры ликвидус лигатуры. Затем проводят выдержку, осуществляют разливку расплава и охлаждение. Лигатуру Al-Cu-P вводят в расплав в виде слитков, мелких чушек, гранул или в жидком состоянии. Повышают пластичность изделий и, как следствие, повышают усталостную прочность при повышенных температурах. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков и отливок из заэвтектических силуминов для изготовления изделий автомобильной и авиационной техники.

Известен способ получения заэвтектических силуминов, включающий введение в расплав фосфоросодержащего модификатора медь-фосфор в виде чушек в количестве 0,3-0,5% от массы плавки (Зильберг Ю.Я., Хрущева К.М., Гершман Г.Б. Алюминиевые сплавы в тракторостроении, М.: Машиностроение, 1971, с.54).

Недостатком этого способа являются большие потери фосфора при введении в расплав.

Другой недостаток этого способа состоит в том, что лигатуру Cu-Р необходимо вводить в жидкую шихту при температурах 880-920°С и выдерживать перед разливкой в течение 15-30 мин, что приводит к повышению содержания водорода в сплаве и создает условия развития пористости в слитках и отливках из заэвтектических силуминов.

Недостатком этого способа является также то, что эта лигатура отличается исключительно высокой твердостью, с трудом поддается дроблению, при этом возникает пылевидная фракция, вредная для персонала цеха.

Известен способ получения заэвтектических силуминов, включающий введение в расплав пруткового модификатора системы Al-Cu-Р (Гель В.И., Тихонов А.В., Ульянов Д.С. Экологическая чистая технология модифицирования заэвтектических силуминов, Технология легких сплавов, 2004, №3, сс.42-44), прототип.

Недостатком этого способа является низкое содержание до 3% фосфора в тройной лигатуре и, как следствие, большой расход модификатора и повышение стоимости получаемых сплавов. Кроме того, при таком содержании модификатора не всегда удается даже при повышенном расходе добиться высокого эффекта измельчения кристаллов кремния в структуре заэвтектических силуминов и, как следствие, происходит понижение пластичности получаемых изделий.

Предлагается способ получения заэвтектических силуминов, включающий введение в расплав лигатуры Al-Cu-Р с содержанием 10-14% фосфора, которую предварительно подвергают ультразвуковой обработке в режиме развитой кавитации при температуре на 30-50°С выше температуры ликвидус лигатуры, выдержку с последующей разливкой и охлаждение.

Лигатуру Al-Cu-Р вводят в расплав в виде слитков, мелких чушек и гранул.

Лигатуру алюминий-медь-фосфор с содержанием фосфора 10-14% вводят в расплав в жидком состоянии.

Предлагаемый способ получения заэвтектических силуминов отличается от прототипа тем, что в расплав вводят лигатуру Al-Cu-Р с содержанием фосфора 10-14%, которую предварительно подвергают ультразвуковой обработке в режиме развитой кавитации при температуре на 30-50°С выше температуры ликвидус лигатуры и после выдержки осуществляют разливку расплава.

Лигатуру Al-Cu-Р вводят в расплав в виде слитков, мелких чушек и гранул.

Лигатуру Al-Cu-Р с содержанием фосфора 10-14% вводят в расплав в жидком состоянии.

Технический результат - повышение пластичности изделий из заэвтектических силуминов и, как следствие, повышение усталостной прочности при повышенных температурах, что определяет рост ресурсных характеристик таких изделий, как, например, литые и штампованные поршни ДВС.

Предлагаемый способ позволяет максимально измельчить структуру заэвтектических силуминов и, тем самым, повысить технологичность и ресурсные характеристики литых и штампованных изделий из заэвтектических силуминов.

Пример

В расплавленную шихту заэвтектического силумина марки АК18 (состав: 18% Si; 1,45% Cu; 1,05% Ni; 0,9% Mg; 1,0% Fe; 0,1% Ti; Al - ост.) после дегазации таблетками гексахлорэтана вводили лигатуру Al-Cu-10%Р при температуре 760°С в виде мелких чушек, полученную согласно предлагаемому изобретению из расчета введения 0,05% Р. После выдержки в миксере расплав разливали в слитки непрерывного литья диаметром 112 мм и оценивали размеры кристаллов первичного кремния в структуре слитка.

Для сравнения модифицирование проводили также с помощью прутковой лигатуры Al-Cu-3%Р (прототип).

Химический анализ слитков показал, что в случае применения модификатора Al-Cu-10%Р в виде мелких чушек по заявляемому изобретению произошло практически 100% усвоение фосфора и в слитке его содержание равнялось тем же 0,05% Р.

Для введения в расплав того же количества фосфора (0,05% Р) с применением прутковой лигатуры Al-Cu-3%Р пришлось утроить количество вводимой лигатуры.

Результаты модифицирования структуры слитков заэвтектического силумина марки АК18 в зависимости от типа модификатора приведены в таблице.

Таблица.
Влияние типа модификатора на степень усвоения фосфора и эффективность измельчения размеров кристаллов первичного кремния в слитках силумина АК18 диам. 112 мм
Тип лигатуры	Размеры частиц кремния в слитке, мкм
Al-Cu-10%Р (предлагаемый способ)	≤20
Al-Cu-3%Р (прототип)	≤40

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить больший эффект модифицирования по сравнению с известной лигатурой Al-Cu-3%P и иметь значительный выигрыш в расходе материала, максимально измельчить структуру заэвтектических силуминов и, тем самым, повысить технологичность и ресурсные характеристики литых и деформированных изделий из заэвтектических силуминов.

1. Способ получения заэвтектических силуминов, включающий введение в расплав лигатуры Al-Cu-P, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что в расплав вводят лигатуру Al-Cu-P с содержанием 10-14% фосфора, которую предварительно подвергают ультразвуковой обработке в режиме развитой кавитации при температуре на 30-50°С выше температуры ликвидус лигатуры, а после выдержки осуществляют разливку расплава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лигатуру Al-Cu-P вводят в расплав в виде слитков, мелких чушек и гранул.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что лигатуру Al-Cu-P вводят в расплав в жидком состоянии.