Комплексный модификатор для заэвтектических силуминов

Авторы патента:

C22C32 - Цветные сплавы, содержащие от 5% до 50% по массе оксидов, карбидов, боридов, нитридов, силицидов или других соединений металлов, например оксинитридов, сульфидов, добавляемых в эти сплавы или образуемых в них

C22C21/04 - модифицированные алюминиево-кремниевые сплавы

Владельцы патента RU 2492259:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Изобретение относится области цветной металлургии, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов. Модификатор для обработки расплава заэвтектических силуминов содержит, мас.%: фосфористая медь - 0,5-2,0, интерметаллид титана Аl₃Тi - 0,5-2,0, алюминий - остальное. Применение данного состава модификатора позволяет снизить коэффициент линейного расширения деталей из алюминиевых заэвтектических сплавов, работающих при высоких термических нагрузках, за счет измельчения кристаллов первичного кремния и таким образом обеспечить получение отливок высокого качества. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий литьем, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов.

Известно использование фосфора и его соединений для модифицирования структуры заэвтектических силуминов. Однако применение фосфора связано с опасностью выброса жидкого металла и возможностью получения перемодифицированной структуры. Кроме того, для получения эффекта модифицирования необходимы большой перегрев и длительная выдержка после введения фосфора. В последнее время для модифицирования применяют фосфористую медь (8-10% фосфора). Фосфор образует с алюминием фосфид, частицы которого являются центрами кристаллизации первичного кремния и измельчают его выделения. Количество модификатора устанавливается исходя из того, что в сплаве содержание фосфора должно составлять 0,05-0,1%, так как при таком количестве фосфора создается наибольший эффект модифицирования.

/Современные способы модифицирования заэвтектических силуминов. Иванов Д.П. Сборник трудов молодых ученых Рыбинской государственной авиационной технологической академии. Рыбинск: Изд-во РГА-ТА. 2001, с.24-26. Рус./

Наиболее близким по сущности к заявленному является модификатор, используемый при способе обработки расплава заэвтектических силуминов смесью фосфористой меди, борной кислоты и оксидов железа и никеля в количестве 0,4-2,0%, 0,1-0,15%, 0,2-2,0% и 0,2-2,0% от массы расплава, который позволяет измельчать кристаллы первичного кремния (патент РФ №2102514, МПК С22С 32/00, опубликованный 20.01.1998). Однако уровень измельчения первичного кремния недостаточен, что ведет к незначительному изменению такого свойства, как линейное расширение при термических нагрузках

Задачей предлагаемого изобретения является создание комплексного модификатора для заэвтектических силуминов с целью измельчения структуры первичного кремния, для того чтобы уменьшить коэффициент линейного расширения деталей, работающих при термических нагрузках.

Поставленная задача достигается тем, что модификатор для обработки расплава заэвтектических силуминов, включающий в свой состав фосфористую медь, дополнительно содержит интерметаллид титана Al₃Ti при следующем соотношении компонентов: фосфористая медь - 0,5-2,0%; интерметаллид титана Al₃Ti - 0,5-2,0%; алюминий - остальное.

Использование фосфористой меди и интерметаллида Al₃Ti позволяет получить в структуре отливок значительно более мелкие кристаллы первичного кремния, равномерно распределенные по сечению слитка. Это связано с тем, что интерметаллиды Al₃Ti образуют дополнительные многочисленные центры кристаллизации, а присутствие фосфора их стабилизирует, в результате чего первичный кремний кристаллизуется в виде небольших компактных многогранников, равномерно распределенных по матрице сплава. Такое измельчение структуры заэвтектических силуминов приводит к снижению коэффициента линейного расширения деталей, работающих при высоких термических нагрузках, и повышению их прочностных характеристик.

С целью выбора оптимального состава модификатора был проведен ряд сравнительных испытаний, в которых были взяты различные составы модификаторов таблице.

Во время первого испытания определили влияние времени выдержки расплава на размер первичного кремния в заэвтектическом силумине марки АК18, обработав его модификатором, содержащим 0,5%CuP+0,5%Al₃Ti. Средний размер первичного кремния в контрольном образце составлял 69 микрон. Через 5 минут после модифицирования снизился рост кристаллов кремния, средний размер зерна составил 41 микрон. Через 15 минут средний размер зерен снизился до 21 микрон. Впоследствии он достиг 16 мкм. Через 105 минут после модифицирования средний размер зерен увеличился до 20 микрон, и через 135 мин средний размер зерна достиг 36 мкм.

Аналогичные испытания были проведены с другими составами модификатора, представленными в таблице, и была выявлена зависимость, что с увеличением концентрации модификатора уменьшается коэффициент линейного расширения, особенно при высоких температурах. Эффект наступает сразу после модифицирования и длится продолжительное количество времени. Даже через 1,0-1,5 часа сохраняется пик модифицирования. Средний размер зерна достигает 11 микрон.

Таким образом, введение в расплав заэвтектического силумина модификатора, содержащего фосфористую медь и интерметаллид титана Al₃Ti значительно уменьшает размер первичного кремния и уменьшают коэффициент линейного расширения, что особенно важно для деталей, работающих под высокими нагрузками при повышенных температурах.

Испытания комплексного модификатора показали, что при концентрации менее 0,5%CuP+0,5%Al₃Ti эффект модифицирования кратковременный и малоэффективный. При введении комплексного модификатора более 2%CuP+2%Al₃Ti не дает заметного измельчения включений первичного кремния в заэвтектическом силумине.

Состав модификатора, %мас.	Время выдержки, мин	Размер зерна первичного кремния, мкм	Коэффициент линейного расширения
			Температура испытания, °C	α×10^-6, 1/К
Контрольный образец АК18	69	20-200	18,0-18,5
0,5%CuP+0,5%Al₃Ti	5	41	20-200	16,5-16,8
	30	21	20-200	16,1-16,5
	75	16	20-200	16,1-16,5
	105	20	20-200	16,1-16,5
	135	36	20-200	16,5-16,8
Контрольный образец АК18	64	20-200	18,0-18,5
l%CuP+l%Al₃Ti	5	37	20-200	16,5-16,8
	30	11	20-200	15,7-16,1
	75	11	20-200	15,7-16,1
	105	13	20-200	15,7-16,1
	135	19	20-200	16,1-16,5
Контрольный образец АК18	70	20-200	18,0-18,5
l,5%CuP+l,5%Al₃Ti	5	27	20-200	16,5-16,8
	45	13	20-200	15,7-16,1
	75	11	20-200	15,7-16,1
	135	14	20-200	15,7-16,1
	165	18	20-200	16,1-16,5
Контрольный образец АК18	65	20-200	18,0-18,5
2%CuP+2%Al₃Ti	5	21	20-200	16,5-16,8
	45	12	20-200	15,7-16,1
	75	11	20-200	15,7-16,1
	135	12	20-200	15,7-16,1
	165	16	20-200	16,1-16,5

Комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, содержащий фосфористую медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит интерметаллид титана Аl₃Тi при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

фосфористая медь	0,5-2,0
интерметаллид титана Al₃Ti	0,5-2,0
алюминий	остальное

Изобретение относится к области энергетики и экологии и может быть использовано для генерирования водорода. .

Легированный вольфрам, полученный химическим осаждением из газовой фазы // 2402625

Изобретение относится к композиции металлических сплавов, а именно к износо-, эрозионно- и химически стойкому материалу на основе вольфрама, легированному углеродом, причем углерод в пересчете на полный вес материала составляет от 0.01 вес.% до 0.97 вес.%.

Изготовление продукта из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами // 2283888

Изобретение относится к продуктам из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами. .

Композиционный материал // 2216602

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционного материала, который можно использовать, например, в полупроводниковых приборах.

Композитный материал, способ его получения, излучающая тепло панель для полупроводникового прибора, полупроводниковый прибор (варианты), диэлектрическая панель и электростатическое поглощающее устройство // 2198949

Изобретение относится к композитному материалу и, более конкретно, к медному композитному материалу с низким коэффициентом теплового расширения и высокой теплопроводностью, способу его получения и различным вариантам использования, таким, как использование в полупроводниковых приборах, где этот композитный материал применяется.

Шихта для получения пористого проницаемого материала // 2186657

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), применяемого для изготовления фильтрующих элементов, пламегасителей, аэраторов и др.

Твердый сплав для высокотемпературных подшипников // 2183227

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей подшипников качения, работающих в условиях воздействия высоких температур.

Порошковый материал для защитных наплавочных покрытий // 2171309

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам порошковых материалов для газотермических наплавочных покрытий. .

Твердый сплав и способ его получения // 2165473

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления различного металлообрабатывающего инструмента. .

Устройство для введения мелкодисперсных компонентов в матричный металлический расплав // 2144573

Изобретение относится к области металлургии. .

Литейный сплав на основе алюминия // 2490351

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для машиностроения и электрической промышленности.

Способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов // 2486269

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков из алюминиевых сплавов повышенного качества при изготовлении изделий атомной, авиакосмической и автомобильной промышленности.

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты) // 2478136

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. .

Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов // 2475334

Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию литейных алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического состава. .

Жаропрочный алюминиевый сплав // 2458171

Изобретение относится к алюминиевому литейному сплаву, который может быть использован для изготовления литых деталей, подвергающихся термическим и механическим напряжениям, получаемых методами литья под давлением, фасонного литья или литья в песчаные формы.

Припой для пайки алюминия и его сплавов // 2441736

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. .

Литейный алюминиевый сплав-(экономнолегированный высокопрочный силумин) // 2441091

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деталей автомобильных двигателей, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С: головки цилиндров, корпуса водяных насосов, впускные трубы и др.

Способ модифицирования доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов // 2430176

Изобретение относится к литейному производству, а именно к модифицированию доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов. .

Литейный сплав на основе алюминия // 2415193

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении разнообразных изделий методами фасонного литья, в частности литья под поршневым давлением для производства отливок различного назначения, разнообразной фурнитуры, товаров народного потребления, средненагруженных узлов и агрегатов машин.

Литейный алюминиевый сплав // 2405852

Антифрикционный сплав на основе алюминия // 2504595

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, в частности к антифрикционным сплавам на основе алюминия, работающим в условиях трения скольжения. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит основные компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний - 12-15, медь - 3-5, алюминий - остальное, и имеет структуру, содержащую кристаллы эвтектического кремния глобулярной формы размером от 2 до 8 мкм. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости сплава при трении скольжения. 3 пр.