Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание порошка носителя с ультрадисперсным модифицирующим порошком в планетарной мельнице и прессование полученной композиции. В качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используют композицию порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, с размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет β-модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используют порошок меди с размером частиц менее 180 мкм в соотношении медь:ультрадисперсный порошок=9:1. Изобретение позволяет изготавливать прутки, содержащие 10% ультрадисперсной модифицирующей композиции, при этом использование модификатора при модифицировании алюминиевых сплавов позволяет измельчать дендриты α-А1 в 2,4 раза для повышения механических свойств сплава. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для обработки алюминиевых сплавов.

Из существующего уровня техники известен следующий способ изготовления лигатур на основе алюминия (патент №2190682 РФ, опубл. 10.10.2002). При изготовлении лигатур с алюминиевой матрицей, содержащих 40-80% тугоплавких частиц, помещают частицы в форму для пропитки и заливают жидким алюминием. При этом частицы и алюминий нагревают до разных температур. Алюминий нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления не больше, чем на 5-10°C, а частицы, находящиеся в форме, нагревают до пороговой температуры, значительно превышающей температуру жидкого алюминия и зависящей от удельной поверхности частиц и поверхностного натяжения алюминия. Превышение температуры нагрева частиц над температурой нагрева алюминия позволяет преодолеть капиллярное противодавление, улучшить смачиваемость всех частиц и, как следствие, предотвращает получение лигатуры, содержащей значительное количество непропитанных частиц, которые всплывают на поверхность и уходят в шлак.

Данный способ предусматривает применение дополнительного энергоемкого оборудования для нагрева тугоплавких частиц карбида кремния (SiC). Невозможно получение лигатур с расчетным содержанием тугоплавких частиц за счет окисления и всплытия в шлак непропитанных частиц.

Известен «Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор» (патент №2110597 РФ, опубл. 10.05.1998). Предлагаемый способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор предусматривает загрузку чушкового алюминия, его расплавления и нагревают до температуры 770°C, затем вводят бор из расчета получения в лигатуре содержания бора 1%. После введения и окончания реакции восстановления бора вводят губчатый титан из расчета получения в лигатуре 5%, затем расплав перемешивают для усреднения химического состава, снимают шлак и производят разливку. Из лигатурных слитков прессованием получают пруток диаметром 9-10 мм.

Недостатком известного способа является использование дополнительной операции прессования для получения прутка, неравномерность распределения боридов по сечению прутка. Данная лигатура не оказывает существенного модифицирующего эффекта при введении в литейные силумины.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов» (патент №2475334 РФ, опубл. 20.02.2013), который включает получение модификатора в виде прутка путем смешивания алюминиевого порошка с размером частиц 0,5-0,7 мм и ультрадисперсного порошка нитрида титана со средним размером частиц порядка 40 нм, полученного методом плазмохимического синтеза в планетарной мельнице в течение 5 минут при 400 об/мин и прессования полученной композиции в пруток.

Недостатками данного технического решения являются: высокая энергоемкость способа получения порошка нитрида титана; дорогое и сложное оборудование; особые условий хранения порошка в связи с его способностью к окислению на воздухе.

Технический результат заключается в разработке способа получения модификатора с наименьшими затратами с высоким содержанием ультрадисперсного порошка, повышении времени действия (живучести) модификатора и в повышении физико-механических свойств алюминиевых сплавов.

Технический результат достигается тем, что выполняют смешивание порошка носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессования полученной композиции, при этом в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется композиция порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет β-модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используется медь с размером частиц менее 180 мкм в соотношении Сu: ультрадисперсный порошок 9:1.

В качестве ультрадисперсного модификатора была выбрана композиция порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия со средним размером частиц 70-100 нм, полученные по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-А3). Данный способ получения порошков позволяет получить карбид кремния β-модификации, который предположительно должен хорошо смачиваться расплавом алюминия.

Состав композиции порошков выбран на основе следующих данных. Карбид кремния согласно правила Данкова-Конобеевского (принцип размерно-структурного соответствия) имеет тип и параметры кристаллической решетки, близкие кристаллической решетки α-А1. Кристаллические решетки карбида кремния β-модификации и алюминия относятся к одному типу (кубическая гранецентрированная), а параметры кристаллической решетки карбида кремния β-модификации (а=4,3596 Å) и алюминия (а=4,0413 Å) достаточно близки. Расхождения в параметрах кристаллической решетки составляют ~7,9%. Входящий в состав Nа3АlF6 является давно известным и общепринятым афинирующее-модифицирующим реагентом для алюминиевых сплавов.

Медь, входящая в состав модификатора (псевдолигатуры), выбрана с учетом ее высокой плотности (8,2 г/см3) по отношению к алюминиевому расплаву (~2,4 г/см3) и служит носителем композиции порошков на основе карбида кремния. Кроме того, медь, входящая в состав модификатора, служит в качестве микролегирующего компонента для алюминиевого сплава.

Пример выполнения способа.

Полученная по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза композиция ультрадисперсных порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия размером 70-100 нм предварительно смешивали с порошком меди размером менее 180 мкм в соотношении 9:1, загружали в стакан планетарной мельницы и приводили ее в действие на 2 мин при 1500 об/мин. Полученную композицию прессовали в прутки диаметром 10 мм при усилии прессования 4,84 т (40 атм). В результате получали прутки, содержащие 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции.

Эффективность модификатора оценивали при модифицировании промышленного алюминиевого сплава АК6М2 по ГОСТ 1583-2003 (таблица 1).

На рисунке 1 - Микроструктуру сплава АК6М2: а, б - без модифицирования; в, г - модифицирование лигатурой CuSiC10 из расчета 0,02%(SiC+Si3N4+Na3AlF6) от массы плавки.

Таблица 1
Размеры фазовых составляющих сплава АК6М2
Вид обработки Параметры α-А1 Параметры Siэ
Средний размер, мкм Количество, шт/мм2 Средний размер, мкм Количество шт/мм2
Без модифицирования 54,1 367 13,6 1240
Модифицирование псевдолигатурой CuSiC10 (0,02%(SiC+Si3N4+Na3AlF6)) 22,1 1805 3,9 9360

Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошка носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессование полученной композиции, отличающийся тем, что в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется композиция порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, с размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет β-модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используется порошок меди с размером частиц менее 180 мкм в соотношении медь:ультрадисперсный порошок=9:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получения спеченных твердосплавных деталей из градиентных твердых сплавов. Может использоваться для изготовления режущих вставок инструмента для машинообработки металла, горного инструмента или инструмента для холодной штамповки.
Изобретение относится к металлургии, точнее к производству литейных сплавов, преимущественно цветных сплавов, и может быть использовано для получения отливок повышенного качества.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению композиционных материалов на основе меди, предназначенных для изготовления разрывных электрических контактов.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к приготовлению шихты для формирования матрицы алмазного инструмента из твердосплавной порошковой смеси с упрочняющими наночастицами из сверхтвердых материалов.
Изобретение относится к получению сверхтвердого композитного материала на основе кубического нитрида бора (КНБ) в присутствии катализаторов синтеза и дополнительных реагентов в камере высокого давления.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа. Может использоваться для изготовления деталей, работающих в агрессивных абразивсодержащих средах, например, в нефтедобывающей, химической промышленности.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству графито-медных материалов для сильноточных электрических контактов. Шихта содержит, мас.%: частицы меди 20-85, частицы гидрида титана 1-10 и частицы графита - остальное.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок из алюминиевых сплавов. Алюминиевый расплав перегревают до температуры 700-720°C и фильтруют через фильтр из пенометалла с открытой пористостью на основе сплава алюминий-титан с содержанием титана 5-10%.

Изобретение относится к области нанотехнологии композиционных материалов на основе мезопористых матриц, содержащих наноразмерные изолированные металлические частицы, и может быть использовано для получения магнитных материалов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористого порошка никелида титана. Может использоваться в медицине для изготовления стоматологических имплантов.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к металлообработке. Режущая пластина содержит основу из твердого сплава и нанесенный на нее износостойкий слой из наноструктурного карбида вольфрама и наноструктурного карбида ниобия с размером зерен 20-50 нм, при их следующем соотношении, мас.%: наноструктурный карбид вольфрама 90, наноструктурный карбид ниобия остальное.

Изобретение относится к области получения термоэлектрических материалов, применяемых для изготовления термостатирующих и охлаждающих устройств, систем кондиционирования и в других областях техники.

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для контроля токсичных и взрывоопасных газов и в тех областях науки и техники, где необходим анализ газовых сред.

Изобретение относится к области химии, биологии и молекулярной медицины, а именно к способу получения наноразмерной системы доставки нуклеозидтрифосфатов. Способ включает модификацию носителя, в качестве которого используют аминосодержащие наночастицы диоксида кремния размером до 24 нм, путем обработки последних N-гидроксисукцинимидным эфиром алифатической азидокислоты, далее получение модифицированного нуклеозидтрифосфата (pppN) путем обработки последнего смесью трифенилфосфин/дитиодипиридин с последующим инкубированием образующегося активного производного pppN с 3-пропинилоксипропиламином и последующую иммобилизацию модифицированного pppN на полученных азидомодифицированных наночастицах в течение 2-4 ч.

Устройство для чистки ствола огнестрельного оружия содержит плоскую ветошь в виде равнобедренного треугольника с центром и тремя вершинами, вырезы, расположенные вдоль каждого края треугольной ветоши.

Изобретение относится к способам упрочнения поверхности металлических материалов с помощью формирования наноразмерных покрытий путем воздействия лазерного излучения и может быть применено в различных отраслях промышленности для получения износостойких и антифрикционных покрытий.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Наноразмерные оксиды металлов получают химической реакцией окисления металлоорганического соединения при инициировании процессов энергетическим воздействием, в качестве которого используют импульсный электронный пучок энергией электронов 100÷500 кэВ, длительностью 10÷100 нс и с полным током пучка 1-10 кА.

Изобретение относится к области биотехнологии и нанотехнологии. Способ предусматривает трансформацию клеток архей рекомбинантной плазмидой, выращивание клеток, выделение жгутиков и модификацию поверхности жгутиков.
Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к производству высокопрочного и высокотермостойкого керамического композиционного материала на основе алюмокислородной керамики, структурированной в объеме наноструктурами (нанонитями) TiN, и может быть использовано в машиностроении, в изделиях авиационно-космической техники, двигателестроении, металлообрабатывающей промышленности, в наиболее важных и подверженных экстремальным термоциклическим нагрузкам узлах и деталях.

Изобретение может быть использовано в области химии, медицины и нанотехнологии. Способ получения наночастиц серебра включает приготовление водных растворов нитрата серебра концентрации 0,001÷0,02 М/л и L-цистеина концентрации 0,00125÷0,04 М/л.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей из алюминия или его сплавов, армированных керамическим наполнителем из нитридов или карбидов бора и вольфрамом.
Наверх