Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов

Изобретение относится к металлургии, а именно к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического и эвтектического составов и может быть использовано в технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов для получения фасонных отливок. Способ включает введение в расплав флюса, содержащего углеродсодержащий материал, титансодержащий материал и карбонат бария. В составе флюса используют титансодержащий материал в виде соли фтортитаната калия, при этом на поверхность алюминиево-кремниевого расплава при температуре 760-770°С в количестве 2-3% от веса плавки равномерным слоем насыпают флюс, выдерживают 2-3 минуты, а затем замешивают в расплав на глубину 10-20 см с образованием на поверхности рассыпчатого шлака. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств алюминиево-кремниевых сплавов путем одновременного измельчения зерен α-твердого раствора и эвтектики в процессе кристаллизации сплава и сохраняет длительность модифицирующего эффекта. 2 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического и эвтектического составов и может быть использовано в технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов для получения фасонных отливок.

Наиболее близким по химическому составу (технической сущности) является состав для модифицирования и рафинирования железоуглеродистых и цветных сплавов, который включает материал, содержащий карбонаты кальция, бария и стронция, при этом он содержит компоненты в следующем соотношении, масс. %: СаО - 16,0-40,0, ВаО - 10,0-24,0, SrO - 2,5-11,5, CO2 - 18,0-30,0, SiO2-2,0-15,0. Дополнительно в состав можно вводить углеродсодержащий материал или металлический алюминий в количестве 2-35 мас. %, или титансодержащий материал в количестве 0,01-35 мас. %, или редкоземельные металлы в количестве 2-49,5 мас. % (см. напр. Патент РФ №2502808, МПК С22С 1/06, С21С 7/00, С21С 1/00, опубл. 27.12.2013 г.).

Так как данный состав разработан для обработки железоуглеродистых сплавов, то его основным недостатком при обработке алюминиево-кремниевых сплавов является низкая модифицирующая и рафинирующая способность. Он обладает низким модифицирующим воздействием на зерна α-твердого раствора. Поэтому алюминиево-кремниевые сплавы, обработанные данным составом, обладают низкими механическими свойствами, особенно пластичностью.

В основу изобретения поставлена задача разработки флюса для модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, чтобы обеспечить повышение механических свойств алюминиево-кремниевых сплавов путем одновременного измельчения зерен α-твердого раствора и эвтектики в процессе кристаллизации сплава и сохранения длительности модифицирующего эффекта.

Поставленная задача решается тем, что в флюсе для модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, содержащем углеродсодержащий материал, титансодержащий материал и карбонат бария, флюс содержит титансодержащий материал в виде соли фтортитаната калия и карбонат бария в следующих масс. % соотношениях компонентов:

50-57% K2TiF6;

27-35% BaCO3.

Поскольку флюс содержит титансодержащий материал в виде соли фтортитаната калия и карбонат бария в следующих масс. % соотношениях компонентов:

50-57% K2TiF6;

27-35% BaCO3,

обеспечивается повышение механических свойств алюминиево-кремниевых сплавов путем одновременного измельчения зерен α-твердого раствора и эвтектики в процессе кристаллизации сплава и сохранения длительности модифицирующего эффекта.

Флюс для модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов получают следующим образом.

В муфельной печи марки СНОЛ в шамотно-графитовом тигле по стандартной технологии готовили алюминиево-кремниевый сплав АК12 (в соответствии с ГОСТ 1583-93 сплав содержит 11,3% Si; 0,3% Fe; Al - остальное; механические свойства сплава АК12 должны быть равны, не менее: временное сопротивление разрыву, σв - 147 МПа, относительное удлинение, δ - 4%). При температуре 760-770°C в расплав вводится флюс в количестве 2-3% от веса плавки. Флюс насыпается равномерным слоем на поверхность расплава. Он выдерживается в течение 2-3 минут и затем замешивается в расплав на глубину 10-20 см в течение 4-5 минут до образования на поверхности расплава рассыпчатого шлака. После этого образовавшийся шлак удаляется с поверхности расплава. Сплав выдерживается еще в течение 8-10 минут, его температура при этом доводится до температуры заливки, равной 710-730°C. С поверхности расплава снимается образовавшийся шлак и производится заливка стандартных образцов для механических испытаний литьем в землю.

В таблицах 1 и 2 приведены сравнительные характеристики флюса известного из прототипа и предложенного флюса.

Разработан универсальный, экологичный комплексный флюс, позволяющий длительное время сохранять модифицирующую активность в жидких алюминиевых сплавах. В результате комплексной обработки расплава повышаются механические свойства алюминиевых сплавов и качество отливок.

Применение комплексного флюса при обработке силуминов в процессе плавки по сравнению со стандартным флюсом для силуминов позволяет:

1) повысить механические свойства силуминов (пластичность - на 90-100%, прочность - на 10-15%);

2) увеличить длительность эффекта модифицирования сплавов в процессе литья без дополнительной обработки расплава с 30-40 минут до 5 часов;

3) снизить количество вредных выбросов в атмосферу.

При применении стандартного флюса, содержащего в своем составе хлористые соли щелочных металлов, происходит их активное испарение в атмосферу при температурах плавки. Предлагаемый флюс не содержит в своем составе хлористые соли, что резко уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу и повышает экологичность технологического процесса модифицирования силуминов.

Механизм комплексного воздействия на структуру сплава основан на одновременно протекающих реакциях разложения солей, входящих в состав флюса и взаимодействия продуктов распада с карбидообразующими веществами.

Отличительной особенностью создаваемого продукта является его универсальность, экологичность, повышенный уровень свойств алюминиево-кремниевых сплавов, повышенная длительность действия эффекта модифицирования по сравнению с существующими стандартными, применяемыми в настоящее время в литейном производстве флюсами.

Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, включающий введение в расплав флюса, содержащего углеродсодержащий материал, титансодержащий материал и карбонат бария, отличающийся тем, что используют титансодержащий материал в виде соли фтортитаната калия, при этом на поверхность алюминиево-кремниевого расплава при температуре 760-770°С в количестве 2-3% от веса плавки равномерным слоем насыпают флюс, выдерживают 2-3 минуты, а затем замешивают в расплав на глубину 10-20 см с образованием на поверхности рассыпчатого шлака.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении высоконагруженных паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой для пайки алюминия и его сплавов содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 6,0÷10,0; германий 7,0÷20,0; стронций 0,005÷0,2; натрий 0,005÷0,05; бериллий 0,005÷0,1; железо 0,15÷0,3; хром 0,005÷1,5; цирконий 0,005÷1,5; по крайней мере один элемент из группы, содержащей марганец, никель, кобальт и молибден при суммарном содержании от 0,5 до 3,4; алюминий - остальное, при этом соотношение содержания хрома и циркония в сплаве составляет 1:1, а содержание никеля не превышает 0,8 мас.%.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 5-13, медь 1-13,5, цинк 2-10, никель 0,5-4,5, олово 0,1-0,3, по меньшей мере один элемент из группы, включающей стронций 0,001-0,2, натрий 0,001-0,2, титан 0,001-0,1, ванадий 0,001-0,2, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, бериллий 0,001-0,1, алюминий остальное.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Изобретение может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний 8-13, медь 0,1-10, германий 1,5-8, железо 0,5-3, хром 0,1-2,1, марганец 0,5-3, кобальт 0,001-0,8, молибден 0,001-0,8, стронций 0,001-0,2, бериллий 0,001-0,1, титан 0,001-0,1, натрий 0,001-0,2 и ванадий 0,001-0,2, алюминий остальное.

Изобретение относится к металлургии алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления дисков автомобильных колес. Литейный сплав на основе алюминия, содержащий кремний, магний, марганец, железо, дополнительно содержит, мас.%: кремний 10,0-13,0, магний не более 0,15, железо не более 0,5, марганец не более 0,5, элементы-модификаторы для измельчения эвтектики из ряда Sb, Sr, Na, K, Ca в сумме не более 0,05, элементы-модификаторы для измельчения α-твердого раствора из ряда Ti, B, Zr, Sc в сумме не более 0,12, алюминий - остальное, при соотношении железа к марганцу 1:1.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в которой получают многокомпонентные металлические сплавы, содержащие алюминий, цинк и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения всех перечисленных выше элементов исходной сырьевой смеси во внутреннем объеме применяемого для ее переработки устройства.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в которой получают многокомпонентные металлические сплавы, содержащие алюминий и кремний. Способ включает размещение предварительно сформированной и содержащей соединения всех перечисленных выше элементов исходной сырьевой смеси во внутреннем объеме применяемого для ее переработки устройства.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к кремнийсодержащим алюмоматричным композиционным сплавам антифрикционного назначения.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству фасонных отливок из сплава на основе алюминия системы Al-Si-Cu-Mg, применяемых в качестве базовых деталей агрегатов управления топливной системой в авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к литейному производству. Алюминиевый сплав содержит, вес.%: кремний 8-11,6, марганец 0,8-1,9, железо 0,1-0,5, магний 0,2-0,7, бор 0,002-0,15, стронций 0,006-0,017, медь 0-0,25, цинк 0-0,35, титан 0-0,25, алюминий - остальное.

Изобретение относится к изготовлению пористых изделий из псевдосплавов на основе вольфрама. Способ включает приготовление порошкообразной шихты, содержащей 95 мас.% вольфрама, остальное - никель и железо в соотношении 7:3, введение в шихту порообразователя, прессование шихты с получением заготовки, удаление порообразователя из заготовки и спекание.

Группа изобретений относится к спеченному композитному материалу и получению из него инструментов, а именно формующих или измельчающих. Способ получения спеченного композитного материала включает спекание состава, содержащего по меньшей мере один твердый носитель, выбранный из группы, состоящей из карбидов, нитридов, боридов и карбонитридов, и связующий сплав, включающий от 66 до 93 мас.% никеля, от 7 до 34 мас.% железа, от 0 до 9 мас.% кобальта и до 30 мас.% одного или нескольких элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Cr, V, Та, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, B, N и С.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления высоконагруженных роторных деталей, работающих при температурах до 650-700°С в газотурбинных двигателях.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения сплава алюминий-скандий в условиях промышленного производства.
Изобретение относится к получению упрочненного нанокомпозиционного материала, который может быть использован в авиастроении и в автомобильной промышленности. Готовят лигатуру в виде компактированных стержней из равномерно перемешанной смеси порошка магния и нанопорошка нитрида алюминия с диаметром частиц в диапазоне 30÷80 нм.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей, работающих при высоких температурах. Для повышения сопротивления ползучести и увеличения длительной прочности при 900-1100°C за счет повышения сопротивления зернограничному проскальзыванию сплав на основе хрома содержит, мас.
Изобретение относится к способу получения пористого металлического тела из алюминиевого сплава, включающему постепенную плавку части пластины из алюминиевого сплава под воздействием источника тепла с использованием водорода в качестве порообразующего газа и постепенное отверждение металла.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к борсодержащим материалам на основе алюминия, получаемым в виде слитков и предназначено для получения листового проката, в том числе толщиной менее 0,3 мм, к которому предъявляются требования низкого удельного веса и повышенной прочности в сочетании с радиационнозащитными свойствами.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно к получению пористых изделий на основе пеноалюминия, и предназначено для изготовления деталей автомобилей, шумопоглащающих экранов, теплостойких демпфирующих материалов.

Изобретение относится к области металлургии сплавов и может быть использовано при производстве магниевых сплавов, не содержащих цирконий. Защитная газовая смесь для обработки магниевого сплава, не содержащего цирконий, включает, мас.%, углекислый газ 75-90, шестифтористую серу 0,5-1,0, воздух 8-23,5, соединение бора, выбранное из группы, содержащей трехфтористый бор и оксид бора, 0,5-1,02.

Изобретение относится к литейному производству в области металлургии, в частности к модифицированию литейных алюминиевых сплавов. Пруток изготавливают путем раскатки алюминиевой пластины до толщины 0,2-0,3 мм, рекристаллизации полученной алюминиевой ленты при температуре 200-300°С, нанесения на нее рассыпчатого модификатора на основе наноуглерода и последующей запрессовки ленты с модификатором в пруток. Изобретение позволяет улучшить усвоение модификатора сплавом и тем самым повысить механические и эксплуатационные характеристики отливок, изготавливаемых из этих сплавов, за счет уменьшения размеров дендритов алюминия, α-твердого раствора, эвтектики и первичных кристаллов кремния. 4 ил.
Наверх