Лигатура для жаропрочных магниевых сплавов

Авторы патента:

C22C35/00 - Сплавы (лигатуры) для легирования железа или стали

C22C23/06 - с редкоземельным металлом в качестве следующего основного компонента

Владельцы патента RU 2682191:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении жаропрочных сплавов на основе магния марок МЛ10, МЛ19 и в системах: Mg-Y-Sm-Zn-Zr, Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn-Zr. Лигатура содержит, мас. %: цинк 10-40, иттрий 15-40, магний - остальное. Изобретение позволяет полностью и равномерно распределить легирующие элементы в жаропрочных магниевых сплавах, при этом лигатура предложенного состава обладает повышенной технологичностью. 3 пр.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении жаропрочных сплавов на основе магния марок МЛ10, МЛ19 и в системах: Mg-Y-Sm-Zn-Zr, Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn-Zr и др. Введение в сплав легирующих компонентов, различающихся по плотности, температуре плавления и другим характеристикам, невозможно без применения лигатуры, которая по физическим параметрам должна быть близка к магнию, и которая позволяет получать однородный бездефектный сплав с заданными характеристиками.

Известна магниевая лигатура (Wei Guobing, Peng Xiaodong, Li Junchen, Xie Weidong, Wei Qunyi. Structure Heredity Effect of Mg-10Y Master Alloy in AZ31 Magnesium Alloy. Rare Metal Materials and Engineering Volume 42, Issue 10, October 2013, Pages 2009-2013), содержащая: 90 мас. % магния и 10 мас. % иттрия.

Недостатками этой лигатуры являются низкое содержание иттрия, а также нестабильность эффекта легирования и модифицирования.

Известна магниевая лигатура (Труды Гиредмета, том 74 Под редакцией И.Ф. Полетаева, К.М. Рубайловой. Москва «Металлургия» 1977. С. 22), содержащая 98 мас. % магния и 2 мас. % иттрия.

Недостатками этой лигатуры являются низкое содержание иттрия, а также нестабильность эффекта легирования и модифицирования. Так же недостатком является состав лигатуры, так как жаропрочные сплавы на основе магния марок МЛ10, МЛ19 содержат несколько легирующих компонентов, то для получения необходимого состава сплава наиболее рационально использование тройных лигатур.

Известна магниевая лигатура (Техническая характеристика: on-v.com.ua/tovary/materialy/ligatury-na-osnove-cinka-ot-kbm-affilips), содержащая: 45 мас. % магния и 55 мас. % цинка.

Недостатком этой лигатуры является нестабильность эффекта легирования. Так же недостатком является состав лигатуры, так как жаропрочные сплавы на основе магния марок МЛ10, МЛ19 содержат несколько легирующих компонентов, то для получения необходимого состава сплава наиболее рационально использование тройных лигатур.

Известна магниевая лигатура (Белкин Г.И. Производство магниево-циркониевых лигатур и сплавов. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2001. С. 29), содержащая 77 мас. % магния, 13 мас. % цинка и 10 мас. % циркония.

Недостатками лигатуры являются нестабильность эффекта легирования.

Известна магниевая лигатура (Белкин Г.И. Производство магниево-циркониевых лигатур и сплавов. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2001. С. 29), принятая за прототип, содержащая: 30 мас. % магния, 60 мас. % цинка и 10 мас. % циркония.

Недостатками лигатуры являются нестабильность эффекта легирования, а также ее состав, поскольку использование данной лигатуры при легировании магния не обеспечивает получение требуемых жаропрочных магниевых сплавов в заданных пределах содержания легирующих компонентов.

Техническим результатом изобретения является создание лигатуры с равномерным распределение легирующих компонентов, при использовании которой повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования жаропрочных магниевых сплавов.

Технический результат достигается тем, что лигатура дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк

10-40

иттрий

15-40

магний

остальное.

Заявляемый состав лигатуры для жаропрочных магниевых сплавов включает в себя следующие компоненты:

- цинк	10-40
- иттрий	15-40
- магний	остальное

Содержание в лигатуре цинка в количестве от 10 до 40 мас. % позволяет увеличить плотность лигатуры до значений, значительно превышающих плотность жаропрочного магниевого сплава, что обеспечивает погружение лигатуры под слой флюса, где происходит ее растворение при высоком усвоении цинка и иттрия легируемым расплавом. При содержании цинка менее 10 мас. % плотность лигатуры уменьшается, что приведит к снижению степени усвоения ее активных компонентов расплавом, а содержание цинка более 40 мас. % приводит к снижению качества лигатуры и повышению ее хрупкости.

Содержание в лигатуре иттрия в количестве от 15 до 40 мас. % позволяет обеспечить высокое усвоение иттрия легируемым расплавом. Содержании в лигатуре иттрия менее 15 мас. % экономически не оправдано, поскольку сама лигатура производится с целью введения иттрия в легируемый расплав, а содержание иттрия более 40 мас. % приводит к образованию грубых интерметаллидов в лигатуре, что в дальнейшем отрицательно сказывается при легировании жаропрочных магниевых сплавов.

Изготовление лигатуры осуществляют следующим образом. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, магний и смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка, начинается процесс восстановления иттрия. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру разливают в изложницы.

Состав поясняется следующими примерами.

Пример 1. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 40 мас. %, иттрий 40 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Пример 2. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 10 мас. %, иттрий 15 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Пример 3. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 20 мас. %, иттрий 22,5 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Таким образом, как показано в вышеприведенном описании изобретения, достигается технический результат, заключающийся в создании лигатуры с равномерным распределением легирующих компонентов, при использовании которой повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники жаропрочных магниевых сплавах.

Лигатура для жаропрочных магниевых сплавов, содержащая магний и цинк, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк	10-40
иттрий	15-40
магний	остальное

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магниевых лигатур, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и в производстве сталей и чугунов.

Способ получения лигатур алюминия с цирконием // 2658556

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении лигатуры Al-Zr электрохимическим способом, пригодной для промышленного производства.

Лигатура для алюминиевых сплавов // 2657271

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении лигатур для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов, содержащих цирконий и титан.

Сплав для легирования чугуна // 2652897

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования серого чугуна. Сплав содержит, мас.

Способ получения лигатуры магний-иттрий // 2650656

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению магниевых лигатур с иттрием, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и алюминия.

Сплав для легирования чугуна // 2648714

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования серого чугуна. Сплав содержит, мас.%: хром 15,0-20,0; кремний 5,0-10,0; марганец 2,0-4,0; углерод 2,0-4,0; теллур 1,0-1,5; самарий 1,0-1,5; гадолиний 1,0-1,5; кобальт 10,0-15,0; железо остальное.

Лигатура для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов // 2640368

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к составам лигатур для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов, применяемых для изготовления износостойких рабочих деталей гидронасосов, которые используют в горнорудной и металлургической промышленности для перекачки гидроабразивных смесей в виде пульпы, в том числе радиоактивных.

Способ получения лигатуры для борирования стали // 2639258

Изобретение относится к металлургии и касается получения лигатур для борирования стали. Способ включает приготовление смеси ингредиентов, содержащих металлические легирующие элементы, железо и соединения бора, и инициирование химической реакции между ними в инертной атмосфере.

Псевдолигатура // 2639186

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам и лигатурам, используемым при производстве серого и высокопрочного чугунов. Модифицирующий брикет для чугуна содержит шлам соляных ванн закалочных баков и алюминий в виде стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий в виде стружки 40-30, шлам соляных ванн закалочных баков 60-70, при этом шлам содержит карбонат бария в количестве 36-38%, хлористого калия, хлорида натрия и хлорида магния по 10% и окись магния в количестве 0,5%.

Способ получения титановой лигатуры для алюминиевых сплавов // 2636212

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению таблетированной титановой лигатуры, и может быть использовано в ракетостроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в которых используются высоколегированные литейные и деформируемые алюминиевые сплавы.

Способ получения лигатуры магний-иттрий // 2650656

Литейный магниевый сплав с редкоземельными металлами // 2617072

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магниевым сплавам, содержащим редкоземельные металлы, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении и ракетной технике в качестве легкого высокопрочного конструкционного материала для изготовления различных деталей, особенно подвергающихся нагревам в процессе эксплуатации.

Сплав на основе магния // 2615934

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к составам сплавов на основе магния, которые могут быть использованы для изготовления корпусов бытовой техники, шпулек и катушек текстильных станков, подставок для телекамер и других изделий.

Сплав на основе магния // 2562190

Изобретение относится к области металлургии, а именно: к литейным сплавам на основе магния. Предложен сплав на основе магния, содержащий, мас.

Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него // 2554269

Изобретение относится к области машиностроения и авиастроения, в частности к высокопрочному и жаропрочному магниевому сплаву. Сплав на основе магния содержит, мас.%: цинк 0,1-3,0; цирконий 0,05-0,9; кальций 0,005-0,1; кадмий 0,001-0,004; кремний 0,005-0,05; бериллий 0,0005-0,01; иттрий 3,5-9,5; неодим 2,01-2,5; лантан 0,05-1,5; магний - остальное.

Магниевый сплав, содержащий редкоземельные металлы // 2513323

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магниевым сплавам, содержащим редкоземельные металлы и пригодным для применения в качестве деформируемых или литейных сплавов.

Магниевые сплавы // 2456362

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе магния. .

Флюс для плавки и рафинирования магниевых сплавов, содержащих иттрий // 2451762

Изобретение относится к металлургии цветных сплавов, в частности к флюсам для плавки и рафинирования деформируемых магниевых сплавов, содержащих иттрий. .

Магниево-гадолиниевые сплавы // 2450068

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магниево-гадолиниевым сплавам, и может быть использовано в деталях, к которым выдвигаются требования высокой прочности в сочетании со стойкостью к коррозии и оптимизированным балансом прочности и пластичности.

Магниевый сплав с улучшенным сочетанием механических и коррозионных характеристик // 2418878

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформируемым магниевым сплавам, обладающим высокой прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью, и может быть использовано в области медицины.