Способ получения алюминиевых сплавов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий расплавление сплава и введение легирующих элементов в расплав, отличающийс я тем, что, с целью повышения .механических свойств алюми-ниевых сплавов, содержащих магний, хром и/или кремний, легированных никелем, марганцем и/или медью, легирующие элементы вводят в расплав при 1050IISO C .. 9 X : эо ел У1

(191 (11)

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ь . г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ã1) 3409602/22-02

{22) 23.03.82 (46) 30.12..83. Бюл.. В 48 (72) Ри Хосен, Э.Б.Тазиков, -E.È.Kîðæ, A.À.Äîäîíîâ и Н.И.Мостовой (71.)Хабаровский политехнический . институт (53) 669.71.018(088.8) (56) 1. Алюминий. Пер. с англ. M., "Металлургия", 1972, с. 406.

2. Альтман M.Á. и др. Плавка и литье сплавов. цветных металлов, М., "Металлургия", 1963, с. 148-149.

{ 54 ) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ. АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ, включающий расплавление сплава и введение легирующих элементов в расплав, о т л и ч а ю щ и йс я . тем, что, с целью повышения механических свойств алюминиевых сплавов, содержащих магний, хром и/или кремний, легированных никелем, марганцем и/или медью, легирующие элементы вводят в расплав при 105011500С

1063855

При легировании никелем, марган- 60 цем и/или медью алюминия или алюминиевых сплавов, содержащих магний, хром и/или кремний, оптимальная температура ввода легирующих элемен тов находится в каждом случае выше 65

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к получению алюминиевых сплавов.

Известно, что легирующие элементы целесообразно вводить s расплав при определенных температурах. Так магний, олово и цинк вводят при температуре расплава не более 730 С, а свинец и висмут - при 815 С или несколько выае 11) .

Недостаток Указанного способа низкий эффект легирования, не обеспечивающий максимально возможного усвоения легирующих элементов и повышения механических свойств алюминиевых 15 сплавов.

Известен способ получения алюминиевых сплавов, включающий расплавление сплава. При этом рекомендуемые интервалы температур ввода легирующих;р элементов находятся в пределах: для меди 710-750o(для цинка 680-720 С

:лля магния ЬЬО-7200С и реже 740 С (22.

Однако указанные температуры не являются оптимальными температурами режимами легирования алюминиевых сплавов, что приводит к недос-. таточному усвоению легирующих элементов и низким механическим свойствам алюминиевых сплавов.

Цель изобретения — повышение механических свойств алюминиевых сплавов, содержащих магний, хром и/ или кремний, легированных никелем, марганцем и/или медью.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения алюминиевых сплавов, включающему расплавление сплава и введение легирующих элементов в расплав, легирующие элементы вводят в расплав при 40

1050 1150о

Максимальный эффект легирования наблюдается при вводе легирующих добавок в условиях перегрева выше температурного порога аномального

"изменения электросопротивления, расплава, который является различным для, разных сплавов. Это объясняется существенным изменением структуры жидкой фазы при температуре выше укаэанного порога, а именно статистической гомогенизацией расплава и частичным переходом неметаллических: включений в шлак в зависимости бт химического состава, т.е. от характера межатомных взаимодействий основ-5 ных компонентов сплава, порог изменения электросопротивления должен наблюдаться при различных температурах. температурного порога аномального изменения электросопротивления и составляет 1050-1150 С.

Пример 1. Легирование алюминия медью. Плавку осуществляют в атмосфере чистого аргона. В процессе охлаждения расплава измеряют электросопротивление жидкого алюминия. Температурный порог аномального изменения электросопротивления расплава определяют по скачкообразному изменению зависимости электросопротивления от температуры. На графике (фиг. 1) видно, что температурный порог для жидкого алюминия соответствует 9000С.

Жидкии алюминий перегревают,до различных температур в интервале

700"1200 С и при этих, температурах осуществляют легирование медью. Об- разцы для механических испытаний изготавливают из литых прутков диаметром 12,5 мм по ГОСТ 1497-73.

На графике (фиг. 2) показана зависимость механических свойств сплавов алюминий-медь от температуры легирования, имеющая сложный характер. Наблюдают два максимума механических свойств: первый при 800 и второй при 1100 С.

Ухудшение механических свойств алюминиевых . сплавов при их перегреве вьхае 800 на 100-200ОC приводит к тому, что в практике литейного производства сложилось представление о нежелательности высокого перегрева для алюминиевых сплавов, что и оговаривается существующими технологиями

По данным известного и предлагаемого способов с увеличением темпе- ратуры перегрева и легирования от

700 до 800 наблюдается повышение усвоения меди и прочностных свойств алюминиевых сплавов. Но так как температура аномального изменения электросопротивления соответствует

900 С, то рассмотренный в известо ном способе температурный интервал (700-800оС) не является оптимальным для достижения максимального эффекта легирования (табл. 1).

Оптимальная температура перегрева и легирования находится в пределах

1050-1150©С, т.е. выше температурного порога аномального изменения электро-, сопротивления на 190210ОС. достижение максимальных прочностных свойств при перегреве до указанных температур объясняется тем, что алюминиевые;,сплавы приобретают более равновесную структуру. Разупрочнение сплавов при температурах перегрева и легироваиия выше оптимальных связано с интенсивным газонасьв1ением, либо с дезактивацией зародышевых центров кристаллизации.

1063855

Пример 2. Легйрование сплава АЛ2 медью. Расплав АЛ2 перегревают до различных температур и легируют при этих температурах медью в количестве 4%. Охлаждение образцов производят в 1coKHJfe ° Определяют температуру перегрева и легирования, при которой достигается максимум предела барочности и твердости (табл., 2)..

Из данных табл. 2 следует, что аналогично предыдущему случаю наб- 1О людают два максимума прочностных свойств при температурах перегрева

800-850 ь 1050-1150ОС. При этом значения 68 и НВ, соответствующие первому максимуму, имеют меньшую 35 величину.

Температурный порог аномального изменения электросопротивления расплава АЛ2 соответствует 1025ОС (фиг.1 .

Таким образом, максимально возможные значения прочностных свойств сплава AJ12. при легировании медью обеспечиваются при перегреве на

120-130оС выше установленного температурного порога. 25

Пример 3. Легированне алюминиевого сплава совместно медью, никелем и марганцем..

Приготавливают расплав алюминия, содержащий 21,2% 5, 0,6% Ng u

0.2% Cr и определяли порог аномальнога изменения электросопротивления данного расплава. который соответствует 970 С.

Расплав перегревают до 700-1 200 С о и при этих температурах вводят леги - 35 рующие элементыг 2,0% Си, 1,5Ъ Ni u

0,6Ъ Nn. В результате получают сплав, соответствующий по составу сплаву

А126, используемому в промыаленности.

Определяют оптимальную температуру 4Р перегрева расплава,- при которой дос-. тигается максимум прочностных свойств (табл. 3). Охлаждение образцов производят в кокиле.

Из данных табл. 3 видна зависимость, подобная полученньм вьше в примерах 1 и 2, т.е. два максимума прочностных свойств сплава А126 от температуры перегрева. Первый соотг« ветствует 800, а второй 1050оС

Оптимальный перегрев алюминиевого расплава, содержащего 21,2е Si, 0,6%, Ng и 0,2% Cr, с целью его легирования, превиаает температурный порог аномального изменения электросопротивления на 80 С.

Таким образом, для всех исследованных алюминиевых сплавов наблюдается два максимума прочностных свойств от температуры перегрева и легирования расплава. Первый максимум соответствует перегреву 800 С и обеспечивается технологией выплавки, принятой в практике литейного производства. Второй максимум прочностных свойств по абсолютной величине превышает первый и может быть достигнут только при определенном перегреве

same порога аномального изменения электросопротивления расплава и вводе легирующих элементов в расплав при температуре в интервале 1050-1150 С.

Высокий перегрев обеспечивает повышение усвоения легирующих элементов, спОсобствует гомогенизации жидкой фазы и, следовательно, получению благоприятной структуры и повышению механических свойств сплавов.

За базовый объект может быть принят известный способ легирования, широко используемый в промышленности.

По сравнению с базовым предлага-. емый способ обеспечивает повьыение предела прочности на растяжение алюминиевых сплавов .на 3,0-3,8 кгс/мм, что соответствует для различных способов охлаждения расплавов увеличению прочности на 5-50%.

I I ! о!

I

1о!

I 0Ъ 1

1 "4

СЧ с о

0О с

% 4

СЧ с

РЪ

% 3 с-4!

1 о 1 о 1 с.4

1 а-4 1

1 О с -1

С Ъ с

СО

%-4

РЪ с сч

ОЪ с

Ю .4

СО с

%-4

% 1 с

0О

% 4 г4 с о

% 4

0О

\ о

СЧ

РЪ

\ 4

ФфФ с

% (Ч с

Ю с Ct

%-4

00 с

0Ъ

4-4

СО с

4»Ъ -4

OII

0О с

r»

r . 4

% 1

Л с 4 г»

Ст) с

Г» т4

r с

СЛ Ч

СО

С )

% 1

РЪ с

1 о с ъ-4

% 4

1»

» о 4

»Ф

° еф

Ю с4

Ю с

СО

ФЦ о х

"о

1rI & м о

О 9

Х И

1ч о

Ф ф йх

l О о ! o ! о

I И

t v

t, !

1 1 1 ! о!

I мЪ I

l o I

1Х! I, ! а ! L 1 1

Iî! ! о

1 И С.! о 1 ! йо

1 -1 1 ! O0. I -З

1» Х хх о

1 011 Л

I ЭФ 1О1

I ХЯI — — 4 э х t 1

М 1 О

I 1r 9 t c) l

I 14/ t Ch I ! o

1 ФХ1 — — 4 I а

0t l o I

1 Ф!иЪ!

1 6 9 1 СО 1 ! ха 1.

I Х911

t а!о

oe to

Ot:t0O

I Х I

I O e1 t

1 Оа1 ! а !о

rt41аъ t

l 0t t r» I

I фэ!

1l;at

191!Ü

l аэ!о!

I И!41r 1

Ь вЂ” — -4

1 OX X

I О9A

459

I VOm

1 I

I t I

gl 9 бР ф Я с

1 а с О 1

l osage t

I Cjk+l0 1

I I

ы оэ

О 9 о

1063855

СО с-1 с

РЪ Ul -1 с-1 т4 \Р с

4»4 с4Ъ

4 о r». с с. о

%"4 %-1

Ф о х Э

Оэ Ы эи о.L D. М о

lrt 6 Х

О . 0О с с

0О чЧ

%4 Ф4

ОЪ Я) с с о

СЧ а4

1063855

Таблица 2i

Температура перегрева и легироваиня, Ñ

Способ

700 750 800

850 900

НВ

21,3 23,9 25,8 .25,9 22,3 22,1 20,4 23,0 26,3 29,4. 22,8

65 74 81 83 — 80 78 76 80 84 87 80

НВ

Таблица 3

Спо-Г о

Температура перегрева и легирования, С соб

700 750 !800 850

17,3 21,0 26,8

70 76 92

НВ

17,3 21,0 26,8 18,3 25,8 29,0 30,6 30,9 26,8 25,2

70 76 92 78 75 75 78 89 86

НВ

83,Меха1 нические свойства.Известный 68, кгс мм

Предлагаемый 68, кгс

Механичес. кие свойства

Из-.. вестб кгс л

Пред.лага фю кгс

21,3 23,9 25,8

65 74 81

950 1000 1050 1100 1150 1260

900 950 1000 1050 1150 1200

1063855 фв

100

Составитель В. Вадовский .

Редактор С. Квятковская Техред Т.Маточка КоРРектоР О. Т игор

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

700 3Я) ЯО0 1000 1100 1200

7еииерагпура, ОС

4Риг.2

Заказ 10477/28 ; Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Í20

1И