Способ модифицирования сплава алюминий-титан и состав для модифицирования сплава алюминий-титан

 

1. Способ модифицирования сплава алюминий-титан, включающий введение в расплав соединения бора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта модифицирования и снижения затрат, в качестве соединения бора используют ультрадисперсный порошок гексаборида лантана. 2. Состав для модифицирования сплава алюминий-титан, содержащий ультрадисперсный порошок нитрвда, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффекта модифици (/) С рования и снижения затрат, в качестве нитрида состав содержит смесь нитрида алюминия и нитрида титана % при следующем соотношении компонентов , мас.%: Ш Нитрид алюминия 72-74 Нитрид титана - Остальное СП 00 Ф Nd N

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

< (21) 3584732/22-02 (22) 25.04.83 (46) 23.07.85. Бюл. Р 27 (72) Г.Г, Крушенко, Б.А. Балашов, Т.Н. Миллер, М.Б. Оводенко, У.А. Цие лен, В.А. Золотухин, И.С. Ямских, Г.И. Кадышева, А.А. Корнилов, В.M. Завода, А П; Назаров и M.Ï. Боргояков (71) Красноярский ордена Трудового

Красного Знамени институт цветных металлов им.- M.È. Калинина (53) 669.715.4(088.8) (56) 1. Бондарев Б.И. и .др. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. М., "Металлургия", 1979, с. 162-163.

2. Raif W. Schneider W. Untersuehungen sur Deutung der Vorgange

hei der Kernfeinung von Aluminium

"mit AE-Ti-В".-Vorteguerungen.—

Cresseies Forschung, 1980, Р 2, 5360.

3. Бондарев и др. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. М., "Металлургия", 1979, с. 163166.

4. Авторское свидетельство СССР

У 869149, кл. С 21 С 7/00, 1981.

„„SU„„1168622 А (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СПЛАВА, АЛЮМИНИЙ-ТИТАН И СОСТАВ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СПЛАВА AJlIONHHHA-ТИТАН. (57) 1. Способ модифицирования сплава алюминий-титан, включающий введение в расплав соединения бора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта модифицирования и снижения затрат, в качестве соединения бора используют ультрадисперсный порошок гексаборида лантана.

2. Состав для модифицирования сплава алюминий«титан, содержащий ультрадисперсный порошок нитрида, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта модифицирования и снижения затрат, в качест. ве ннтрида состав содержит смесь нитрида алюминия и нитрида титана при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Нитрид алюминия 72-74

Нитрид титана . Остальное

1168622 ся, во-первых, дополнительное насыщение лигатурного расплава натрием или магнием, что отрицательно сказывается на свойствах конечного сплава, сплавляющегося из различных лигатур, во-вторых, загрязнение расплава продуктами реакции алюминия с натрием или магнием.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ модифицирования первичных интерметаллических соединений в алюминиевых спла- 35 вах путем ввода в лигатурный алюминиево-титановый сплав диборита титана (Т В ) в виде бортитановой лигатуры 2) .

Недостатком известного способа <0 является неравномерное распределение диборида титана в объеме бортитанового лигатурного слитка, что влияет при добавлении этой лигатуры в алюминиево-титановый расплав на 45 стабильность эффекта модифицирования первичных интерметаллидов ТААД .

Известен состав для измельчения первичных интерметаллидов, при котором в лигатурный алюминиево-титановый50 расплав вводят дисперсные частицы (1 мкм) карбида титана в смеси с криолитом и фтортитанатом калия в соотношении по массе 1:2 (3) .

Недостатками .этого состава являют- 55 ся, во-первых, неравномерное распределение дисперсного порошка карбида титана в объеме модифицирующей добав30

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству сплавов на основе алюминия.

Значительное улучшение качества структуры сплавов достигается в ре.зультате модифицирования. Модификаторы способствуют кристаллизации структурных составляющих в округлой форме, их измельчению и получению однородного зерна по всему объему, Модификаторами алюминия и его сплавов являются карбиды, нитриды и бори. ды переходных и редкоземельных метал лов.

Известен способ модифицирования первичных интерметаллических соединений в алюминиевых лигатурных сплавах путем ввода в лигатурный сплав поверхностно-активных веществ натрия или магния 1) .

Недостатками этого способа являютчто пРиводит к неравномерному

Распределению его в объеме модифицирующего сплава и отрицательно сказывается на эффекте модифицирования сплава этим порошком, во-вторых, при нахождении этого дисперсного поРошка в объеме модифицирующего флюса, находящегося на поверхности перегретого до те п ратур порядка 35рО

1000 С расплава, происходит частичное его окисление вследствие повышения активности этого порошка при нагревании к кислороду воздуха, а также при таких перегревах происходит сильное газонасыщение и окисление расплава.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является состав модифицирующего прутка, который содержит ультрадисперсный порошок нитрида тантала (4) .

Недостатком известного модифицирующего состава является низкая термодинамическая устойчивость ультрадисперсного порошка нитрида тантала в алюминиево-титановом расплаве °

Вследствие взаимодействия жидкого алюминия с ультрадисперсными частицами нитрида тантала образуется интерметаллическое соединение ТаАР кото 1 рое загрязняет расплав и при кристаллизации, выделяясь в грубокристаллической форме, уменьшает эффект измельчения интерметаллического соединения TiA (в алюминиево-тита5 новом сплаве.

Цель изобретения — повышение эффекта модифицирования и снижение затрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования сплава алюминий-титан, включающему введение в расплав соединения бора, в качестве последнего используют ультрадисперсный порошок гексаборида лантана.

Состав для модифицирования сплава алюминий-титан, содержащий ультрадисперсный порошок нитрида, в качестве нитрида содержит смесь нитрида титана при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Нитрид алюминия 72-74

Нитрид титана Остальное

Ультрадисперсный порошок (УДП) гексаборида лантана (LaB<) и смесь ультрадисперсных порошков нитрида

1168

622 алюминия с нитридом титана (AfN +

+ ТЮ) получены методом плазмохимического синтеза, размер части этих

УДП 0,03-0,4 мкм). УДП или смесь УДП вводят в расплав в объеме модифици- 5 рующего прутка в количестве 0,05Х от массы плавки. Состав модифицирующего прутка: алюминиевый наполнитель 987 и УДП 2%.

При содержании УДП нитрида алюминия в смеси менее 72Х эффект измельчения интерметаллического соединения TiAP3 снижается. При содержании УДП нитрида алюминия в смеси более 747. расплав обогащается 15 ультрадисперсными частицами нитрида титана, которые, соединяясь в крупные конгламераты, дополнительно загрязняют сплав неметаллическими включениями, тем самым, уменьшается эффект модифицирования сплава.

Пример 1. Алюминиево-титановый лигатурный сплав (17 Ti) готовят в алюминиевом электролизере методом электролизного восстановления, затем из электролизера жидкий сплав в количестве одной тонны переливают в ковш. При 750 С в расплав, находяо щийся в ковше, вводят под зеркало ! металла УДП гексаборида лантана в 30 количестве 0,057. от массы плавки в

1 объеме прутка, отпрессованного из об. резков алюминиевой проволоки (марка алюминия АДО) плакированных УДП. Состав модифицирующего прутка: 98Х обрезков алюминиевой проволоки и 27.

УДП гексаборида лантана. После 2-3минутного выстаивания расплав разливают в чушки. Из чушек вырезают образцы, приготавливают шлифы и на 40 них определяют линейный размер первичных интерметаллидов TiAE .

В табл.1 представлено влияние способа модифицирования алюминиевотитанового лигатурного сплава на раз- 45 мер интерметаллического соединения

TiAQ >.

Пример 2. Алюминиево-титаHoBbBI лигатурный сплав (1X Ti) готовят в алюминиевом электролизере ме- 50 тодом электролизного восстановления, затем из электролизера жидкий сплав. в количестве одной тонны переливают в ковш. При 750 С в расплав, находящийся в ковше, вводят под зеркало 55 металла смесь УДП нитрида алюминия и нитрида титана в количестве 0,05Х от массы плавки с различным соотношением компонентов: 71% ALN + 29% ТЫ;

72% АРИ + 28% TiN; 73% AFN + 27% TiN:

75/ А1И + 257 TiN. Смесь УДП нитрида алюминия и нитрида титана вводят в объеме модифицирующего прутка, состоящего из 987 обрезков алюминиевой проволоки (марка алюминия АДО), плакированных смесью УДП (APN + TiN) в количестве 27. После 2-3 минутного выстаивания расплав разливают в чушки. Из чушек вырезают образцы, приготавливают шлифы и на них определяют линейный размер первичных интерметаллаидов TiA2y. Б табл. 2 представлено влияние модифицирующего состава на размер интерметаллического соединения Т АУэ в алюминпево-титановом лигатурном сплаве.

При содержании компонентов в смеси за пределами предлагаемого соотношения УДП нитрида алюминия 7 1 мас.7. и УДП нитрида титана 29 мас.7 снижается эффект измельчения интерметаллического соединения TiAPy из-за повышенного содержания в расплаве ультрадисперсных частиц нитрида титана, которые, соединяясь в крупные конгламераты, уменьшают количество центров кристаллизации, необходимых для зарождения интерметаллического соединения TiAE и дополнительно загрязняют расплав неметаллическими включениями.

При содержании компонентов состава в пределах предлагаемого соотношения эффект измельчения интерметаллического соединения TiAl> максимальный из-за наличия в модифицированном сплаве оптимально необходимого для зарождения и, как следствие, измельчения TiAfq количества ультра1 дисперсных частиц нитрида алюминия и нитрида титана.

При содержании компонентов за пределами предлагаемого соотношения (УДП нитрида алюминия 75 мас.X u

УДП нитрида титана 25 мас.X) снижает. ся эффект измельчения интерметаллического соединения TiAg5 вследствие недостаточного содержания в сплаве ультрадисперсных частиц нитрида титана, служащих центрами кристаллизации для зарождения интерметаллического соединения TiAF .

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет уменьшить линейный размер первичных интерметаллидов TiA Ð5 в 3,7 раза и умень1168622

Количество модификатора, мас.%

Способ модифицирования лигатурного сплава. алюминий-титан

Модифицирование диборидом титана TiB, вводимого с лигатурой

Al-Ti-В (известный) 700

0,1

0 05

700

Т а б л и ц а 2

Модифицирующий состав Количество Температура модификатора, модифицировамас.% ния, С

Линейный размер интерметаллического соединения TiAF, мкм

УДП нитрида тантала (TaN) (известный) 0 05

700

Смесь УДП нитрида amoминия и нитрида титана

{предлагаемый) мас.%,:

ARN 71 + TiN 29

О, 0.5

700

0,05

700

0 05

700

0,05

700

700

0,05

20 шить количество вводимого модификатора в 2 раза. Предлагаемый состав позволяет уменьшить линейный размер первичных интерметаллидов TiAI в

2,9 раза и уменьшить в 15,4 раза стоимость вводимого модификатора

sa счет исключения из состава модификатора дорогого УДП нитрида тантала и использование более дешевого

Иодифицирование УДП гексаборида лантана (LaBg) вводимого В объеме алюминиевого модифицирующего прутка (предлагаемый) А20 72 + TiN 28

APN 73 + TiN 27 AXN 74 + TiN 26

AEN 75 + TiN 25

УДП нитрида алюминия и УДП нитрида титана (стоимость 1 кг УДП нитрида тантала 770 руб.; 1 кг УДП нитрида

5 алюминия — 8,9; 1 кг УДП нитрида титана — 41 руб.).

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составляет для способа 20 тыс.руб/г; для

1О состава — 10 тыс.руб/г.

Т а б л и ц а 1

Температура Линейный размер модифицирова- интерметаллического ния, С о соединения TiA7>, мкм