Способ получения лигатур для алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов. Цель изобретения - улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава. Это достигается за счет образования устойчивых связей синтетических ультрадисперсных частиц оксида нитрида, карбида или борида с порошками металлов (никеля, магния, титана или ванадия ) . Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект, что повышает механические свойства сплавов. 5 табл. а

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа 1УБЛИН ае (!и (5g)$ С 22 С 1/03

1 !

-п гр

sP, и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Г!О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ЛРИ ГННТ СССР (2I) 4496 154/02 (22) 18.10.88 (46) 23.05 9" Бюп Р (71) Омский политехнический институт (72) В.Ii.,Ñàáóðîâ, В.С.Иипицын, В.И.Мельников, А.А.Браилко, Г.Н.NHT раков, С.В.Дозморов, Т.Н.Миллер, И.С.Гоцев„ А.М.Лебедев, Г.Н.Миннеханов и B.À.Ãîðëàíoâ (53) 669 ° 2/815.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 463733, кл. С 22 С 21/00, 1973, (54)СПОСОБ ПОЛУЧКНИЯ ЛИГАТУР ДЛЯ

АЛК}МИНИгВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов.

Цель изобретения — улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава, Способ состоит в том, что в расплавленный алюминий под зеркало металла вводят легирующую добавку, выдерживают расплав до ее растворения и вводят брикетированный модификатор в виде смеси синтетических ультрадисперсных частиц из группы: оксид, нитрид, карбонитрид, карбид или борид в количестве 0,02-0,10Х от массы расплава лигатуры и порошка никеля, магния, титана или ванадия, при этом

2 может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов.

Цель изобретения — улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллндов в лигатуре и повышения их устойчивости в процессе приготовления сплава. Это достигается за счет образования ус тойчивых связей синтетических ультрадисперсных частиц оксида нитрида, карбида или борида с порошками металлов (никеля, магния, титана или ванадия). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект, что повышает механические свойства сплавов. 5 табл. масса модификатора составляет 0,2

0,57 от массы лигатуры, после чего лигатуру разливают.

Модификаторы готовят путем перемешивания порошков ультрадисперсных частиц размером 0,03-0,9 мкм и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, и прессования их в брикеты, которые в дальнейшем обрабаг ° тыв .цайт спеканием с использованием . принципов способа приготовления модифицирующего прутка. Брикеты модификатора вводят в расплав лигатуры перед разливкой и выдерживают до полного растворения добавки.

Алюминиевый сплав готовят в индукционной печи в графитовом тигле общепринятым методом и разливают на отливки и слитки, из которых вырезают по 3 образца для металлографичес1650746 ких исследований и определения механических свойств. Испытания образцов ,проводят на универсальной разрывной машине УИЭ10Т.

Результаты испытаний приведены в табл. 1-5. Например, установлено, что в составе нитрид титана — никель частицы нитрида плакируются никелем, который при нагревании нитрида титана образует с титаном химическую связь с устойчивым соединением Ni Ti; в составе карбонитрид титана — титан устойчивая связь образуется между титаном, углеродом и азотом (TiC и

1 TiN) в составе оксид алюминия - магний — между магнием и кислородом (NgO); в составе диборид титана — ванадий — между ванадием и бором (VB

VB ),; в составе карбид кремния — никель — между никелем и кремнием (NiSi, N Si и др.). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект во всем объеме лигатуры. Частицы интерметаллидов лигатуры кристаллизуются в форме мелкодисперсных выделений, которые сохраняют устойчивость в литейном сплаве, полученном при использовании модифицированных лигатур, при этом механические свойства. сплава улучшаются, причем одновременно растет как прочность, так и пластичность сплава.

Пример 1. Лигатуру алюминий - бор .готовят следующим образом. В расплавленный алюминий при 1050-1 100 C под зеркало металла вводят бор в виде брикета, содержащего порошки бора, алюминия и графита, при соотношении компонентов 1:1:2. После выдержки расплава в течение 30-40 мин в него вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащего синтетические ультрадисперсные частицы порошков карбида кремния, оксида алюминия, 45 карбонитрида титана, диборида титана, нитрида титана, в количестве 0,01

0,15 от массы расплава лигатуры и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель из расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. 0,15-0,60% от массы расплава лигатуры. Полученный расплав при 950-1000 С разливают в чугунные изложницы на слитки толщи- 55 ной 20-30 мм. Отдельно отливают образцы для металлографического анализа в чугунную форму.

Ф

Полученную лигатуру используют для модифицирования сплава ЛЛЗО.

Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 1 (лигатура алюминий — бор соответственно 98 и 2 ).

Пример 2. Лигатуру алюминий— медь заводского приготовления, полученную путем сплавления чистых металлов, содержащую 42 Си, алюминий— остальное, расплавляют и доводят до

800-850 С, после чего в расплав лигатуры вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков карбида кремния, оксида алюминия, нитрида титана, карбонитрида титана, диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель.

Приготовленную лигатуру разлйвают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30 мм при 720-750 С. Отдельно отливают в чугунную форму образцы для металлографического анализа. Полученную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15. Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 2 (лигатура алюминий — медь соответственно

58 и 42 ), Пример 3. Лигатуру алюминий— титан готовят введением в расплавленный алюминий при 900-950 С фтортитаО ната калия, подогретого до 150-200 С, колокольчиком в укупоренном виде под зеркало расплава. Расплав выдерживают 30 мин, после чего вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков оксида алюминия, диборида титана, нитрида титана, карбонитрида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы магний, ванадий, титан, никель, из расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. 0,15-0,60 от массы, расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30мм. при 850-900 С. Отдельно в чугунную

А форму отливают образцы для металлоСпособ получения лигатур для алюминиевых сплавов, включающий введение в расплав алюминия, легирующей добавки и брикетированного модификатора, 35 выдержку расплава H разливку л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения механических свойств ц сплавов, путем измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышения

40 их устойчивости в процессе приготовления сплава, введение модификатора осуществляют перед разливкой, причем в качестве модификатора используют смесь синтетических ультрадисперсных

45 частиц иэ Группы Оксид нитрид кар бонитрид, карбид или борид в количестве 0,02-0,10Х от массы расплава лигатуры и порошка никеля, магния, титана или ванадия, при этом масса

5 мощ фикатора составляет 0,2-0,5Х от массы лигатуры. й

5 16 грвричнского ннвдивв. Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15 ° Устанавливают размеры интерметаллидных фаэ в лигатуре и механические свойства сплава.

Данные сведены в табл. 3 (лигатура алюминий — титан соответственно

95,5 и 4,5X).

Пример 4. Лигатуру алюминий— марганец заводского приготовления, полученную путем сплавления чистых металлов, содержащую 8Х марганца, алюминий - остальное, расплавляют, доводят до 900-950 С и вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные порошки оксида алюминия, карбонитрида титана, карбида кремния, Ъ диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы магний, титан, никель, ванадий, иэ расчета 1,5-6 r. модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. О, 15-0,60Х от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 10-15 мм при 850900ОС. Отдельно в чугунную форму отливают образцы для металлографического анализа.

Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ15.

Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведенй в табл. 4 (лигатура алюминий — маргане соответственно 92 и SX).

Пример 5. Готовят лигатуру алюминий - никель путем сплавления чистых металлов. В расплавленный алюминий, перегретый до 950-1000 С, вводят предварительно подогретые до ,.150 С пластины никеля. Расплав выдерживают в Течение 10-15 мин и вводят модификатор в виде спеченного

-брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные порошки диборида титана, карбида кремния, карбонитри50746 6 да титана, оксида алюминия, нитрида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого

5 из группы ванадий, никель, магний, титан, иэ расчета 1,5-6 г модификатора íà t кг расплава лигатуры, т.е.

0,15-0,60Х от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30 мм при 850-900 С.

Отдельно в чугунную форму отливают образцы для металлографического анализа. Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава

/ЛЗО. Устанавливают размеры интерметаллических фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 5 (лигатура алюминий—

20 никель соответственно 90 и 10X).

Предлагаемый способ получения алюминиевых лигатур позволяет повысить механические свойства алюминиевых

25 сплавов за счет применения лигатур, с измельченными интерметаллидными

-фазами.

Формула изобретения

1650746

Размер включений инСплав

Вид модификатора или добавки

Способ модификатора порош в

НПа термеKB таллидов в лигатуре,мкм

Порошки алюминия, бора и графита в соотношении

1:1:2

Известный

АЛЗО

АЛЗО

240 1,0

240 1,0

0,04

О, 15

Предлагаемый

Карбид кремния— ванадий

Оксид алюминия— магний 0,6

Карбоиитрид титана — титан 0,3

Диборид титана ванадий

Э

Нитрид титана — никель

230 0 5

230 1,0

260,, 2,5

0,01

0,15

0,15

0,05 2

250 2,0

260 2 5

3,02

0,1

Количество, мас.Е

Размер включений инСплав модификатора порош в, NIIa z ермеаллиов в ка игатуе,мкм

410

ВАЛ15

0,01

395

0,6

0,15

400

5,5

0,2

0,02

430

0,3

450

0 05

0 5

0,1

440

7,5

Вид модификатора или добавки

Карбид кремния— ванадий

Оксид алюминия— магний

Нитрид титана— титан

Карбонитрид титана — никель

Диборид титана— ванадий

Количество,мас.X

Таблица!

Механические свойства сплава

Таблица

Механические свойства сплав

1650746

Сплав

Количество, мас.й

Иеханические свойства сплав

Размер включений инмодификатора порошР, 7

Gq, ИПа терметаллика дов в лигатуре,MKM

ВАЛ15

410 6

400 5

400 5,5

420 7

450 9,5

430 8

25

0,15 0,01

0,6

0,15

0,2

0,02

0,3

0 05

0,5

091

Таблица 4

Размер включений инМеханические свойства сплав

Сплав

Вид модификатора ипи добавки модификатора пороюка

МПа терметаллидов в лигату-. ре,мкм зо

410

ВАЛ15

Оксид алюминиямагний

Карбоннтрнд титана — титан

Карбонитрид титана — никель

Карбид кремния никель

Диборид титана— ванадий

0,15

О,О1

400

5,5

0,15

405

0,6

0,2

0,02

1О

430

460

1О

0,5

О,1

440

Таблица 5

Вид модификатора илн добавки

Размер включений инСплав модификатора порomка йв, чз

Mla I терметаллиов в игатуе,мкм

24О

1,0 АЛЗО

Диборид тнтана— ванадий

Карбид кремння— ванадий

Карбонитрид титана — никель

Оксид алкминиямагний

Нитрнд титаиатитан

25 гзо

1,О

0 6

О,15 зо

220 о,в

250 о,г о,ог

1,5

0,З

0,05 гго

2,5

О 5 . О 1

240

1,5

Вид модификатора или добавки

Оксид алюминиямагний

Диборид титана— ванадий

Нитрид титана— титан

Карбонитрид титана — никель

Карбонитрид титана — титан

Количество, мас.I

0,3 0,05

Количество, мас.I

0,15 0,01

Механические свойства сплав

Таблица 3