Способ обработки алюминиевокремниевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к методам обработки жидких алюминий-кремниевых сплавов. Целью изобретения является повышение степени модифицирования и упрощение технологии. Модифицирование осуществляется путем наведения З-слойного флюса, где под теплоизоляционным покровным слоем размещается окислительный слой, аподним-слой с выгорающими добавками. Взаимодействие двух нижних слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов . Способ позволяет дольше сохранять свойства жидкого металла. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s С 22 В 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4639952/02 (22) 23,01.89 (46) 23,11,91, Бюл. М 43 (71) Нижегородский политехнический институт и Нижегородский автомобильный завод (72) M.Ì.Ñïàññêàÿ, Н,П.Гогин, В.К.Калистов и В.В.Рогожин (53) 669.715.018(088.8) (56) Технологическая инструкция, М Г P

37305251 1 2 00070 Мин истерствд а Втомобильной промышленности, 1979, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВОКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки алюминиево-кремниевых сплавов.

Целью изобретения является увеличение повышения степени модифицирования и упрощение технологии.

Согласно способу обработки Al — Sl сплавов, включающем рафинирование, модифицирование и разливку, совмещают операции рафинирования и модифицирования, при этом модифицирование осуществляют путем наведения 3- слойного флюса, содержащего под теплоизоляционным слоем промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, причем взаимодействие промежуточного и контактирующего с расплавом слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов.

В качестве нижнего слоя, контактирующего с расплавом, используют вещества, имеющие высокое средство к окислителям из группы: Mg, Zn, Al. В качестве окислителя,, Ы „„1693100 A l (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к методам обработки жидких алюминий-кремниевых сплавов. Целью изобретения является повышение степени модифицирования и упрощение технологии.

Модифицирование осуществляется путем наведения 3-слойного флюса, где под теплоизоляционным покровным слоем размещается окислительный слой, а под ним — слой с выгорающими добавками, Взаимодействие двух нижних слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов. Способ позволяет дольше сохранять свойства жидкого металла. 3 з.п.ф-лы, 1 ил„

1 табл. используют вещества иэ группы: Ва (ИОз)2, В20з, С2С16. В качестве теплоизоляционного слоя ис6еФаеуют вещества из группы: ВН;

СаР2, AlzOg, MgFz.

В результате выгорания добавок, обесй печивающих пироэффект при взаимодействии нижнего и промежуточного слоев, выделяются модифицирующие еплав ком- 0 поненты, связь которых с матрицей усили- (д) вается за счет энергетического потенциала, что способствует увеличению длительности (") эффекта модифицирования. Выделившееся ( тепло, идет на поддержание необходимой температуры. При этом эффект модифицирования в сплаве не пропадает и длительная работа пироэффектических составов обеспечивает поддержание его на определенном уровне.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Флюс состоит из 3 слоев.

Верхний слой А — слой с низкой теплопроводностью. В состав его могут входить

1693100

55 окислы металлов, плохо смачиваемые алюминием. Толщина слоя А регулируется необходимой степенью термоизоляции. Слои В и С выполняют функцию: слой  — топлива, слой С вЂ” окислителя. Слои В и С взаимодействуют с образованием продукта ВС, Не- . прерывно в слоях В и С возникают центры превращения. Скорость возникновения этих центров зависит от дисперсности веществ. В и С. Состав веществ А,В,С подбирается из требуемой скорости горения, количества выделяемого при этом тепла и количества продуктов, получаемых в результате взаимодействия, которые диффундируют в сплав, являясь дополнительным модификатором. В качестве топлива могут быть использованы вещества типа Мп207, СгОз, AjCI04 и др. или металлы Mg, Zn и Al, которые образуют в результате взаимодействия с окислителями более прочные связи

Окислители — соединения, в которых 02 и F2 слабо связаны с другими неметаллами, типа KCI04, КИОз, KF, Ва(! !Оз)2, В20з, С2С!о.

В слоях B и С могут быть использованы смеси, в которых более активный металл присоединяет менее активные, как например:

СгОз+ ВаО = ВаСг04;

Mn207+ K20 = 2KMnQ4

Компоненты слоев В и С взаимодействуют между собой с пироэффектом, что дает тепловой и реактивный эффекты, которые оцениваются замедлением скорости охлаждения сплава, скоростью газонасыщения и уменьшением потерь модифицирующего эффекта.

Замедление скоростей горения за счет введения буферных компонентов позволяет обеспечить тепловой и другие эффекты пиротехнических составов в течение заданного времени.

Пример 1. На сплав АК18, помещенный в тигель, обьемом 60 кг расплава, 3еркало металла ф 290 мм, при 720ОС наводят слои А,В и С. Предварительно все составляющие флюса обезвоживают и наносят при постоянной температуре 100 С, Для разделения слоев используют графит серебристый, Исходное качество металла в тигле: газосодержание, определенное методом вакуум-плавления при Pew = 0,1 ° 10 мм

-2 рт,ст. 0,18 см на 100 г металла, количество

3 неметаллических включений, определенное методом Добаткина-Зиновьева, 1,5 мм на 1

2 см площади излома пробы, средний размер зерна 28 MKM (а-- 19 мкм, /3 — 28 мкм,141 мкм, д — 29 мкм — структурные составляющие сплава АК18, разделенные на шлифах как фазы а,/3, 1, д: размеры оценены согласно известной мл адике), 20

Состав слоя  — 50 Ba(NOg)2 и 50% криолита (0,5% от массы металла). Состав слоя С вЂ” 30% магний, 10% мел и 60 криолит (0,5% от массы металла).

На жидкий металл наносят слой, содержащий, кг;магний 0,1 мел 0,05, криолит 0,2.

Затем на этот слой наводят слой серебристого графита толщиной 0,2 см (0,001% по массе) для замедления взаимодействия между слоями. На этот слой наносят смесь

Ва(ЙОз) 0,15 кг+ криолит 0,15 кг и на верхний слой наносили 0,3 кг CaF2+ 0,3 кг нитрида бора (смесь тщательно перемешивают)— слой А.

В процессе прогрева происходит взаимодействие состава слоев по следующей реакции:

Ba(NOa)2+ 7Mg = Ва + 6 MgO+ Мцй2, где барий выделяется в чистом виде и может служить модификатором.

Время действия флюса определяют по окончанию выделения тепла взаимодействующих слоев. Время сохранения качества расплава до достижения величины газонасыщения определяют при следующих исходных данных внешней среды: P = 740 мм рт.ст., влажность 72%, температура окружающей среды 23 С, Время сохранения эффекта модифицирования определяют на шлифах проб, взятых через интервалы времени, укаэанные в таблице, В таблице приведены результаты, полученные при обработке сплава укаэанным флюсом, Пример 2. Все параметры аналогичны указанным в примере 1, но в качестве горючего используется чистый алюминий.

Слой А — как в примере 1; слой  — Ва(МОз) «0,1 кг+ криолит 0,2 кг; слой С вЂ” AI (А!ОО) — пудра алюминиевая

0,1 кг+ мел 0,05 кг+ криолит 0,2 кг.

Взаимодействие слоев пиротехнического состава и алюминия протекает по реакции

3 Ва(КОз)2+ 10 А! = 3 ВаО+ 3 N2+5AI203, где ВаО может удаляться в шлак или быть модификатором одной из фаз многокомпонентного сплава так же, как и А!20з.

Тепловой эффект.при этом можно оценивать по изменению кривых охлаждения или по количеству переключений теплового реле времени.

Пример 3. Для алюминиево-цинковых сплавов типа AF» могут быть использованы пиротехнические составы С2С!", и Zn. При этом слой А — остается прежним; слой В—

C2CI(j 0,1 кг+ криолит 0,2 кг; слой С вЂ” цинковая обманка 0,1 кг.+ криолит 0,2 кг.

При этом слои В и С реагируют между собой по реакции:

1693100

Потери жидкого металла при удалении флюса, Время сохранения качества расплава, мин

Расход электроэнергии на подогрев сплава при выстаивании, кВт,ч/кг

Время охлаждения сплава

J соА у чми н -Г

Время действия флюса, мин (взаимодействие между слоями) удельная поверхность металла, кг/мм

Хранение расплава, мин

Способ хранения

Иэвест30

150

Сплав АК 18 б0

0,9

1,55

0,09

1

Предлагаемый по примеру:

150

0,47

0,75

0,09 110

Сплав АК18

200

13,5

14,0

0,42

190

0,09

0,7

125

150

Сплав АК18

0 о

180

130, 0,09

C2Cls+ 3 Zn = 2С+ 3ZnCIz

ZnClz остается в шлаке. Углерод идет на модифицирование, Данные испытаний при использовании пиротехнического состава CzCIe u Zn приведены в таблице.

Пример 4. Сплав В-124. Обьем сплава и условия плавки аналогичны примерам 1 — 3.

Температура обработки 720 С.

Слой А- Mg I.2,85$ + защитный слой (Вйз + AI20a) 0,5 по массе сплава; слой  — борный ангидрид (В20з) 90 + мел 10 + окислитель 1 по; слой С вЂ” смесь Mg

+ мел:6, горючее 0,6 )ь по массе металла.

Взаимодействие слоев В и С приводит к выделению бора, который является модификатором

3 Mg + В20з- 3 Mg0+ 2 В.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает более длительную coxpBHHQGTb свойств металла Ilo сравнению с известным способом, Время сохранения качества увеличивается в 1,5 раза, количество вредных выделений уменьшается на 80 ..Формула изобретения

1. Способ обработки алюминиево-кремниевых сплавов, включающий рафинирование и модифицирование с использованием химического реагента в присутствии криолита, отличающийся тем, что, с целью повышения степени модифицирования и уп5 рощения технологии, совмещают операции рафинирования и модифицирования, при этом в качестве химического реагента используют трехслойный флюс, содержащий теплоизоляционный слой из соединений с

10 низкой теплопроводностью и смачиваемостью алюминием, промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, с выгорающими добавками.

2. Способ по п.1, о. т л и ч а ю шийся

15 тем, что в качестве теплоизоляционного слоя используют соединение из группы: нитрид бора, фторид кальция, оксид an юминия и фторид магния, °

3. Способ по п.2, отличающийся

20 тем, что в качестве промежуточного окислительного слоя используют вещества из группы: нитрат бария, оксид бора и гексахлорзтан.

4. Способ по п.3, отличающийся

25 тем, что в качестве выгорающих добавок слоя, контактиру-. ющего с расплавом, используют металлы из группы: магний, цинк и алюминий.

1693.100

Продолжение таблицы пособ

Удельная поверхность меХранение расплава, мин

Время действия флюса, мин (взаимодействие между слоями) Время сохранения качества расплава, мин ране я талла, кг/мм 2

120 Сплав АЛ11 .

4 0,09

0,42

n g

120

15,0

120

Продолжение таблицы

Способ хранения

Неметал- Количество

Твердость НВ, кг/мм

ОтносиПредел прочности при растяжении, ИПа лические включегазов, выделившихся за время выстаивания

2 сплава, мг/м экологически тельное удлинение, ния, ммз/смз вредных

1,0

Предлагаемый по примеру:

173

0,28

0,28 1,6

0,28 1,75 I GG

101

0,01

101

lоо

0,28

0,26

0,26

1,5

1,55

1,81

102

105

168

0,015

1,5

1,8 I, 83

0,3

0,29

0,26

101

104

172

170

0,0132.1 09

108

1,92

1,75

1,2

1,3

208

200

0,01 (3о

Извест175

140

107

113

113

118

Время охлаждения сплава сол у

:мин

0,28

0,0

0,0

0,0

0,0

1,5

1,8

1,85

3,2

",oòåðè жидкого металла при удалении флюса, (gl

Расход электроэнергии на подогрев сплава при выстаивании, кВт,ч/кг

1693100

Составитель Е.Трофимова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор Н.Рогулич

Производственно-издательский комбинат,"Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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