Способ получения силуминов
Владельцы патента RU 2321649:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский государственный индустриальный университет (RU)
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для приготовления сплавов на основе алюминия с кремнием - силуминов. Шихтовой кремний вводят в расплав алюминия. Перед введением в расплав шихтовый кремний нагревают в атмосфере водяного пара при 900-1000°С в течение 5-15 часов. Получают более низкие значения коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С. 1 табл.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для приготовления сплавов алюминия с кремнием - силуминов.
Известен способ приготовления силуминов, включающий введение шихтового кремния в расплав алюминия, при этом кремний предварительно подвергают гальваническому наводороживанию в 20%-ном растворе серной кислоты (см. а.с. 527479, С22С 1/02, опубл. 05.09.1976, Бюл. №33).
Недостатком этого способа является получение высоких значений коэффициента линейного расширения во всем температурном диапазоне испытаний (20-450°С).
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силуминов, включающий введение шихтового кремния в расплав алюминия, при этом кремний предварительно нагревают при температуре на 40-100°С ниже температуры солидуса, выдерживают при этой температуре в течение 4-10 часов и охлаждают в воде (см. а.с. 412269, кл. С22С 1/02, опубл. 25.01.1974, Бюл. №3).
Известный способ обеспечивает снижение значений коэффициента линейного расширения (КЛР) силуминов, однако это снижение недостаточно для доэвтектических силуминов, из которых зачастую изготавливают поршни ДВС, в интервале 150-300°С, т.е. в рабочем интервале эксплуатации поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности автомобиля.
Это обусловлено следующим: при обработке по известному способу нагретый шихтовый кремний с высоких температур охлаждают в воду, вокруг него образуется атмосфера влажного водяного пара, являющегося основным поставщиком водорода в кремний.
Задачей изобретения является снижение значений коэффициента линейного расширения силуминов в интервале 150-300°С.
Поставленная задача решается следующим образом: в способе получения силуминов, включающем введение шихтового кремния в расплав алюминия, шихтовый кремний перед введением в расплав нагревают в атмосфере водяного пара при 900-1000°С в течение 5-15 часов. Нагрев и выдержка шихтового кремния при температуре 900-1000°С в атмосфере водяного пара означает, что водяной пар перегрет и является окислительной средой. В связи с этим, согласно механизму У.Эванса, уменьшается содержание водорода в кремнии, т.е. по сути, такой нагрев является дегазирующим. Поэтому получение силуминов с использованием шихтового кремния, обработанного по предлагаемому способу, наиболее существенно снижает КЛР в интервале 150-300°С, т.е. в рабочем интервале температур эксплуатации поршней ДВС.
Выбранный температурный (900-1000°С) и временной (5-15 часов) режимы обработки шихтового кремния являются оптимальными для решения поставленной задачи.
Пример. Испытания проводили на сплавах на основе Al - 11% Si. Приготовление сплавов проводили в алезидовом тигле, кремний вводили при температуре 730-750°С и выдерживали до полного растворения, заливку сплавов проводили с температуры 720°С в земляную форму и алюминиевый кокиль, подогретый до 100-150°С. Сплавы готовили на шихтовом кремнии без предварительной обработки и обработанном по известному и предлагаемому способам. Из отливок готовили дилатометрические образцы. Измерения КЛР проводили на дилатометре системы Шевенар. Результаты измерений приведены в таблице.
Как видно из приведенных результатов, использование предлагаемого способа получения силуминов с предварительной обработкой шихтового кремния позволяет снизить значение КЛР в интервале 150-300°С в среднем на (0,85-4,42)·10-6, град-1, что весьма существенно для повышения эксплуатационной стойкости поршней ДВС.
Способ получения силуминов, включающий введение шихтового кремния в расплав алюминия, отличающийся тем, что шихтовый кремний перед введением в расплав нагревают в атмосфере водяного пара при 900-1000°С в течение 5-15 ч.
