Способ получения пвсевдолигатуры для алюминиевых сплавов

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание в планетарной мельнице полученного по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ультрадисперсного порошка карбида титана, содержащего соли хлорида калия и натрия, с порошком основы, содержащим алюминий и медь, в соотношении 9:1, и прессование полученной композиции. В результате получают лигатуру, содержащую 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции. Использование полученной псевдолигатуры при модифицировании алюминиевых сплавов позволяет измельчать дендриты α-Al в 2,6 раза. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для алюминиевых сплавов.

Одной их современных ресурсо- и энергосберегающих литейных технологий является получение модификаторов в виде прессованных брикетов, так называемых псевдолигатур, которые широко используются для легирования и модифицирования литейных сплавов.

Применение компонентов в виде дисперсных систем обусловлено большой межфазной поверхностью контакта, сложным рельефом поверхности, а также наличием дефектов кристаллической решетки порошков, что оказывает положительное влияние на диффузионную подвижность компонентов. Применяемое давление прессования позволяет обеспечить наибольшую площадь контакта между порошками, сформировать прочную связь между материалом основы и тугоплавким компонентом. Процессы изготовления подобных лигатур могут существенно отличаться.

Наиболее простой способ приготовления модификатора алюминий-титан включает следующие этапы: смешивание мелкодисперсных порошков алюминия и титана, которые берут в соотношении, масс.%: порошок алюминия 70-90, порошок титана 10-30; прессование полученной смеси при давлении 100-350 кг/см2 [1].

Недостатками полученной лигатуры AlTi являются ограниченность использования возврата, а также формирование частиц алюминида титана в форме «иголок», что негативно сказывается на модифицирующем эффекте лигатуры, поскольку наиболее благоприятной является «блочная» форма модифицирующих частиц [2].

Также известен способ изготовления лигатур на основе алюминия, где поставленная задача решается за счет того, что при изготовлении лигатур с алюминиевой матрицей, содержащих 40-80% тугоплавких частиц, частицы помещают в форму для пропитки и заливают жидким алюминием. При этом частицы и алюминий нагревают до разных температур. Алюминий нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления не больше чем на 5-10°C, а частицы нагревают до температуры, связанной определенным соотношением с удельной поверхностью частиц и поверхностным натяжением жидкого алюминия [3].

Основным недостатком данного технического решения является невозможность получения лигатур с расчетным содержанием тугоплавких частиц за счет окисления и всплытия в шлак части непропитанных частиц, а также использование дополнительного энергоемкого оборудования для нагрева тугоплавких частиц.

Интересен способ модифицирования литейных алюминиевых сплавов эвтектического типа, включающий рафинирование сплава АЛ2 гексахлорэтаном C2Cl6 с последующим модифицированием модификатором (45NaCl+40 NaF+15% Na3AlF6) и введение в него ультрадисперсного порошка карбида бора В4С количестве 0,05-0,08% от массы сплава в объеме прутка, отпрессованного из алюминиевых гранул, обсыпанных карбидом бора В4С [4].

Недостатками данного способа являются: высокая длительность процесса приготовления сплава в связи с необходимостью выполнения трех последовательных операций, необходимость расходования достаточно большого количества прутка, так как в его объеме содержится всего 1,5-2,7 мас.% ультрадисперсного порошка.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов, который включает получение модификатора в виде прутка путем смешивания порошка алюминия с размером частиц 0,5-0,7 мм и ультрадисперсного порошка нитрида титана TiN со средним размером частиц порядка 40 нм в планетарной мельнице в течение 5 минут при 400 об/мин и прессования полученной композиции в пруток [5].

Однако в данном способе авторы рекомендуют использовать полученный модификатор только для доэвтектических силуминов, чем существенно ограничивают область применения изобретения, кроме того, нитрид титана изготавливается методом плазмохимического синтеза, предусматривающего использование дорогостоящего оборудования.

Технический результат заключается в разработке способа получения псевдолигатуры с наименьшими затратами с высоким содержанием ультрадисперсного порошка и повышении модифицирующей способности и времени действия (живучести) модификатора.

Технический результат достигается за счет последовательного выполнения технологических операций: смешивание порошков носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессование полученной композиции, при этом в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется порошок карбида титана с солями (TiC+10% KCl+10% NaCl) в количестве 10 масс.%, полученный по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с размером частиц порядка 100 нм, а в качестве носителей ультрадисперсного порошка используется смесь порошков алюминия и меди, взятых в равных количествах, в соотношении (Al+Cu): ультрадисперсный порошок=9:1.

Карбид титана имеет кристаллическую решетку ГЦК, совпадающую с решеткой α-Al и отличающуюся от нее размером всего на 6,93% (TiC:а=4,3596 Å; Al:а=4,0413 Å). Вследствие этого соблюдается известный принцип структурного и размерного соответствия П.Д. Данкова, согласно которому при охлаждении расплава частицы TiC, обладающие наиболее высокой температурой плавления 3433 К, могут служить центрами кристаллизации (инокуляторами) для алюминиевых сплавов. Кроме того, частицы TiC могут формировать барьеры на пути растущих кристаллов алюминиевых сплавов, тормозя их рост в охлаждающемся расплаве. В результате действия обоих механизмов измельчения структурных составляющих сплавов частицы карбида титана обладают сильным модифицирующим действием, повышая прочностные и пластические свойства алюминиевых сплавов.

Пример выполнения способа

1. Приготовление композиции, включающей:

- порошок карбида титана, включающий 20% солей (10% KCl, 10% NaCl), полученный по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - 10%;

- порошок алюминия марки АКП с размером частиц 2-5 мм - 45%;

- порошок меди марки ПМС-К с размером частиц менее 180 мкм - 45%.

2. Смешивание композиции в планетарной мельнице в течение 2 мин при 1500 об/мин.

3. Прессование композиции в пруток диаметром 10 мм при усилии прессования 4,84 т (40 атм).

В результате были получены прутки, содержащие 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции. Эффективность модификатора оценивали при модифицировании промышленного алюминиевого сплава АК6М2 по ГОСТ 1583-2003 (таблица 1).

На рисунке - Влияние модифицирования на микроструктуру сплава АК6М2: а, б - без модифицирования; в, г - модифицирование псевдолигатурой AlTiC10 (0,02%TiC).

Размеры фаз сплава АК6М2
Вид обработки Параметры α-Al Параметры Siэ
Средний размер, мкм Количество шт./мм2 Средний размер, мкм Количество шт./мм2
Без модифицирования 54,1 367 13,6 1240
Модифицирование лигатурой АlТi5 (0,02%Ti) 26,2 1341 4,3 10400
Модифицирование псевдолигатурой AlTiC10 (0,02%TiC) 20,9 1845 4,7 12080

Источники информации

1. Патент РФ №2087574, приоритет от 20.10.1995 г. Способ приготовления алюминиево-титановой лигатуры для алюминиевых сплавов.

2. Патент №2138572, приоритет от 20,10.1997 г. Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор.

3. Патент №2190682, приоритет от 17.05.2001 г. Способ изготовления лигатур на основе алюминия.

4. А.с. СССР 831840, приоритет от 17.10.1979 г. Способ модифицирования литейных алюминиевых сплавов эвтектического типа.

5. Патент №2475334, приоритет от 02.06.2011 г. Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов.

Способ получения псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошков носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессование полученной композиции, отличающийся тем, что при смешивании в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используют порошок карбида титана, содержащий соли, состава TiC+10% KCl+10% NaCl в количестве 10 мас.% с размером частиц порядка 100 нм, полученный по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, а в качестве порошка носителя - смесь порошков алюминия и меди, взятых в равных количествах, при соотношении носителя к ультрадисперсному порошку, равном 9:1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, в частности к антифрикционным сплавам на основе алюминия, работающим в условиях трения скольжения. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит основные компоненты в следующем соотношении, мас.%: кремний - 12-15, медь - 3-5, алюминий - остальное, и имеет структуру, содержащую кристаллы эвтектического кремния глобулярной формы размером от 2 до 8 мкм.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий литьем, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов.
Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для машиностроения и электрической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков из алюминиевых сплавов повышенного качества при изготовлении изделий атомной, авиакосмической и автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. .
Изобретение относится к литейному производству, в частности к модифицированию литейных алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического состава. .
Изобретение относится к алюминиевому литейному сплаву, который может быть использован для изготовления литых деталей, подвергающихся термическим и механическим напряжениям, получаемых методами литья под давлением, фасонного литья или литья в песчаные формы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении деталей автомобильных двигателей, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 150-200°С: головки цилиндров, корпуса водяных насосов, впускные трубы и др.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к модифицированию доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии и предназначено для получения изделий из сверхтвердых материалов на основе карбида вольфрама. Может использоваться в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода (СНВ), способных выдерживать многократные циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству сплавов на основе алюминия с несмешивающимися компонентами. Способ получения контактным плавлением сплавов на основе алюминия с несмешивающимися компонентами включает приведение в контакт с алюминием двух или более несмешивающихся компонентов и пропускание через зону контакта импульсного тока с плотностью (1-4)×103 А/см2 и длительностью 0,01-1,00 с.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов для получения заготовок и полуфабрикатов и может быть использовано в авиационной и космической технике для изготовления деталей с повышенными эксплуатационными свойствами.

Группа изобретений относится к металлургии. Соли щелочных металлов, выбранные из группы, состоящей из сульфатов, хлоридов, нитратов, карбонатов, формиатов, оксалатов, сульфидов, сульфитов, бромидов, йодидов, фторидов, нитридов, нитритов, фосфатов, фосфидов, фосфитов и ацетатов щелочных металлов, смешивают в воде в качестве растворителя с оксидами полуметаллов, неметаллов или металлов, выбранными из группы, состоящей из CO2, CO, N2O3, N2O5, NO2, NOx, оксида кремния, оксида алюминия, оксида теллура, оксида германия, оксида сурьмы, оксида галлия, оксида ванадия, оксида марганца, оксида хрома, оксида титана, оксида циркония, оксида церия, оксида лантана, оксида кобальта, оксида меди, оксида железа, оксида серебра, оксида вольфрама и оксида цинка.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению скользящих контактов. Может использоваться в электротехнике для изготовления щеток электромашин, контактных вставок для устройств токосъема городского и железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание в планетарной мельнице полученного по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ультрадисперсного порошка карбида титана, содержащего соли хлорида калия и натрия, с порошком основы, содержащим алюминий и медь, в соотношении 9:1, и прессование полученной композиции. В результате получают лигатуру, содержащую 8-12 ультрадисперсной модифицирующей композиции. Использование полученной псевдолигатуры при модифицировании алюминиевых сплавов позволяет измельчать дендриты α-Al в 2,6 раза. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх