Защитная газовая смесь для обработки магниевых сплавов



Защитная газовая смесь для обработки магниевых сплавов

 


Владельцы патента RU 2618040:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Изобретение относится к области металлургии сплавов и может быть использовано при производстве магниевых сплавов, не содержащих цирконий. Защитная газовая смесь для обработки магниевого сплава, не содержащего цирконий, включает, мас.%, углекислый газ 75-90, шестифтористую серу 0,5-1,0, воздух 8-23,5, соединение бора, выбранное из группы, содержащей трехфтористый бор и оксид бора, 0,5-1,02. Защитная газовая смесь может быть использована при выплавке сплавов системы Mg-Al-Zn, в том числе МЛ5, МЛ5пч, ВМЛ18, и обеспечивает возможность механизировать и автоматизировать процесс, повысить качество литья за счет устранения флюсовой коррозии, уменьшения газосодержания и стабилизации свойств. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии сплавов и может быть использовано при производстве магниевых сплавов, не содержащих цирконий.

Магниевые сплавы ввиду их активного взаимодействия с кислородом воздуха и высокой реакционной способности в процессе плавки выплавляются с применением защиты от окисления. Самым распространенным способом защиты от окисления является ведение плавки с применением покровных и рафинирующих флюсов на основе хлористых и фтористых солей (Альтман М.Б., Лебедев А.А. и др. «Плавка и литье легких сплавов». М., «Металлургия», 1969 г., стр. 332-335). В процессе приготовления сплава флюсы не всегда тщательно удаляются из расплава, попадая в отливки и выводя дорогостоящие изделия в брак по коррозионным и прочностным характеристикам. Поэтому перед разработчиками технологий производства магниевых сплавов всегда остро стоит вопрос защиты магниевых сплавов от окисления.

Известна защитная смесь, образующаяся над расплавленным магнием за счет возгонки материала, содержащего твердые СO2 (97,0-99,8) % и SF6 (0,2-3,0) %. Использование твердых компонентов СO2 и SF6 в виде прессованных таблеток, размещенных в пространстве над расплавом в корзине из проволоки, прикрепленной к крышке тигля или в графитовой лодочке, плавающей на поверхности расплава, позволило создать защитную атмосферу (патент US4089678; МПК C22B 9/00, C22B 26/00; опубл. 16 мая 1978 г.). Недостатками использования указанной смеси является усложнение процесса обработки магниевых сплавов за счет операции модифицирования, дегазации и фильтрации.

Известна защитная газовая смесь воздух-гексафторид серы с содержанием гексафторида серы до 2%, которая применяется на условиях комплексной защиты с использованием редкоземельных металлов эрбия, диспрозия и др. до 0,4% (Бобрышев Б.Л. «О некоторых аспектах плавки сплавов системы Mg-Zn-Zr, М-1». Технология машиностроения, №11, стр. 17, 2006 г.).

Известна смесь: углекислый газ 30,0-70,0%, шестифтористая сера 0,15-0,3%, воздух - остальное (Couling Sidney «Fonderie», 1979 г., №394, стр. 364-374 У, УП, Франция). Смесь применяется только для защиты жидкого магния от окисления и загорания. Использование ее в процессе приготовления магниевых сплавов не исключает специальных трудоемких операций модифицирования и дегазации расплава, что является существенным недостатком смеси-прототипа. Без этих операций не могут быть обеспечены свойства, соответствующие принятым стандартам (коррозионные, прочностные).

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является газовая смесь, имеющая следующий состав, мас. %: углекислый газ 75-90, шестифтористая сера 0,5-1,0, воздух 9-24,5. (а.с. №1106166, МПК C22C 1/06, опубл. 10.10.2015 г.). Недостатком указанной смеси является недостаточно качественная защита при температурах выше 750-770°C.

Целью и техническим результатом изобретения является повышение качества магниевых сплавов, чистоты, прочностных и коррозионных характеристик, упрощение технологического процесса плавки, его сокращения за счет совмещения операций защиты, модифицирования и дегазации, улучшение экологической среды посредством снижения (или устранение) окисляемости расплава за счет образования плотной защитной пленки и устранения флюсовой коррозии, а также повышение чистоты сплава и механических свойств за счет уменьшения количества неметаллических шлаковых включений и сокращения времени плавки на 20-25%.

Указанная цель достигается тем, что предложена защитная газовая смесь для обработки магниевого сплава, не содержащего цирконий, включающая углекислый газ, шестифтористую серу и воздух. Смесь дополнительно содержит соединение бора, выбранное из группы, включающей трехфтористый бор и оксид бора, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углекислый газ 75-90
шестифтористая сера 0,5-1,0
воздух 8-23,5
соединение бора, выбранное из группы,
содержащей трехфтористый бор и оксид бора 0,5-1,02

Газовую смесь вводят в плавильную печь при достижении температуры шихты 450-500°С. Функции смеси этим не ограничиваются. После расплавления шихты при 750-770°С на жидкий металл распыляют одно из соединений бора под воздействием конвекции или перемешивания в тигельной печи либо перемешивания за счет индукционных токов в индукционной печи, после чего сплав вступает во взаимодействие с составляющей защитной смеси - углекислым газом: 2Mg+CO22MgO+С.

Окись магния и дисперсный углерод перемещаются под действием токов, коагулируют и оседают на дно с разными скоростями, т.к. окись магния имеет удельный вес 3,53, углерод - 1,85. Анализ механизма образования пленки в этом случае и наличие свободного углерода в количестве менее не 0,05% позволяют получить одновременно с защитным модифицирующий эффект. Бор, соединяясь с кислородом воздуха, создает дополнительную защиту от окисления, входя в состав пленки.

С целью повышения чистоты и пластичности сплава выдержку перед разливкой при выстаивании проводят в течение 15-25 минут при температуре 760-780°С.

Заявляемая защитная газовая смесь может быть использована при плавке сплавов системы Mg-Al-Zn: МЛ5, МЛ5пч, ВМЛ18 и др. следующим образом: в очищенный нагретый тигель плавильной, стационарной или индукционной печи загружают шихту, и, когда температура достигает 450-500°C, начинают подавать газовую смесь в течение 40-60 мин в следующих количествах: 170-200 л CO2, 1-2 л SF6, 20-50 л воздуха и бор 25-50 г, соблюдая при этом заявляемое соотношение смеси. Смесь подается по трубопроводу через отверстие в крышке на поверхность расплава. При повышении температуры на поверхность расплава распыляют соль бора. По механизму, описанному выше, сплав при температуре 750-770°C модифицируется и дегазируется. Очагов загорания не имеется. Отливки сплавов системы Mg-Al-Zn, полученные с использованием предлагаемой смеси, по механическим, коррозионным свойствам и чистоте удовлетворяют действующим техническим условиям. Флюсовая коррозия отсутствует. В таблице 1 приведены контрольные примеры, подтверждающие оптимальность заявляемой смеси по сравнению с прототипом. Составы, приведенные в таблице, получены по технологии, изложенной в описании. Заявленная технология является прогрессивной, обеспечивает возможность механизировать и автоматизировать процесс, повысить качество литья: устранить флюсовую коррозию, уменьшить газосодержание, стабилизировать свойства, снизить стоимость процесса приготовления сплавов, улучшить экологию.

Защитная газовая смесь для обработки магниевого сплава, не содержащего цирконий, включающая углекислый газ, шестифтористую серу и воздух, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соединение бора, выбранное из группы, содержащей трехфтористый бор и оксид бора, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углекислый газ 75-90
шестифтористая сера 0,5-1,0
воздух 8-23,5
соединение бора, выбранное из группы,
содержащей трехфтористый бор
и оксид бора 0,5-1,02



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе ниобия, которые могут быть использованы для изготовления рабочих лопаток ГТД.

Изобретение относится к изготовлению металлических проводников и касается способа получения трехслойной электропроводящей проволоки. Осуществляют расплавление алюминиевого сплава заявленного состава и литье сердечника из алюминиевого сплава.
Изобретение относится к получению композитного титан-ниобиевого порошка для аддитивных технологий. Способ включает механическую активацию смеси порошков титана и ниобия с добавлением противоагломерирующего компонента.

Изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано при производстве магниевого сплава системы магний-алюминий-цинк-марганец, содержащего примесь циркония.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композитов на основе металлической матрицы из алюминия или его сплавов c наполнителем из частиц борсодержащего материала и вольфрама.

Изобретение относится к шихте для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может быть использован для изготовления каталитических фильтров нейтрализаторов отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, фильтрующих элементов, пламегасителей и аэраторов.

Изобретение относится к шихте для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может быть использован для изготовления каталитических фильтров нейтрализаторов отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, фильтрующих элементов, пламегасителей и аэраторов.

Изобретение относится к шихте для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может быть использован для изготовления каталитических фильтров нейтрализаторов отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, фильтрующих элементов, пламегасителей и аэраторов.

Изобретение относится к шихте для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который может быть использован для изготовления каталитических фильтров нейтрализаторов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, фильтрующих элементов, пламегасителей и аэраторов.
Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов, содержащих слой пеноалюминия. Cпособ включает приготовление алюминиевого расплава, перегревание его выше температуры ликвидус.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно к получению пористых изделий на основе пеноалюминия, и предназначено для изготовления деталей автомобилей, шумопоглащающих экранов, теплостойких демпфирующих материалов. Способ получения прекурсора для изготовления плакированного пеноалюминия включает изготовление из металлического листа контейнера, загрузку в контейнер порошка алюминиевого сплава с порофором, после заполнения которого контейнер сверху закрывают металлическим листом, герметизируют и проводят ступенчатую горячую прокатку, при этом изготавливают контейнер из металлического листа, выполненного из алюминиевого сплава, многоступенчатую горячую прокатку осуществляют при температуре 420°С с суммарным обжатием 80% и промежуточными отжигами между проходами, причем на первом проходе прокатку осуществляют с обжатием 30%, на втором - с обжатием 20%, на третьем - с обжатием 10%, на последующих четырех - с обжатием 5% от исходной толщины контейнера. Изобретение направлено на создание способа получения прекурсора для изготовления плакированного пеноалюминия с использованием прокатки для консолидации листов из алюминиевого сплава с порошком алюминиевого сплава, содержащим порофор. 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к борсодержащим материалам на основе алюминия, получаемым в виде слитков и предназначено для получения листового проката, в том числе толщиной менее 0,3 мм, к которому предъявляются требования низкого удельного веса и повышенной прочности в сочетании с радиационнозащитными свойствами. Способ получения слита из сплава на основе алюминия, содержащего бор для изготовления листового проката, включает приготовление расплава алюминия, формирование в нем борсодержащих частиц, получение слитка путем кристаллизации расплава и его гомогенизацию, причем готовят алюминиевый расплав, содержащий от 3 до 4,6 мас.% меди, от 2,3 до 2,7 мас.% магния и от 0,3 до 0,7 мас.% марганца, бор вводят в расплав в виде лигатуры в количестве, обеспечивающем в структуре слитка образование не мене 5 об.% борсодержащих частиц, формирование которых осуществляют при температуре расплава в пределах от 940 до 1000°С в течение 30-5 мин с получением в структуре слитка равномернораспределенных борсодержащих частиц со средним размером не более 25 мкм. Высокая технологичность слитков позволяет получать из них деформированные полуфабрикаты, в том числе тонколистовой прокат, имеющие после операций дисперсионного упрочнения высокие эксплуатационные свойства. 2 пр., 3 табл., 4 ил.
Изобретение относится к способу получения пористого металлического тела из алюминиевого сплава, включающему постепенную плавку части пластины из алюминиевого сплава под воздействием источника тепла с использованием водорода в качестве порообразующего газа и постепенное отверждение металла. Постепенную плавку части пластины из алюминиевого сплава ведут путем локального воздействия на ее поверхности источником тепла в виде подвижной электрической дуги переменного тока при скорости движения дуги над пластиной 0,1-10 мм/с, напряжении 20-40 В, токе 20-500 А. Порообразующий газ подают в зону локального воздействия дуги на поверхность пластины в смеси с защитным газом в виде аргона. Расход аргона составляет ≥5 л/мин, парциальное давление порообразующего газа в интервале 20 Па-2,0 МПа, а парциальное давление защитного газа 202 кПа-2,0 МПа. Обеспечивается получение металлического тела из алюминиевого сплава с изменяемой пористостью. 1 пр.
Наверх