Защитная газовая смесь для обработки магниевых сплавов

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.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей, работающих при высоких температурах. Для повышения сопротивления ползучести и увеличения длительной прочности при 900-1100°C за счет повышения сопротивления зернограничному проскальзыванию сплав на основе хрома содержит, мас. %: никель 31,0-33,0, вольфрам 1,0-3,0, ванадий 0,1-0,4, титан 0,05-0,3, тантал 0,05-0,2, ниобий 0,05-0,2, гафний 0,05-0,2, цирконий до 0,05, примеси, каждая: азот 0,03, кислород 0,04, углерод 0,06, (алюминий + кремний) 0,2. Выплавку указанного сплава проводят в вакуумной печи с использованием шихты, состоящей из чистых исходных материалов, с разливкой в подогретые изложницы и охлаждением изложниц с расплавом с заданной скоростью. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Изобретение относится к получению упрочненного нанокомпозиционного материала, который может быть использован в авиастроении и в автомобильной промышленности. Готовят лигатуру в виде компактированных стержней из равномерно перемешанной смеси порошка магния и нанопорошка нитрида алюминия с диаметром частиц в диапазоне 30÷80 нм. Полученные стержни вводят в расплав матрицы на основе магния с обеспечением содержания нанопорошка нитрида алюминия в получаемом нанокомпозиционном материале 1±0,2 мас.% и выдерживают при температуре расплава матрицы в течение не менее 35 мин при одновременном воздействии на расплав ультразвуком интенсивностью 20÷25 Вт/см2 и частотой колебаний 17÷19 кГц. Обеспечивается увеличение предела прочности при растяжении более чем в два раза с одновременным увеличением пластичности полученного материала. 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения сплава алюминий-скандий в условиях промышленного производства. Способ получения сплава на основе алюминия, содержащего 1-3 мас.% скандия, включает приготовление и расплавление смеси, содержащей фториды натрия, калия и алюминия, непрерывную подачу в расплав при температуре 800 – 950 0С оксида скандия в количестве, обеспечивающем поддержание оксида скандия в расплаве на уровне 1-8%, одновременное алюмотермическое восстановление скандия из его оксида и электролитическое разложение образующегося оксида алюминия, периодическую выгрузку полученного сплава с заданным составом и заливку расплавленного алюминия после выгрузки сплава в количестве, равном по массе выгруженному сплаву. Устройство для получения сплава содержит стальной кожух, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом, с подиной и крышкой, анод, катод, графитовый тигель, размещенный на подовом графитовом блоке, который с установленным в него блюмсом является токоподводом к катоду, причем между внутренней футеровкой кожуха и внешней стороной тигля размещены нагревательные элементы, а в крышке установлен дозатор для непрерывной подачи оксида скандия и выполнено отверстие для периодической загрузки алюминия и периодической выгрузки полученного сплава. Изобретение позволяет получать сплав алюминий-скандий с заданным составом, обеспечивает высокую чистоту конечного продукта и высокий уровень извлечения скандия. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления высоконагруженных роторных деталей, работающих при температурах до 650-700°С в газотурбинных двигателях. Жаропрочный никелевый сплав содержит, мас. %: углерод 0,08-0,15; хром 10,5-12,5; кобальт 14,0-16,0; вольфрам 4,0-6,0; молибден 2,6-3,6; титан 2,5-3,5; алюминий 3,6-4,6; ниобий 3,0-4,0; тантал 0,1-1,3; гафний 0,05-0,2; ванадий 0,1-0,5; бор 0,005-0,05; цирконий 0,001-0,05; церий 0,001-0,05; скандий 0,01-0,1; магний 0,001-0,05; остальное - никель и неизбежные примеси. Сплав имеет высокую прочность и жаропрочность, обладает высоким сопротивлением малоцикловой усталости. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Группа изобретений относится к спеченному композитному материалу и получению из него инструментов, а именно формующих или измельчающих. Способ получения спеченного композитного материала включает спекание состава, содержащего по меньшей мере один твердый носитель, выбранный из группы, состоящей из карбидов, нитридов, боридов и карбонитридов, и связующий сплав, включающий от 66 до 93 мас.% никеля, от 7 до 34 мас.% железа, от 0 до 9 мас.% кобальта и до 30 мас.% одного или нескольких элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Cr, V, Та, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, B, N и С. Причем массовые доли связующего сплава в сумме составляют 100 мас.%, а массовое соотношение железа к никелю в связующем сплаве составляет 1:3-1:10. Обеспечивается повышение твердости. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 5 пр.

Изобретение относится к изготовлению пористых изделий из псевдосплавов на основе вольфрама. Способ включает приготовление порошкообразной шихты, содержащей 95 мас.% вольфрама, остальное - никель и железо в соотношении 7:3, введение в шихту порообразователя, прессование шихты с получением заготовки, удаление порообразователя из заготовки и спекание. В качестве вольфрамового порошка используют порошок со средним размером частиц по Фишеру 1,3-1,7 мкм, а в качестве порообразователя - углекислый аммоний. Спекание проводят при температуре 1170-1210°С в течение 0,5-1,0 часа в вакууме при давлении не более 0,065 Па (5×10-4 мм рт.ст). Обеспечивается повышение качества изделий, увеличение прочности изделий, а также ликвидация трещинообразования при изготовлении крупногабаритных пористых изделий с пористостью 55-56%, плотностью 7,75-8,05 г/см3 и пределом прочности при сжатии 600-760 Н/мм2. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, а именно к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического и эвтектического составов и может быть использовано в технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов для получения фасонных отливок. Способ включает введение в расплав флюса, содержащего углеродсодержащий материал, титансодержащий материал и карбонат бария. В составе флюса используют титансодержащий материал в виде соли фтортитаната калия, при этом на поверхность алюминиево-кремниевого расплава при температуре 760-770°С в количестве 2-3% от веса плавки равномерным слоем насыпают флюс, выдерживают 2-3 минуты, а затем замешивают в расплав на глубину 10-20 см с образованием на поверхности рассыпчатого шлака. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств алюминиево-кремниевых сплавов путем одновременного измельчения зерен α-твердого раствора и эвтектики в процессе кристаллизации сплава и сохраняет длительность модифицирующего эффекта. 2 табл.

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.

Наверх