Способ модифицирования сплава алюминий-титан и состав для модифицирования сплава алюминий-титан

.А. Балашов,денко, У.А. ЦиеИ.С. Ямских,орнилов,аров и М.П. Борена Трудовогитут цветныхинина и .др. Модифидеформируемых гия", 1979,Йег М. цпг.егЙег Чог 8 апде оп А 1 цшдтицш цегцп 8 еп. - 1980, В 2, 53 ния идетельство ССС С 7/00, 1981.ГОСУДАРСТВЕННЬЗЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБ(21) 3584732/22-02(71) Красноярский ордКрасного Знамени инстметаллов им. М.И. Кал(56) 1, Бондарев Б.И.цирование алюминиевыхсплавов. И., "Иеталлурс. 162-163.2. ВахХ И., БсппехзцсЬж 8 еп зцг Эецгцп 8Ьеь бег КегпйеЫцпя(54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СПЛАВА,АЛЮМИНИЙ-ТИТАН И СОСТАВ ДЛЯ ИОДИФИЦИРОВАНИЯ СПЛАВА АЛЮМИНИЙ-ТИТАН.(57) 1. Способ модифицирования спла.ва алюминий-титан, включающий введение в расплав соединения бора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффекта модифицирования и снижения затрат, в качестве соединения бора используютультрадисперсный порошок гексаборида лантана,2. Состав для модифицированиясплава алюминий-титан, содержащийультрадисперсный порошок нитрида,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффекта модифицирования и снижения затрат, в качест.ве ннтрида состав содержит смесьнитрида алюминия и нитрида титанапри следующем соотношении компонентов, мас.7.:Нитрид алюми 72-74Нитрид титана ОстальноеИзобретение относится к литейному производству, в частности к производству сплавов на основе алюминия.Значительное улучшение качества структуры сплавов достигается в ре.зультате модифицирования, Модифика" торы способствуют кристаллизации структурных составляющих в округлой форме, их измельчению и получению однородного зерна по всему объему, Модификаторами алюминия и его спла- Эвов являются карбиды, нитриды и бори ды переходных и редкоземельных метал лов.15Известен способ модифицирования первичных интерметаллических соединений в алюминиевых лигатурных сплавах путем ввода в лигатурный сплав поверхностно-активных веществ натрия или магнияНедостатками этого способа являют.ся, во-первых, дополнительное насыщение лигатурного расплава натрием или магнием, что отрицательно сказывается на свойствах конечного сплава, сплавляющегося из различных лигатур, во-вторых, загрязнение расплава продуктами реакции алюминия с натрием или магнием.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ модифицирования первичных интерметаллических соединений в алюминиевых спла. З 5 вах путем ввода в лигатурный алюминиево-титановый сплав диборита титана (ТВ) в виде бортитановой лигатурыНедостатком известного способа 0 является неравномерное распределение диборида титана в объеме бортитанового лигатурного слитка, что влияет при добавлении этой лигатуры в алюминиево-титановый расплав на 45 стабильность эффекта модифицирования первичных интерметаллпдов ТхАР.Известен состав для измельчения первичных интерметаллидов, при котором в лигатурный алюминиево-титановый 50 расплав вводят дисперсные частицы ( - 1 мкм) карбида титана в смеси с криолитом и фтортитанатом калия в соотношении по массе 1:2 3 .Недостатками .этого состава являют ся, во-первых, неравномерное распределение дисперсного порошка карбида титана в объеме модифицирующей добавки, что приводит к неравномерномураспределению его в объеме модифицирующего сплава и отрицательно сказы"вается на эффекте модифицированиясплава этим порошком, во-вторых,при нахождении этого дисперсного по"рошка в объеме модифицирующего флюса, находящегося на поверхности перегретого до температур порядка 350 О1000 С расплава, происходит частичное его окисление вследствие повышения активности этого порошка при нагревании к кислороду воздуха, а такжепри таких перегревах происходитсильное газонасыщение и окислениерасплава.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является состав модифицирующего прутка, который содержит ультрадисперсный порошок нитридатантала 141.Недостатком известного модифицируюпего состава является низкая термодинамическая устойчивость ультрадисперсного порошка нитрида танталав алюминиево-титановом расплавеВследствие взаимодействия жидкого алюминия с ультрадисперсными частицаминитрида тантала образуется интерметаллическое соединение ТаАР кото 1рое загрязняет расплав и при кристаллизации, выделяясь в грубокристаллической форме, уменьшает эффектизмельчения интерметаллическогосоединения ТхАв алюминиево-тита 5новом сплаве.Цель изобретения - повышение эффекта модифицирования и снижениезатрат,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу модифицирования сплава алюминий-титан, включающему введение в расплав соединения бора, в качестве последнегоиспользуют ультрадисперсный порошокгексаборида лантана.Состав для модифицирования сплава алюминий-титан, содержащий ультрадисперсный порошок нитрида, вкачестве нитрида содержит смесь нитрида титана при следующем соотношении компонентов, мас.7:Нитрид алюминия 72-74Нитрид титана ОстальноеУльтрадисперсный порошок (УДП)гексаборида лантана (ЕаВ 6) и смесьультрадисперсных порошков нитрида1168 ъ 622 алюминия с нитридом титана (АИ + + ТЮ) получены методом плазмохимического синтеза, размер части этих УДП 0,03-0,4 мкм). УДП или смесь УДП вводят в расплав в объеме модифици рующего прутка в количестве 0,05% от массы плавки. Состав модифицирующего прутка: алюминиевый наполнитель 987. и УДП 2%.При содержании УДП нитрида алюминия в смеси менее 727 эффект измельчения интерметаллического соединения Т 1 А 0 з снижается. При содержании УДП нитрида алюминия в смеси более 747. расплав обогащается 15 ультрадисперсными частицами нитрида титана, которые, соединяясь в крупные конгламераты, дополнительно загрязняют сплав неметаллическими включениями, тем самым, уменьшается эффект модифицирования сплава.П р и м е р 1. Ллюминиево-титановый лигатурный сплав (17 Т) готовят в алюминиевом электролизере методом электролизного восстановления, затем из электролизера жидкий сплав в количестве одной тонны переливают в ковш. При 750 С в расплав, находяо.щийся в ковше, вводят под зеркалометалла УДП гексаборида лантана в 30 количестве 0,057. от массы плавки в 1объеме прутка, отпрессованного из об резков алюминиевой проволоки (марка алюминия АДО) плакированных УДП. Сос. тав модифицирующего прутка: 98% обрезков алюминиевой проволоки и 27. УДП гексаборида лантана. После 2-3- минутного выстаивания расплав разливают в чушки. Из чушек вырезают образцы, приготавливают шлифы и на 40 них определяют линейный размер первичных интерметаллидов Т 1 А 3.В табл.1 представлено влияниеспособа модифицирования алюминиевотитанового лигатурного сплава на раз 45 мер интерметаллического соединения Т 1 АезП р и м е р 2, Ьлюминиево-титановый лигатурный сплав (1% Т) готовят в алюминиевом электролизере ме тодом электролизного восстановления, затем из электролизера жидкий сплав. в количестве одной тонны переливают в ковш. При 750 С в расплав, находящийся в ковше, вводят под зеркало 55 металла смесь УДП нитрида алюминия и нитрида титана в количестве 0,05% от массы плавки с различным соотношением компонентов: 71% АЮ + 29% ТЫ;72% АВ + 28% Т 1 И; 73% АЮ + 27% ТьИ: 75/ А 1 И + 25% Т 1 И. Смесь УДП нитрида алюминия и нитрида титана вводят в объеме модифицирующего прутка, состоящего из 987 обрезков алюминиевой проволоки (марка алюминия АДО), плакированных смесью УДП (АРИ + ТхИ) в количестве 27, После 2-3 минутного выстаивания расплав разливают в чушки. Из чушек вырезают образцы, приготавливают шлифы и на них определяют линейный размер первичных интерметаллаидов ТА 2. Б табл. 2 представлено влияние модифицирующего состава на размер интерметаллического соединения Т 1 А 1 э в алюминпево-титановом лигатурном сплаве.При содержании компонентов в смеси за пределами предлагаемого соотношения УДП нитрида алюминия 7 1 мас.7. и УДП нитрида титана 29 мас.7 снижается эффект измельчения интерметаллического соединения Т 1 АУ из-за повышенного содержания в расплаве ультрадисперсных частиц нитрида титана, которые, соединяясь в крупные конгламераты, уменьшают количество центров кристаллизации, необходимых для зарождения интерметаллического соединения ТА 1, и дополнительно загрязняют расплав неметаллическими включениями.При содержании компонентов состава в пределах предлагаемого соотношения эффект измельчения интерметаллического соединения Т 1 А 1 максимальный из-за наличия в модифицированном сплаве оптимально необходимого для зарождения и, как следствие, измельчения ТА 8 количества ультрадисперсных частиц нитрида алюминия и нитрида титана.При содержании компонентов за пределами предлагаемого соотношения (УДП нитрида алюминия 75 мас,% и УДП нитрида титана 25 мас.%) снижает ся эффект измельчения интерметаллического соединения ТАУ 5 вследствие недостаточного содержания в сплаве ультрадисперсных частиц нитрида титана, служащих центрами кристаллизации для зарождения интерметаллического соединения Т 1 АГ.По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет уменьшить линейный размер первичных интерметаллидов Т 1 АР 5 в 3,7 раза и умень1168622 Количествомодификатора,мас.% Способ модифицированиялигатурного сплаваалюминий-титан МодиФицирование диборидом титана ТхВ,вводимого с лигатуройА 2-Тх-В (известный) 700 48 0,1 0,05 700 Т а б л и ц а 2 Модифицирующий состав Количество Температурамодификатора, модифицировамас.% ния, С Линейный размеринтерметаллическогосоединения Т 1 АРЗ, мкм УДП нитрида тантала(ТаМ) (известный) 0,05 700 40 Смесь УДП нитрида алюминия и нитрида титана(предлагаемый) мас.%:АИ 1 71 + Т 1 Б 29 0,05 700 0,05 700 14 0,05 700 0,05 700 700 0,05 20 шить количество вводимого модификатора в 2 раза. Предлагаемый составпозволяет уменьшить линейный размерпервичных интерметаллидов ТРАВ в2,9 раза и уменьшить в 15,4 разастоимость вводимого модификатораза счет исключения из состава модификатора дорогого УДП нитрида тантала и использование более дешевого Иодифицирование УДП гексаборида лантана (1.аВ 6), вводимого в объеме алюминиевого модифицирующегопрутка (предлагаемый) АВИ 72 + ТдБ 28 АРИ 73 + ТхМ 27 АЗВ 74 + ТВ 26 АВВ 75 + ТхИ 25 УДП нитрида алюминия и УДП нитрида титана (стоимость 1 кг УДП нитрида тантала 770 руб.; 1 кг УДП нитрида 5 алюминия - 8,9; 1 кг УДП нитридатитана - 41 руб )Ожидаемый экономический эффектот использования изобретения составляет для способа 20 тыс,руб/г; для 10 состава - 10 тыс.руб/г.Т а б л и ц а 1 Температура Линейный размермодифицирова- интерметаллическогония, Сосоединения ТАВ, мкм