Способ получения лигатур для алюминиевых сплавов

нич еских мельчени и лигатур в проце ч ркало мебавку, выталла вводят л держивают распли вводят брикетв виде смеси сиперсных частицрид, карбонитридколичестве 0,02плава лигатуры и тана или ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГИНТ СССР(71) Омский политехнический инс(56) Авторское свидетельство СССУ 463733, кл. С 22 С 21/00, 197(54)СПОСОБ ПОЛУЧКНИЯ ЛИГАТУР ДЛЯАДОМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ(5) Изобретение относится к мелургии цветных металлов и сплав Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может использоваться для приготовления ля алюминиевых сплавов,зобретения - улучшение исвойств сплавов за счетчастиц интерметаллидови повышения их устойчивое приготовления сплава,Способ состоит в том авленный алюминий под ирующую дов до ее растворения рованный модификатор тетических ультрадис з группы: оксид, ниткарбид или борид в 0,102 от массы распорошка никеля, маг ванадия, при этом может использоваться для приготовления лигатур для алюминиевых сплавов.Цель изобретения - улучшение механических свойств сплавов за счет измельчения частиц интерметаллндов влигатуре и повышения их устойчивостив процессе приготовления сплава, Этодостигается за счет образования ус"тойчивых связей синтетических ультрадисперсных частиц оксида нитрида,карбида или борида с порошками металлов (никеля, магния, титана или ванадия). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующийэффект, что повышает механическиесвойства сплавов. 5 табл,масса модификатора составляет 0,2 0,57 от массы лигатуры, после чего лигатуру разливают.Модификаторы готовят путем перемешивания порошков ультрадисперсных частиц размером 0,03-0,9 мкм и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, и прессования их в брикеты, которые в дальнейшем обраба/тыв,цот спеканием с использованием . принципов способа приготовления модифицирующего прутка. Брикеты модификатора вводят в расплав лигатуры перед разливкой и выдерживают до полного растворения добавки.Алюминиевый сплав готовят в индукционной печи в графитовом тигле общепринятым методом и разливают на отливки и слитки, из которых вырезают по 3 образца для металлографичес 1650746ких исследований и определения механических свойств. Испытания образцов ,проводят на универсальной разрывной машине УМЭ 10 Т.Результаты испытаний приведены в табл. 1-5. Например, установлено, что в составе нитрид титана - никель частицы нитрида плакируются никелем, который при нагревании нитрида титана образует с титаном химическую связь с устойчивым соединением МТ; в составе карбонитрид титана - титан устойчивая связь образуется между титаном, углеродом и азотом (ТхС и ТЮ); в составе оксид алюминия - магний - между магнием и кислородом ЩО); в составедиборид титана - ванадий - между ванадием и бором (ЧВ, 7 В ),; в составе карбид кремния - никель - между никелем и кремнием (И 18, Б 3.8 и др.). Образование устойчивых соединений обеспечивает модифицирующий эффект во всем объеме лигатуры. Частицы интерметаллидов лигатуры кристаллизуются в форме мелкодисперсных выделений, которые сохраняют устойчивость в литейном сплаве, полученном при использовании модифицированных лигатур, при этом механические свойства. сплава улучшаются, причем одновременно растет как прочность, так и пластичность сплава.П р и м е р 1. Лигатуру алюминий -бор .готовят следующим образом. В расплавленный алюминий при 1050-1100 дС под зеркало металла вводят бор в виде брикета, содержащего порошки бора, алюминия и графита, при соотношении компонентов 1:1:2. После выдержки расплава в течение 30-40 мин в него 40 вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащего синтетические ультрадисперсные частицы порошков карбида кремния, оксида алюминия,45 карбонитрида титана, диборида титана, нитрида титана, в количестве 0,01 0,15 от массы расплава лигатуры и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель из расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры , т.е. 0,15-0,60 . от массы расплава лигатуры, Полученный расплав при 950-1000 С разливают в чугунныеизложницы на слитки толщи ной 20-30 мм. Отдельно отливают образцы для металлографического анализа в чугунную форму. Полученную лигатуру используют для модифицирования сплава ЛЛЗО, Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 1 (лигатура алюминий - бор соответственно 98 и 2%).П р и м е р 2. Лигатуру алюминий - медь заводского приготовления, полученную путем сплавления чистых металлов, содержащую 42 Сц, алюминий - остальное, расплавляют и доводят до 800-850 С, после чего в расплав лигатуры вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков карбида кремния, оксида алюминия, нитрида титана, карбонитрида титана, диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы ванадий, магний, титан, никель. Приготовленную лигатуру разлйвают в чугунные изложницы на слитки толщиной 20-30 мм при 720-750 С, Отдельно отливают в чугунную форму образцы для металлографического анализа, Полученную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ 15, Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 2 (лигатура алюминий - медь соответственно 58 и 42%).П р и м е р 3. Лигатуру алюминий - титан готовят введением в расплавленный алюминий при 900-950 С фтортитаната калия, подогретого до 150-200 С, колокольчиком в укупоренном виде под зеркало расплава. Расплав вьдерживают 30 мин, после чего вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные частицы из группы порошков оксида алюминия,диборида титана, нитрида титана, карбонитрида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого из группы магний, ванадий, титан, никель, израсчета 1,5-6 г модификатора на 1 кграсплава лигатуры, т.е. 0,15-0,60 от массы, расплава лигатуры, Приготовленную лигатуру разливают в чугунныеизложницы на слитки толщиной 20-30 мм.при 850-900 С, Отдельно в чугуннуюформу отливают образцы для металлоФормула изобретения30 Способ получения лигатур для алюминиевых сплавов, включающий введениев расплав алюминия, легирующей добавки и брикетированного модификатора,вщеРжку Расплава и Разливку, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения механических свойствц сплавов, путем измельчения частиц интерметаллидов в лигатуре и повышенияих устойчивости в процессе приготовления сплава, введение модификатораосуществляют перед разливкой, причемв качестве модификатора используютсмесь синтетических ультрадисперсных45 частиц из группы; оксид, нитрид, карбонитрид, карбид или борид в количестве 0,02-0,10 Ж от массы расплавалигатуры и порошка никеля, магния,титана или ванадия, при этом масса50 модификатора составляет 0,2-0,53 отмассы лигатуры,й 5 16грвфичнсиого ннвоивв. Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ 15Устанавливаютразмеры интерметаллидных фаэ н лигатуре и механические свойства сплава,Данные сведены в табл, 3 (лигатураалюминий - титан соответственно95,5 и 4,5 Х).П р и м е р 4. Лигатуру алюминий -марганец заводского приготовления,полученную путем сплавления чистыхметаллов, содержащую 87 марганца,алюминий - остальное, расплавляют,доводят до 900-950 С и вводят модификатор в виде спеченного брикета,содержащий синтетические ультрадисперсные порошки оксида алюминия, карбонитрида титана, карбида кремния,диборида титана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия,взятого из группы магний, титан, никель, ванадий, иэ расчета 1,5-6 г.модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е. 0,15-0,607 от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницына слитки толщиной 10-15 мм при 850900 ОС, Отдельно в чугунную форму отливают образцы для металлографического анализа.Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплава ВАЛ 15.Устанавливают размеры интерметаллидных фаз в лигатуре и механическиесвойства сплава. Данные сведенй втабл. 4 (лигатура алюминий - марганесоответственно 92 и 8 Х),П р и м е р 5, Готовят лигатуру алюминий - никель путем сплавления чистых металлов. В расплавленный алюминий, перегретый до 950-1000 С, вводят предварительно подогретые до н 150 С пластины никеля. Расплав выдерживают в Течение 10-15 мин и вводят модификатор в виде спеченного брикета, содержащий синтетические ультрадисперсные порошки диборида титана, карбида кремния, карбонитри 50746 6да титана, оксида алюминия, нитридатитана и металла, снижающего поверхностное натяжение алюминия, взятого 5из группы ванадий, никель, магний,титан, иэ расчета 1,5-6 г модификатора на 1 кг расплава лигатуры, т.е.0,15-0,603 от массы расплава лигатуры. Приготовленную лигатуру разливают в чугунные изложницы на слиткитолплной 20-30 мм при 850-900 С.Отдельно в чугунную форму отливаютобразцы для металлографического анализа, Модифицированную лигатуру используют для приготовления сплаваф 130. Устанавливают размеры интерметаллических фаз в лигатуре и механические свойства сплава. Данные сведены в табл. 5 (лигатура алюминий - 20 никель соответственно 90 и 107). Предлагаемый способ получения алюминиевых лигатур позволяет повыситьмеханические свойства алюминиевых 25 сплавов за счет применения лигатур7 8 1650746 РазмервключеСплав Способ порошмодификатора гатуре,мк Порошки алюминиябора и графитав соотношении1:1 й 2 Известный АЛЗО АЛЗО 240 240 15 15 Предла гаемый Карбид кремния -ванадийОксид алюминия -30 5,0 3 50 магнииКарбоиитридтитана - титаниборид титанаанадийитрид титана - ник 2 4 250 260 2,0 2,5 личество, мас,Е Размер Спла включе ний ин модифи катора орош 8 МПа е лив т,м 410 Карби ванад ремния 9 0 миния -ксид алагнийитрид 0,15 400 итак О 2,05 0 диборид ванадий 5 4 7 Вид модификатораили добавки Вид модификаторили добавки Количество,мас,7 О, 15 О,0,15 0 О,б 0 3 0,05,5 ,О,ний интерметаллидов в Таблица 1 Механическиесвойства сплава аблица 2 Механическиесвойства спла1 б 50 746 Сплав Количество, мас.й Иеханическиесвойства сплав Размер включений инмодификатора пороше мек таллидов влигатуре,мкм 410 6 АЛ 25 0 0 400,02 0,05 8 0 8 5 О,Т а бл и ца Вид моднфи ипи добав Иеханическ Сппа Равмервключений интерметаллидов в тора лоро модифи катора 1 в ИПа игатуемкм 410 нияОксид алюмимагнийКербоннтрндтитана - титанКарбоннтридтитана - ннкелКарбид кремнияникельДиборид титанаванадий о,О,О 0 55 0,6 405,02 о,з 05 1 О о,44 Таблица модификатора Колдобавки ство мас,й Раз ханическне ойства спп план включений ин- терме- таллипороюка ату 2 О о Алз Диборид тнтана - ванадийКарбид кремння - ванадийКарбонитрид титана - никель Оксид алкминиямагнийНитрнд титана- титан,5 Вид модификатораили добавки Оксид алюминиямагнийДиборид титана -ванадийНитрид титана -титанКарбонитридтитана - никельКарбонитридтитана - титан ичество, мас. войства сплав Таблица 3