Способ обработки алюминиевокремниевых сплавов

СОЮ 3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) 5 О 1)5 С 22 В 9 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С зобретение от тся к металлургии, бработки алюминиявляется увеличе- модифицирования в частности к способам ево-кремниевых сплавоЦелью изобретени ние повышения степен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Нижегородский политехнический институт и Нижегородский автомобильный завод(56) Технологическая инструкция, М Г Р3730525112-00070 Министерства автомобильной промышленности, 1979,(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ и упрощение технологии.Согласно способу обработки А - Я сплавов, включающем рафинирование, модифицирование и разливку, совмещают операции рафинирования и модифицирования, при этом модифицирование осуществ ляют путем наведения 3- слойного флюса, содержащего под теплоизоляционным слоем промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, причем взаимодействие промежуточного и контактирующего с расплавом слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов.В качестве нижнего слоя, контактирующего с расплавом, используют вещества, имеющие высокое средство к окислителям из группы: М 9,2 п, А, В качестве окислителя(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к методам обработки жидких алюминий-кремниевых сплавов. Целью изобретения является повышение степени модифицирования и упрощение технологии, Модифицирование осуществляется путем наведения 3-слойного флюса, где под теплоизоляционным покровным слоем размещается окислительный слой, а под ним - слой с выгорающими добавками, Взаимодействие двух нижних слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов, Способ позволяет дольше сохранять свойства жидкого металла. 3 з.п.ф-лы, 1 ил 1 табл. используют вещества из группы: Ва (ИОз)2,В 20 з, С 2 С 6, В ачестве теплоизоляционного слоя исйеевуют вещества из группы: Вч;СаР 2, А 20 з, Мд.2В результате выгорания добавок, обесюаайпечивающих пироэффект при взаимодействии нижнего и промежуточного слоев,выделяются модифицирующие еплав компоненты, связь которых с матрицей усили- Ывается за счет эергетического потенциала, -ьчто способствует увеличению длительности (")эффекта модифицирования. Выделившееся (тепло, идет на поддержание необходимойтемпературы. При этом эффект модифицирования в сплаве не пропадает и длительная работа пироэффектических составовобеспечивает поддержание его на определенном уровне,На чертеже приведена схема осуществления способа,Флюс состоит из 3 слоев.Верхний слой А - слой е низкой теплопроводностью. В состав его могут входитьокислы металлов, плохо смачиваемые алюминием. Толщина слоя А регулируется необходимой степенью термоизоляции. Слои В и С выполняют функцию: слой В - топлива, слой С - окислителя, Слои В и С взаимодействуют с образованием продукта ВС, Непрерывно в слоях В и С возникают центры превращения. Скорость возникновения этих центров зависит от дисперсности веществ. В и С. Состав веществ А,В,С подбирается из требуемой скорости горения, количества выделяемого при этом тепла и количества продуктов, получаемых в результате взаимодействия, которые диффундируют в сплав, являясь дополнительным модификатором. В качестве топлива могут СгОз, АС 04 и др. или металлы М 9, Еп и А 1, которые образуют в результате взаимодействия с окислителями более прочные связи,Окислители - соединения, в которых Ог 20 и Ег слабо связаны с другими неметаллами, типа КС 104, КЙОз, КЕ, Ва(1 чОэ)г, ВгОз, СгС 15.В слоях В и С могут быть использованы смеси, в которых более активный металл присоединяет менее активные, как например:СгОз+ ВаО = ВаСг 04;М пг 07 + КгО = гКМп 04 Компоненты слоев В и С взаимодействуют 30 между собой с пироэффектом, что дает тепловой и реактивный эффекты, которые оцен ива ются замедлением скорости охлаждения сплава, скоростью газонасыщения и уменьшением потерь модифицирующего эффекта. Замедление скоростей горения за счет введения буферных компонентов позволяетобеспечить тепловой и другие эффекты пиротехнических составов в течение заданного времени,П р и м е р 1. На сплав АК 18, помещенный в тигель, обьемом 60 кг расплава, зеркало металла ф 290 мм, при 720 С наводятслои А,В и С. Предварительно все составляющие флюса обезвоживают и наносят припостоянной температуре 100 С, Для разделения слоев используют графит серебристый, Исходное качество металла в тигле:газосодержание, определенное методомвакуум-плавления при Рвач = 0,110 мм-грт,ст. 0,18 смна 100 г металла, количество3неметаллических включений, определенноеметодом Добаткина-Зиновьева, 1,5 мм на 1гсм площади излома пробы, средний размер зерна 28 мкм (а мкм, 3 - 28 мкм, 141 мкм, д - 29 мкм - структурные составляющие сплава АК 18, разделенные на шлифахкак фазы а, ф 1, д; размеры оценены согласно известной мел адике),40 50 быть использованы вещества типа Мпг 07,Состав слоя В - 50% Вэ(ЙОЗ)г и 50%криолита (0,5% от массы металла). Составслоя С - 30% магний, 10% мел и 60% криолит (0,5% от массы металла).На жидкий металл наносят слой, содержащий, кг;магний 0,1 мел 0,05, криолит 0,2,Затем нэ этот слой наводят слой серебристого графита толщиной 0,2 см (0,001% помассе) для замедления взаимодействиямежду слоями. На этот слой наносят смесьВа(ЙОз) 0,15 кг+ криолит 0,15 кг и на верхнийслой наносили 0,3 кг СаЕг + 0,3 кг нитридабора (смесь тщательно перемешивают) -слой А,В процессе прогрева происходит взаимодействие состава слоев по следующей реакции:Ва(ИОз)г+ 7 М 9 = Ва+ 6 М 90+ М 9 йг,где барий выделяется в чистом виде и можетслужить модификатором.Время действия флюса определяют поокончанию выделения тепла взаимодействующих слоев. Время сохранения качестварасплава до достижения величины газонасыщения определяют при следующих исходных данных внешней среды: Р = 740 ммрт.ст., влажность 72%, температура окружающей среды 23 С,Время сохранения эффекта модифицирования определяют на шлифах проб, взятых черезинтервалы времени, укаэанные в таблице,В таблице приведены результаты, полученные при обработке сплава укаэаннымфлюсом,П р и м е р 2. Все параметры аналогичныуказанным в примере 1, но в качестве горючего используется чистый алюминий.Слой А - как в примере 1;слой В - Ва(МОз) 0,1 кг+ криолит 0,2 кг;слой С - А (А 100) - пудра алюминиевая0,1 кг+ мел 0,05 кг+ криолит 0,2 кг.Взаимодействие слоев пиротехнического состава и алюминия протекает по реакции3 Вэ(КОз)г+ 10 А= 3 ВаО+ 3 Мг+5 АгОз,где ВаО может удаляться в шлак или бытьмодификатором одной из фаз многокомпонентного сплава так же, как и АгОз,Тепловой эффект.при этом можно оценивать по изменению кривых охлажденияили по количеству переключений тепловогореле времени,П р и м е р 3. Для алюминиево-цинковыхсплавов типа А могут быть использованыпиротехнические составы СгСб и Еп. Приэтом слой А - остается прежним; слой В -СгСа 0,1 кг+ криолит 0,2 кг; слой С - цинковая обманка 0,1 кг+ криолит 0,2 кг,При этом слои В и С реагируют междусобой по реакции;1693100 ЕВ Потерижидкогометаллапри удалении флюса Время сохранениякачестварасплава,минРасход элек троэнергиина подогрев сплава при выстаивании, кВт,ч/кг Время охлаждения сплава СОА 7 мин -Г Времядействияфлюса, мин(взаимодействиемеждуслоями) удельнаяповерхность металла,кг/миХранениерасплава,мин Способ хране- ния еюЩ Известный 3060 90.120 150 Сплав АК 18 бО 0,9 1 55 Ою 09 10 Предлагаемый по примеру: 130 120 150 0,47 0,75 0,09 110Сплав АК 18 200 14,0 0,42 190 0,09 0,7 125 30120150 Сплав АК 18 0,8 180 130. 0,09 30 С 2 О 6+ 3 Уп = 2 С + ЗЕпС 12ЕпС 12 остается в шлаке. Углерод идет на модифицирование,Данные испытаний при использовании пиротехнического состава С 2 С 16 и 2.п приведены в таблице.П р и м е р 4. Сплав В, Объем сплава и условия плавки аналогичны примерам 1 - 3.Температура обработки 720 С, Слой А - Мд Е 2,85 + защитный слой (Вйз + А 120 з) 0,5; по массе сплава; слой В - борный ангидрид (В 20 з) 90 + мел 10 + окислитель 1 по массе; слой С - смесь Мд + мел б, горючее 0,6 по массе металла.Взаимодействие слоев В и С приводит к выделению бора, который является модификатором3 Мд + В 20 зМ 90 + 2 В.Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает более длительную сохранность свойств металла по сравнению с известным способом, Время сохранения качества увеличивается в 1,5 раза, количество вредных выделений уменьшается на 80,Формула изобретения 1, Способ обработки алюминиево-кремниевых сплавов, включающий рафинирование и модифицирование с использованием химического реагента в присутствии криолита, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени модифицирования и уп рощения технологии, совмещают операциирафинирования и модифицирования, при этом в качестве химического реагента используют трехслойный флюс, содержащий теплоизоляционный слой из соединений с 10 низкой теплопроводностью и смачиваемостью алюминием промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, с выгорающими добавками,2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я 15 тем, что в качестве теплоизоляционногослоя используют соединение из группы: нитрид бора, фторидкальция, оксидалюминия и фторид магния,3, Способ по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, что в качестве промежуточного окислительного слоя используют вещества из группы: нитрат бария, оксид бора и гексахлорзтан.4. Способ по п.3, о т л и ч а ю щ и й с я 25 тем, что в качестве выгорающих добавок слоя, контактиру-, ющего с расплавом, используют металлы из группы: магний, цинк и алюминий.1693.100 Продолжение таблицы пособ Удельнаяповерхность меХранениерасплава,мин Времядействияфлюса, мин(взаимодействиемеждуслоями) Время сохранениякачестварасплава,мин ранея талла, кг/мм 120 Сплав АЛ 11.1500,09 0,42 О Д 30120 120 15,0 120 Продолжение таблицы Способхранения НеметаллическиевключеКоличество Твердость НВ,кг/мм Относи- тельное газов, выделившихся за время выстаивания2 сплава, мг/м экологически удлинение,ния,мм 2/см 2 вредных звестый 175 . 100 160 107 140 113 140 113 140 118,28 1,5 ,28 1,6 ,28 1,75 оо 0,28 1,50,26 1,55 0,01 0,26 1,81 100 102 105 7681,51,81,83 175 172 0,013 0,2 0,2 1,92 1,2 1,75 1,3 20 20 О,Предлагаемыйпо примеру:1 Пределпрочностипри растяжении, ИПа 100 101 104 109 108 Время охлаждения сплава сов умин 028 0,0 0,0 0,0 0,0 Потерижидкогометаллапри удалении флюсаРасход электроэнергиина подогрев сплава ;при выстаивании,кВт.ч/кг1693100 Составитель Е.ТрофимоваТехред М,Моргентал Корректор Н.Король Редактор Н,Рогулич Производственно-издательский комбинат,"Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4054 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5