Способ обработки алюминиево-кремниевых сплавов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 899171(51)М. Кл В 21 В 1/40 Гееударстееииый комитет по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621. 77 .04(088.8) Ю.ф. Шевакин, А,И. Зенцов, В,д. Ревтот фЛ.Б. Злотин, Т.С. Югова и А.М. РантиковГосударственный научно-исследовательск , проектныйи конструкторский институт сплавов и обр 36 отки-.,цветных металлов(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХСПЛАВОВ Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению металлической фольги иэ заэвтектических немодифицированных силуминов, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов и сплавов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления фольги иэ заэвтектических немодифицированных силуминов, который включает в себя получение литых гранул, их нагрев и горячую формующую прокатку эа один проход при 450-500 С и последующую холодную прокатку с обжатием за проход 25-601 и промежуточными отжигами при400 С Г 1,Недос 1 атком известного способа является отсутствие ограничения времени выдержки при нагреве гранул перед горячей прокаткой, так как прокатку гранул осуществляют сразу после нагрева гранул до заданнойтемпературы. В результате, при прокатке гранул наблюдаются высокиенормальные контактные напряжения,что существенно снижает эффективность процесса, и поскольку иэ-завысокого усилйя прокатки гранул требуется более мощное прокатное оборудование, повышается износ валков ив конечном счете снижается качествоповерхности горячекатаной ленты.Кроме того, для прокатки используют гранулы размером 1-8 мм. Несмотря на высокие скорости охлаждения,реализуемые при получении гранул, 15структура и свойства гранул существенно зависят от их размера. Отсутствие ограничения времени нагре"ва гранул перед прокаткой приводит.к разбросу свойств гранул н зависимости от размера. В процессе прокатки гранул, обладающих различнымимеханическими свойствами, каждаягранула при заданном расстояниимежду валками и при заданной температуре деформируется на различную величину. В результате готовая лента обладает нестабильными механическими свойствами как по длине, так и по ширине. Последующая холодная прокатка такой ленты приводит к различной вытяжке по ширине и длине ленты и способствует снижению планшетности и образованию разнотолщин О ности. Кроме того, в местах, имеющих пониженную пластичность и плотность, наблюдается более интенсивное растрескивание кромки ленты, что приводит к снижению выхода годно го.В результате больших частных обжатий при холодной прокатке в первых проходах снижается планшетность деформируемой ленты и снижается величи на допустимой суммарной деформации между, отжигами из-за снижения механических свойств ленты. Кроме того, холодную прокатку после последнего промежутоцноге отжига осуществляют 25 за один проход с толщины 0,09-0,08 мм до заданного размера., при этом величина деформации составляет 51-6 М. Поскольку в процессе промежуточного отжига происходит рост и коагуляция Зо кремния в фольге, деформация 51-6 М, реализуемая на последнем проходе, не обеспечивает необходимого измельчения и равномерного распределения кремния в готовой Фольге, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах приборов, в которых . используется данный материал.Цель изобретения - повышение пластичности фольги за счет измельчения 40 кремниевой составляющей, улучшения планшетности и повышения величины допустимой суммарной деформации между промежуточными отжигами, а также снижения усилия горячей прокатки и повышения стабильности механических свойств горячекатаной ленты. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему литье гранул, нагрев горячую про катку за один проход и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами при нагреве, гранулы выдерживают при температуре горячей прокатки в течение 10-30 мин, а после-55 дующую холодную прокатку осуществляют с частным обжатием 10-18/ в первых двух про одах и 25-602 в последующих, причем суммарная степеньдеформации после последнего промежуточного отжига составляет 75-84.Способ осуществляется следующимобразом.Гранулы размером 1-8 мм,полученные на установке центробежного типа, нагревают до 450-500 С и выдероживают в течение 10-30 мин. Затемосуществляют горячую формующую прокатку гранул. Полученную ленту толщиной 1,0-1,2 мм подвергают отжигупри 400+5 С. После отжига ленту деформируют вхолодную, причем в первоми втором проходах величина деформации составляет 10-183, а в последующих проходах - 22-60, причем суммарная степень деформации после последнего промежуточного отжига составляет 75-843.П р и м е р 1, Гранулы сплаваалюминий+183 кремния размером 1-8 ммпомещают в печь порциями по 6 кг инагревают до 480-500 С.При достижении 480-500 С гранулы выдерживалипри данной температуре в течение1-60 мин.Из-за малых размеров (1-8 мм впоперечнике) гранул общепризнаннымиметодами (растяжением, сжатием,кручением и т.д.) невозможно определить процностные и пластическиесвойства гранул.характеристикой, характеризующейкачественное изменение свойств гранул, может, служить макротвердость,которую определяют на прибореИПТпри нагрузке 200 г. Данныеприведены в табл. 1,Как видно из табл. 1, для выравнивания свойств гранул различногоразмера необходимо выдерживать ихпри температуре деформации (т.е,480-500 С) в течение 10-30 мин.Снижение или повышение временивыдержки приводит к различному изменению механических свойств гранулразличного размера, что связано спрохождением в них структурных изменений,После выдержки гранул в течениеразличного времени их прокатываютна стане дуо с диаметром валков170,5 .мм при скорости прокатки2,7 мlмин. Один из валков станаоснащен точечной месдозой, позволяющей замерять величину нормальныхконтактных напряжений.8991 5Выдержка гранул при 480-500в течение 10-30 мин обеспечиваетминимальные значения твердости гранул всех размеров и наименьшиезначения усилия прокатки. Кроме того 5твердость гранул всех размеров,особенно при времени выдержки 2030.мин, становится одинаковой,Это обеспечивает одинаковые условиядеформации гранул всех размеров и 1 Опозволяет получить горячекатануюленту с более стабильными свойствами, цем при времени выдержки ихперед прокаткой менее 10 и более30 мин, 15Полученную горячекатаную лентуопосле отжига при 400 С в тецение1,5 ч подвергают холодной прокаткес различной деформацией за проход,Обеспечение в первых двух проходах 20степени деформации 10-18/ позволяетполуцить допустимую суммарную степень деформации между промежуточными отжигами 55-63, Кроме того,лента в этом случае. характеризуется 25более высокой плоскостностью. Припрокатке ленты с цастными обжатиямив первых двух проходах более 183снижается величина допустимой суммарной степени деформации между отжигами,Это приводит к необходимости проведения большего количества промежуточных отжигов при прокатке фольгитолщиной 0,03 мм. Кроме того, плоскостность такой ленты неудовлетворительна, цто затрудняет дальнейшуюпрокатку, приводя к большому числуобрывов. При прокатке в первых двух прохо дах со степенью деформации 10-18/ происходит выравнивание свойств горячекатаной отожженной ленты. Несмотря на равномерность свойств деформируемых гранул, в горячекатаной ленте имеются различного рода микродефекты (пустоты, микротрещины, раковины), нарушающие целостность материала, Деформация в первых двух проходах со степенью 10-18/ способ 50 ствует дополнительному выравниванию механических свойств ленты и залечиванию микродефектов.Кооме того, в процессе первых двух проходов происходит дальнейшее55 дробление первинных кристаллов кремния, сохранившихся в деформируемом сплаве после горячей прокатки. Деформация с малыми обжатиями позволяет 71 6разрушить кристалл кремния без нарущения целостности материала,В случае высоких деформаций в первых проходах (со степенью более 18-. 20)разрушение первичного кремния происходит более интенсивно, с распространением трещин внутри матрицы о-твердого растворакремния в алюминии. В последующих проходах трещины распространяются на весь объемметалла и снижают допустимую величину суммарной деформации между отжигами. Одновременно в местах наличиямикродефектов, при обжатии сплавав первых проходах со степенью более181, происходит концентрация напряжений и нарушение целостности материала. Деформация со степенью обжатия в первых двух проходах менее10 нецелесообразна, так как приводит к необходимости увеличения числапроходов и тем самым снижает производительность процесса,Влияние режимов обжатия по проходам на величину максимально допустимой суммарной деформации междупромежуточными отжигами приведено втабл.2.Важным параметром, влияющим наразмер кремния в готовои фольге истепень его дисперсности, являетсявеличина степени суммарной деформации, Для получения более мелкодисперсного и равномерного распределения кремния в готовой фольге холодную прокатку после последнего промежуточного прохода (на последнем переходе) осуществляют со степеньюсуммарной деформации 75-844, причемдеформация осуществляется в несколько проходов. уменьшение суммарнэйстепени деформации менее 764 негозволяет добиться равномерногомелкодисперсного распределения кремния, а повышение степени деформацииболее 84/ приводит к разрушению сплава,Согласно известному способу последний переход холодной прокаткиосуществляют с толщины 0,08-0,9 ммдо заданной за один проход, причемсуммарная степень деформации приэтом составляет 51-6 М, Такая дефор,:мация позволяет в некоторой степениизмельчить коагулированные в процес- .се промежуточного отжига кристаллыкремния, но такое измельчение неравномерно. Диспергированию подвергаются лищь наиболее благоприятно ориенТаблица 1 Макротвердость гранул при времени выдержки мин Размергранул,мм 15 0-1 40 60 30 20 10 57,6 47,8 59,7 53,0 57,6 58,1 55,6 57,8 101 63,9 56,0 55,3 54,1 533 1-2 54,5 56,8 55,0 96 68,9 82 64,9 81 . 57 3 81 61,7 58,3 54,8 51,8 . 53,2 56,1 55,2 55,7 53,0 58,4 54,9 53,0 53,9 54,7 59,4 7 89917 тированные по отношению к направлению прокатки кристаллы, так как величина деформации недостаточна для дробления всех кристаллов,Холодная прокатка со степенями деформации 75-84 г позволяет измельчить кристаллы кремния, поскольку постепенное осуществление деформации и с большими величинами позволяет диспергировать кристаллы, 1 О ориентированные менее благоприятно к направлению прокатки.Измельчение частиц кремния позволяет повысить пластичность готовой фольги в отожженном состоянии, что 1 свидетельствует о большем измельчении кремниевой составляющей, 0 равномерности и мелкодисперсности распределения кремниевой составляющей в фольге судят по величине относительного удлинения и разбросам механических свойств.П р и м е р 2. Сплав алюминий- кремний с содержанием кремния 17,5 Ф подвергают грануляции на установке 25 центробежного типа ВИЛС,После сушкио гранулы нагревают до 480-500 С и 1выдерживают в течение 10-30 мин. Затем гранулы прокатывают на стане кварто с диаметром рабочих валков зо 1 8150 мм, Полученную ленту толщиной 1,0-1,2 мм отжигают при 400 С в течение 1,5 ч, после чего подвергают холодной прокатке, причем в первых проходах дефор-. мацию осуществляют со степенью 10- 184, т.е, по следующим режимам: 1,2-1,05-0,9-0,7-0,55 мм, а на последнем переходе со степенью суммарной деформации 75-8 й после последнего промежуточного отжига по следующему режиму: 0,2-0,12-0,07-0,032 мм.Изобретение позволяет снизить усилие прокатки; повысить качество горячекатаной ленты за счет обеспечения стабильности механическихчсвоиств; повысить производительностьроцесса, сократив число промежуточных отжигов, за счет повышения суммарной степени допустимой деформации между промежуточными отжигами. Кроме того, обеспечивается повышение качества фольги за счет измельчения кремния и повышения тем самым относительного удлинения, а также повышение стабильности процесса и выхода годного за счет повышения плоскостности фольги и уменьшения количества обрези.899171 10 Таблица 2 Толщинагорячекатаной Обжатие в Обжатие вовтором проходе, 4 Обжатиев другихпроходах,о Характеристика плоскостности Максимально первомпроходе,о допустимоесуммарноеобжатие 4 ленты,мм.1,0 Хорошая 18 22 е 60 1,0 10 Удовлетворительная 46 22-60 1,0 20 Неудовлет- воритель- ная 42 22-60 Неудовлет- воритель- ная 1,0 21 22-60 Хорошая 1,0 12 Величина максимально-допустимой суммарнойдеформации между промежуточными отжигамиопределяется как величина суммарной деформации, выше которой наблюдается падениемеханических свойств холоднокатаной иотожженной ленты. Примечание. Формула изобретения Составитель Ю. Лямов Редактор Г, Кацалап Техред АБабинеь Корректор А. Дзяткое ее еееееа е Заказ 12009/11 Тираж 841 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М, Раушская наб., д. 4/5е ееее е е ефилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Способ обработки алюминиевоекреме ниевых сплавов, включающий литье гранул, нагрев, горячую прокатку за один проход и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичности фольги путем измельчения кремниевой составляющей, улучшения планшетности и повышения стабильности механических свойств горячекатаной ленты, гранулы выдерживают при температуре горячей прокатки в течение 1 Ое 30 мин, а последующую холодную прокатку осуществляют с частными обжатиями 10- 183 на первых двух проходах и 22- 603 в последующих, причем суммарную деформацию по проходам после последнего промежуточного отжига осуще 4 в ствляют со степенью деформации75-8 МИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 45 1. Авторское свидетельство СССР й 505449, кл. В 21 В 1/40, 1974.