DE102007058225A1 - Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer - Google Patents
Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007058225A1 DE102007058225A1 DE102007058225A DE102007058225A DE102007058225A1 DE 102007058225 A1 DE102007058225 A1 DE 102007058225A1 DE 102007058225 A DE102007058225 A DE 102007058225A DE 102007058225 A DE102007058225 A DE 102007058225A DE 102007058225 A1 DE102007058225 A1 DE 102007058225A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fine
- refining agent
- grain refining
- metallic
- mixer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/076—Use of slags or fluxes as treating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1084—Alloys containing non-metals by mechanical alloying (blending, milling)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1094—Alloys containing non-metals comprising an after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/06—Obtaining aluminium refining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/20—Obtaining alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/22—Obtaining magnesium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines heterogenen Kornfeinungsmittels für metallische Werkstoffe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, das mit diesem Verfahren hergestellte Kornfeinungsmittel und die Verwendung dieses Kornfeinungsmittels in Guss-Erzeugnissen.The The invention relates to a process for producing a heterogeneous grain refining agent for metallic materials with those in the preamble of the claim 1 features, the grain refining agent produced by this method and the use of this grain refining agent in castings.
Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von Vorprodukten, Halbzeugen und Bauteilen aus metallischen Werkstoffen mittels verschiedenster gießtechnischer Verfahren hergestellt wird. Der Begriff „metallischer Werkstoff beizeichnet in diesem Zusammenhang Werkstoffe aus elementarem Metall sowie Metalllegierungen. Dies schließt ebenso Ausgangswerkstoffe für metallische Werkstoffe mit ein, welche einer späteren Umformung unterzogen werden, wie es beispielsweise bei Aluminium- und Magnesiumwerkstoffen der Fall ist.It It is known that a variety of precursors, semi-finished and Components made of metallic materials by means of various casting technology Process is prepared. The term "metallic material indicates in this context materials made of elemental metal as well as metal alloys. This also includes starting materials for metallic materials, which one later Be subjected to forming, as is the case, for example, with aluminum and magnesium materials.
Voraussetzung für die Herstellung hochwertiger Gusserzeugnisse in Form von Vorprodukten, Halbzeugen und Endprodukten ist eine ausreichend hohe Homogenität des Gefüges, welche durch eine sogenannte Kornfeinung erreicht werden kann.requirement for the production of high-quality castings in the form of intermediate products, semi-finished products and end products is sufficiently high Homogeneity of the structure, which by a so-called Grain refining can be achieved.
In der Vergangenheit wurden diesbezüglich umfangreiche Entwicklungen begonnen, jedoch wurde bisher kein effizientes Kornfeinungsmittel für metallische Werkstoffe gefunden, welches die gewünschten Eigenschaften in hinreichendem Maße insbesondere in Bezug auf eine wirtschaftlich effiziente Herstellung hervorruft. Ferner beeinflusst die Kornfeinung, die einem Einbringen von Kleinstpartikeln, die auch Keimbildner genannt werden, eines höher schmelzenden Materials in die Schmelze entspricht, in günstiger Weise das Ausbilden von Kornstrukturen beim Erstarren der Metallschmelze, die zu höheren mechanischen Eigenschaften des Gießerzeugnisses führen. Es kann hierdurch beispielsweise eine höhere Festigkeit und/oder Härte des Gießerzeugnisses erreicht werden.In In the past, there have been extensive developments in this regard but no efficient grain refining agent has been started found for metallic materials, which the desired Properties sufficiently in particular in relation to an economically efficient production. Further influences grain refinement, which is the introduction of very small particles, which are also called nucleating agents, a higher-melting one Material in the melt corresponds, in a favorable manner the formation of grain structures during the solidification of the molten metal, which leads to higher mechanical properties of the cast product to lead. It can, for example, a higher Strength and / or hardness of the cast product be achieved.
Bei Magnesium-Gusswerkstoffen war eine Schmelz-Zugabe derartiger Mittel zur Erzielung einer Kornfeinung bislang wenig erfolgreich. Als Kornfeinungsmittel kam hierbei beispielsweise Zirkonium zum Einsatz, wobei jedoch Al, Si, Mn, Sn, Sb Ni Fe, oder Co nur in begrenzter Menge in der Schmelze enthalten sein dürfen. Als weiteres Kornfeinungsmittel für Magnesiumlegierungen wurde Kohlenstoff C in Form von C6C16 der metallischen Schmelze zugesetzt. Nachteilig ist hierbei die Entstehung von Chlorgas beim Zersetzen des Kornfeinungsmittels, weshalb bei der Schmelzbehandlung aufwendige Schutzmaßnahmen getroffen werden müssen. Als Kornfeinungsmittel für Aluminiumgusslegierungen werden in der Regel Kalium-Titan-Fluorid-, Kalium-Bor-Fluorid-Salze oder Titan-Diborid-Vorlegierungen verwendet, welche eine deutliche kornfeinende Wirkung auf das Gefüge ausüben. Jedoch ist deren Wirkung nicht ausreichend, um an kritischen Stellen von Gussbauteilen ein hinreichend feinkörniges Gefüge zu erzeugen. Um die geforderte Gefügemorphologie zu erhalten, müssen beispielsweise beim Kokillenguss kritische Stellen zusätzlich gekühlt werden, um dort eine schnelle Erstarrung von der Kokillenwand hervorzurufen. Problematisch sind jedoch Bereiche im Inneren großer Bauteile, bei denen keine schnelle Kühlung erfolgen kann. Hier kommt es zu einer langsameren Erstarrung, wobei das Gussgefüge über den Querschnitt des Bauteils starke Inhomogenität aufweist.at Magnesium castings was a melt addition of such agents To achieve a grain refining so far little successful. As a grain refining agent For example, zirconium was used, but Al, Si, Mn, Sn, Sb Ni Fe, or Co contained only in a limited amount in the melt may be. As a further grain refining agent for Magnesium alloys became carbon C in the form of metallic C6C16 Melt added. The disadvantage here is the formation of chlorine gas when decomposing the grain refining agent, therefore, in the melting treatment elaborate protective measures must be taken. As a grain refining agent for aluminum casting alloys usually potassium titanium fluoride, potassium boron fluoride salts or Titanium diboride master alloys used which have a distinct grain refining Have an effect on the structure. However, theirs is Effect insufficient to critical parts of cast components to produce a sufficiently fine-grained microstructure. In order to obtain the required microstructure morphology, must For example, when chill casting critical points in addition be cooled there to a rapid solidification of the Create mold wall. However, areas are problematic in the Inside large components where no fast cooling can be done. Here it comes to a slower solidification, whereby the cast structure over the cross-section of the component has strong inhomogeneity.
Neben der starken Belastung mit Chlorgas im Gießereibereich bei der Verwendung von C6C16, besteht weiterhin die Problematik der Nachweisbarkeit der kornfeinenden Wirkung von Kohlenstoff in der Matrix von Magnesiumlegierungen. Ebenso kann es zu Reaktionen mit den der Schmelze beigegebenen Legierungselementen kommen, welche die kornfeinende Wirkung des Kohlenstoffs wieder aufheben.Next the heavy burden of chlorine gas in the foundry sector the use of C6C16, the problem persists Detectability of the grain refinement effect of carbon in the Matrix of magnesium alloys. Likewise there may be reactions with come to the melt added alloying elements, which to neutralize the grain refining effect of carbon.
Aufgrund der Wechselwirkung mit anderen Legierunselementen konnte auch Zirkonium nur bei einigen Magnesiumlegierungen seine kornfeinende Wirkung entfalten. Nachteilig ist zudem der hohe Preis von Zirkonium, welcher einen wirtschaftlichen Einsatz als Kornfeinungsmittel erschwert.by virtue of The interaction with other alloying elements could also be zirconium only with some magnesium alloys its grain-refining effect unfold. Another disadvantage is the high price of zirconium, which an economic use as grain refining difficult.
Übrige Legierungselemente für Magnesiumlegierungen wie Ca, Mn und Al sind hinsichtlich der Konzentration, der Wechselwirkungen mit anderen Legierungskomponenten und der Variationsmöglichkeiten der Gießparameter nur in geringen Mengen oder gar nicht einsetzbar. Ein Einsatz dieser Elemente als Kornfeinungsmittel ist daher nur bedingt möglich.Rest Alloying elements for magnesium alloys such as Ca, Mn and Al are in terms of concentration, interactions with other alloying components and variations the casting parameters only in small quantities or not at all used. One use of these elements as grain refining agents is therefore only conditionally possible.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass alle bisher bekannten Kornfeinungsmittel nicht generell, sondern nur bei bestimmten metallischen Werkstoffen unter einer komplexen Abhängigkeit einsetzbar sind.In summary can be noted that all previously known grain refining agents not in general, but only for certain metallic materials can be used under a complex dependency.
Weiterhin sind derartige Kornfeinungsmittel nur in abgestimmter Konzentration im metallischen Werkstoff einsetzbar, um ihre kornfeinende Wirkung entfalten zu können. In diesem Zusammenhang unterliegen diese teilweise den Wechselwirkungen mit den Komponenten der metallischen Werkstoffe, wodurch die Variationsmöglichkeiten der übrigen Gießparameter stark eingeschränkt werden.Farther Such grain refiners are only in tuned concentration Can be used in metallic material to develop their grain-refining effect to be able to. In this context, they are partially subject the interactions with the components of the metallic materials, whereby the variation possibilities of the remaining ones Casting parameters are severely limited.
Es existiert bereits ein Ansatz, welcher es vorsieht, Kornfeinungsmittel durch mechanisches Legieren diverser Pulver mit Hilfe einer Kugelmühle zu erzeugen. Hierbei werden Karbide oder Nitride als Kornfeinungsmittel für Magnesiumlegierungen vorgeschlagen, welche mit Magnesium-Pulvern einem Mahlvorgang unterworfen und dabei mechanisch legiert werden. Der Einsatz von Planeten-Kugelmühlen beschränkt sich aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Mahlbehälter nur auf den Labormaßstab.There is already an approach that provides grain refining means by mechanically alloying various powders with the aid of a ball mill produce. Here, carbides or nitrides are proposed as grain refining agents for magnesium alloys, which are subjected to grinding with magnesium powders and thereby mechanically alloyed. The use of planetary ball mills limited due to the high peripheral speeds of the grinding container only on the laboratory scale.
Industrielle Kugelmühlen hingegen ermöglichen zwar prinzipiell auch ein mechanisches Legieren von Pulvern, benötigen aber für einen äquivalenten Energieeintrag zur Herstellung des Kornfeinungsmittels wesentlich längere Mahldauern. Dies ist wiederum verbunden mit einem erhöhten Verschleiß der Mühlen und Mahlkörper, was wiederum zu hohen Wartungskosten der Maschinen führt.industrial In contrast, ball mills, in principle, allow also a mechanical alloying of powders, but require for an equivalent energy input for production of grain refining agent significantly longer milling times. This in turn is associated with increased wear of the mills and grinding media, which in turn leads to high maintenance costs Machines leads.
In
In
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kornfeinungsmittels für Giesschmelze, ein Kornfeinungsmittel und damit herzustellende Werkstoffe vorzuschlagen, die eine wirtschaftliche Herstellung des Kornfeinungsmittels und gleichermaßen eine weitere Verbesserung der Kornfeinungseigenschaften ermöglichen. Ferner soll keine Agglomeration, das heißt Vergrößerung der Partikel durch die erfindungsgemäßen Mittel, auftreten.Of the Invention is based on the object, a process for the preparation a grain refining agent for foundry melt, a grain refining agent and to propose materials to be produced which are economically viable Preparation of the grain refining agent and alike one allow further improvement of grain refining properties. Furthermore, no agglomeration, ie enlargement of the Particles by the means according to the invention occur.
Dadurch, dass bei einem Verfahren zur Herstellung eines heterogenen Kornfeinungsmittels für metallische Werkstoffe, insbesondere für die Schmelzzugabe zur Herstellung von Erzeugnissen aus metallischen Werkstoffen mit Hilfe von Gießverfahren, bei dem Fein-Partikel eines ersten feinkörnigen Materials, welches eine höhere Schmelztemperatur als die der Schmelze aufweist, zusammen mit einem metallischen Pulver eines wenigstens zweiten feinkörnigen Materials solange einem gemeinsamen mechanischen Mahlvorgang in einem Mischwerk mit mechanisch bewegten Mischmitteln unterworfen werden, bis die Fein-Partikel des ersten feinkörnigen Materials mit dem metallischen Pulver des zweiten feinkörnigen Materials benetzt sind, in einem ersten Schritt wenigstens zwei feinkörnige Materialien in das Mischwerk eingegeben werden, in einem zweiten Schritt die Luft in dem Mischwerk durch ein chemisch inertes Schutzgas oder Schutzgasgemisch ersetzt wird, in einem dritten Schritt das Mischwerk in Gang gesetzt wird, in einem vierten Schritt das Mahlwerk zum Erzeugen einer relativ hohen Energiezufuhr zu dem zu vermahlenden Pulvergemisch angeregt wird und in einem fünften Schritt eine vorbestimmte Zeitdauer abgezählt wird, bis in einem sechsten Schritt das Mischwerk angehalten wird, ist es möglich, innerhalb einer relativ kurzen Zeitdauer ein Kornfeinungsmittel mit geforderten Eigenschaften zu erhalten.Thereby, that in a process for producing a heterogeneous grain refining agent for metallic materials, in particular for the addition of melt for the manufacture of articles of metallic materials Help of casting process, in which fine particles of a first fine-grained material, which has a higher melting temperature as that of the melt, along with a metallic powder an at least second fine-grained material as long a common mechanical grinding process in a mixing plant with mechanical moving mixing agents are subjected to the fine particles of the first fine-grained material with the metallic one Powders of the second fine-grained material are wetted, in a first step at least two fine-grained materials entered in the mixer, in a second step the Air in the mixer by a chemically inert inert gas or Inert gas mixture is replaced, in a third step, the mixer is set in motion, in a fourth step, the grinder for Generating a relatively high energy input to the milled Powder mixture is stimulated and in a fifth step a predetermined period of time is counted until in a sixth Step the mixer is stopped, it is possible within a relatively short period of time, a grain refining agent with required properties.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die im ersten Schritt in das Mischwerk eingegebene feinkörnige Materialien in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zueinander vermischt. Das Mischungsverhältnis ist vorteilhafterweise so gewählt, dass eine möglichst vollständige Dispersion der beteiligten feinkörnigen Materialien erfolgen kann.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention are in ers th step input into the mixer fine-grained materials mixed in a predetermined mixing ratio to each other. The mixing ratio is advantageously chosen so that as complete as possible dispersion of the fine-grained materials involved can take place.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das erste feinkörnige Material ein im Wesentlichen beliebiges metallisches oder nichtmetallisches Material mit einem höheren Schmelzpunkt, als der Schmelzpunkt der Schmelze. Es ist möglich, dass das erste feinkörnige Material nichtmetallisch ist und dieses erste, nichtmetallische feinkörnige Material ein keramisches Material ist. Ferner kann das keramische Material eine nichtoxidische oder oxidische Keramik sein. Es erfolgt dennoch eine wirksame Umhüllung der Keimbildner mit dem metallischen Material des zweiten beteiligten Pulvers, welches aus einem passenden, in der Schmelze auflösbaren Metall oder einer Metalllegierung bestehen kann oder in einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen gleich dem Material der Schmelze ist.In Yet another advantageous embodiment of the invention Process is essentially the first fine-grained material any metallic or non-metallic material having a higher melting point than the melting point of the melt. It is possible that the first fine-grained material is nonmetallic and this first, nonmetallic fine-grained Material is a ceramic material. Furthermore, the ceramic material a non-oxide or oxidic ceramic. It still happens an effective coating of the nucleating agent with the metallic Material of the second powder involved, which consists of a suitable, melt dissolvable metal or a metal alloy may exist or in an advantageous further embodiment the process of the invention substantially is equal to the material of the melt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt das Kornfeinungsmittel einem Verfestigen oder sogenanntem Konsolidieren durch Presskrafteinwirkung ausgesetzt und dies wird vorteilhaft durch die Presskrafteinwirkung beim Strangpressen oder in einer Pressform ausgeführt. Hierdurch erfolgt keine Agglomeration, das heißt keine Verschmelzung der metallischen Partikel mit den darin eingeschlossenen Partikeln des Keimbildners unter einander. Die abgelängten Strangpressstücke oder in Pressformen gepressten sogenannten Pellets lassen sich besser lagern, transportieren und zum Beigeben in eine Schmelze handhaben.In a further advantageous embodiment of the invention Process is in an additional process step the grain refining agent is solidifying or so-called consolidating subjected by pressing force and this will be advantageous by the pressing force effect during extrusion or in a Mold executed. This does not agglomerate, that means no fusion of the metallic particles with the trapped particles of the nucleating agent under each other. The cut extruded pieces or in pressed molds pressed so-called pellets can be better store, transport and handle for adding to a melt.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das erste, als Keimbildner agierende feinkörnige Material Abmessungen zwischen mm und 10 μm auf. Im Gegensatz zu oben beschriebenen bekannten Kornfeinungsmitteln, die bei einer unterhalb einer unteren Größengrenze für Keimbildner von 1 μm liegenden Abmessung eine nachlassende Kornfeinungswirkung feststellen lassen, bewirkt das erfindungsgemäß hergestellte Kornfeinungsmittel auch bei Abmessungen der Keimbildnerpartikel im Nanometer-Bereich eine sehr gute Kornfeinungswirkung und ermöglicht so eine erweiterte Einflussnahme auf die Eigenschaften einer mit dem erfindungsgemäßen Kornfeinungsmittel veredelten Schmelze in Bezug auf ihre Fließeigenschaften und durch die Kornausbildung erreichbaren mechanischen Eigenschaften eines fertigen Guss-Erzeugnisses.In Yet another advantageous embodiment of the invention Method has the first, acting as a nucleating fine-grained Material dimensions between mm and 10 μm. In contrast to known grain refining agents described above, which in a below a lower limit of size for Nucleating agent of 1 micron lying dimension a decreasing Determine grain refining effect causes the invention produced Grain refining agent also with dimensions of the nucleating agent particles in the nanometer range a very good grain refining effect and allows so an extended influence on the properties of a The grain refining agent according to the invention refined Melt in terms of their flow properties and through the grain formation achievable mechanical properties of a finished cast product.
Das zweite feinkörnige Material weist vorzugsweise Abmessungen zwischen 20 μm und 60 μm auf. Die wesentlich kleineren Partikel des Keimbildners werden beim Mahlen mechanisch in das plastisch verformbare Material des metallischen Pulvers eingebracht, sodass eine Vielzahl von Keimbildner-Partikeln in ein metallisches Pulverpartikel eingebracht wird.The second fine-grained material preferably has dimensions between 20 microns and 60 microns. The much smaller ones Particles of the nucleating agent mechanically become plastic during milling deformable material of the metallic powder introduced so that a plurality of nucleating agent particles in a metallic powder particle is introduced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Energiezufuhr zu den Partikeln des Mahlgemischs mechanisch durch Reibung des Mahlgemischs infolge der Mischerbewegung der mechanisch bewegten Mischmitteln. Die Bewegung der Mischmitteln verknetet das Pulvergemisch und erzeugt Reibung sowohl an der Oberfläche der Mischteile und Wandungen des Mischwerkes als auch unter den Teilchen selbst, die zur Umwandlung der mechanischen Bewegungsenergie in Wärmeenergie führt, welche hierdurch genau dort entsteht, wo sie benötigt wird, nämlich an den Oberflächen der Fein-Partikel.In a further advantageous embodiment of the invention Process, the energy is supplied to the particles of the milling mixture mechanically by friction of the grinding mixture due to the mixer movement the mechanically moving mixing means. The movement of the mixing means kneads the powder mixture and creates friction both on the surface the mixing parts and walls of the mixer as well as under the Particles themselves, which convert the mechanical kinetic energy resulting in heat energy, which thereby exactly It is where it is needed, namely the surfaces of the fine particles.
Die Steuerung der Energiezufuhr zu den Partikeln des Mahlgemischs ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe einer Bewegungsgeschwindigkeits- oder einer Drehzahlvorgabe und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeits- oder Drehzahlsteuerung der mechanisch bewegten Mischmitteln des Mischwerks ausgeführt. Die Erfassung der Bewegung der Mischmittel kann für ein bestimmtes Mischwerk und ein bestimmtes Gemisch einer bestimmten Gemisch-Menge experimentell ermittelt sein.The Control of the energy supply to the particles of the grinding mixture is in an advantageous embodiment of the invention Method using a movement speed or a Speed specification and / or a movement speed or speed control performed the mechanically moving mixing means of the mixing plant. The detection of the movement of the mixing agent can for a particular mixer and a particular mixture of a particular one Mixture amount be determined experimentally.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Steuerung der Energiezufuhr zu den Partikeln des Mahlgemisches mit Hilfe einer Temperaturvorgabe und/oder einer Temperatursteuerung ausgeführt, wodurch im Vergleich zur vorherigen, bewegungsbezogenen Messgröße eine wesentlich direktere Messgröße herangezogen wird.In a further advantageous embodiment of the invention Method is controlling the energy input to the particles the milling mixture by means of a temperature specification and / or a Temperature control performed, which compared to previous, movement-related measurand one much more direct measure is used.
Die vorbestimmte Zeitdauer der mechanischen und energetischen Einwirkung auf das Gemisch der wenigstens zwei feinkörnigen Materialien liegt im Wesentlichen in der Größenordnung von 5 bis 30 Minuten. Hier zeigt sich einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, in kurzen Produktionszyklen, und daher wirtschaftlich vorteilhaft, ein höchst wirksames Kornfeinungsmittel herstellen zu können.The predetermined period of mechanical and energetic action on the mixture of at least two fine-grained materials essentially on the order of 5 to 30 minutes. Here one of the main advantages of the according to the invention, in short production cycles, and therefore economically advantageous, a highly effective To be able to produce grain refining agent.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das erste feinkörnige Material und das zweite feinkörnige Material so gewählt, dass sie miteinander in eine chemische Reaktion treten.In Yet another advantageous embodiment of the invention Process is the first fine-grained material and the second fine-grained material chosen so that they together enter into a chemical reaction.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen bei einem Kornfeinungsmittel, insbesondere einem heterogenen Kornfeinungsmittel für metallische Werkstoffe für die Schmelzzugabe zur Herstellung von Erzeugnissen aus metallischen Werkstoffen mit Hilfe von Gießverfahren, bei dem Fein-Partikel eines ersten feinkörnigen Materials, welches eine höhere Schmelztemperatur als die der Schmelze aufweist und als ein Keimbildner vorgesehen ist, zusammen mit einem metallischen Pulver eines wenigstens zweiten feinkörnigen Materials solange einem gemeinsamen mechanischen Mahlvorgang in einem Mischwerk mit mechanisch bewegten Mischmitteln unterworfen werden, bis die Fein-Partikel des ersten feinkörnigen Materials mit dem metallischen Pulver des zweiten feinkörnigen Materials benetzt sind, die Fein-Partikel des als Keimbildner vorgesehenen Materials Abmessungen zwischen 1 nm und 10 μm auf, wobei das zweite feinkörnige Material in einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung Abmessungen zwischen 20 μm und 60 μm aufweist.To Another aspect of the present invention, in a Grain refining agent, in particular a heterogeneous grain refining agent for Metallic materials for the addition of melt for the production of articles of metallic materials by means of casting, in the fine particle of a first fine-grained material, which has a higher melting temperature than that of the melt and is provided as a nucleating agent, together with a metallic one Powder of at least second fine-grained material as long as a common mechanical grinding in a mixer be subjected to mechanically agitated mixing means until the Fine particles of the first fine-grained material with the metallic powder of the second fine-grained material are wetted, the fine particles of the intended as a nucleating agent Material dimensions between 1 nm and 10 microns, where the second fine-grained material in an advantageous Embodiment of the present invention Dimensions between 20 microns and 60 microns.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stehen die in das Mischwerk eingegebene feinkörnige Materialien in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zueinander.In a preferred embodiment of the present invention the fine-grained materials fed into the mixer in a predetermined mixing ratio to each other.
Das erste feinkörnige Material ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein im Wesentlichen beliebiges metallisches oder nichtmetallisches Material mit einem höheren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt der Schmelze, welches in einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung nichtmetallisch ist und ferner in einer noch weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein keramisches Material ist.The First fine-grained material is in a further preferred Embodiment of the present invention, a substantially arbitrary metallic or non-metallic material with a higher Melting point as the melting point of the melt, which in a advantageous further embodiment is non-metallic and further in a still further embodiment of the present invention a ceramic material is.
Das keramische Material kann eine nichtoxidische oder oxidische Keramik sein, wobei das zweite feinkörnige Material vorzugsweise im Wesentlichen gleich dem Material der Schmelze ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass dieses zweite Material unmittelbar nach Beigabe des Kornfeinungsmittels in eine Schmelze schmilzt und nahtlos in die Schmelze übergeht, wodurch die Partikel des Keimbildners sich sofort in dem Metall oder Metalllegierung der Schmelze befinden und bereits vorher mit ihm benetzt gewesen sind.The Ceramic material can be a non-oxide or oxidic ceramic be, wherein the second fine-grained material is preferably is substantially equal to the material of the melt. This is ensures that this second material immediately melts after addition of the grain refining agent in a melt and seamlessly merges into the melt, eliminating the particles of the nucleating agent immediately in the metal or metal alloy the melt and have been previously wetted with him.
Entsprechend einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung ist ein Kornfeinungsmittel vorgeschlagen, das mit den oben beschriebenen Verfahrens-Schritten hergestellt ist.Corresponding Another aspect of the present invention is a grain refining agent proposed that with the method steps described above is made.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung des oben beschriebenen Kornfeinungsmittels, das mit den oben beschriebenen Verfahrenschritten hergestellt ist, zur Beigabe in eine metallische Schmelze vorgeschlagen.To Yet another aspect of the present invention is a use of the grain refining agent described above, with the above-described Process steps is prepared for addition to a metallic Melt proposed.
Ferner nach noch einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung sind Guss-Erzeugnisse vorgeschlagen, die unter Beimischung der nach oben beschriebenen Verfahrensschritten hergestellten Kornfeinungsmittels hergestellt sind.Further According to yet another aspect of the present invention are cast products proposed, with the admixture of the above described Process steps produced grain refining agent produced are.
Darüber hinaus ist nach noch einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung ein Dispersionswerkstoff vorgeschlagen, der aus Partikeln wenigstens zweier verschiedener Werkstoffe, die als abwechselnd benachbart angeordnete Kleinstpartikel des jeweiligen Werkstoffs die heterogene Materialstruktur des Dispersionswerkstoffs ausbilden, besteht, bei dem als wenigstens einziges Kleinstpartikel ein erfindungsgemäßes heterogenes Kornfeinungsmittel nach einem der vorhergehend beschriebenen Aspekte und Ausgestaltungen verwendet ist.About that In addition, according to yet another aspect of the present invention proposed a dispersion material consisting of particles of at least two of different materials arranged as alternately adjacent Tiny particles of the respective material, the heterogeneous material structure of the material Forming of the dispersion material, consists in which as at least single smallest particle an inventive heterogeneous grain refining agent according to one of the previously described Aspects and configurations is used.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Zusammensetzungen der übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the compositions of the others, in the subclaims, features.
Das Anwendungsspektrum des erfindungsgemäßen Kornfeinungsmittels erstreckt sich über alle gießtechnischen Verfahren. Insbesondere eignet es sich ausgezeichnet für Anwendungen zu gießtechnischen Erzeugung großvolumiger und dickwandiger Bauteile, wie beispielsweise Motorblöcke oder Getriebegehäuse. Ebenso kann das erfindungsgemäße Kornfeinmittel für die Herstellung von Strangguß-Vorprodukten angewandt werden, welche Ausgangsmaterialien für Knetlegierungen darstellen.The Application spectrum of the grain refining agent according to the invention extends over all casting processes. In particular, it is excellent for applications to casting technical production large volume and thick-walled components, such as engine blocks or Gearbox. Likewise, the grain fining agent according to the invention for the production of continuous casting precursors which are starting materials for wrought alloys represent.
Insbesondere bei hoch belasteten Aluminiumbauteilen, wie es im Aggregatbau der Fall ist, bewirkt eine Kornfeinungsbehandlung neben der Homogenisierung des Gussgefüges bereits beim Vergießen der Schmelze eine Verbesserung der Fließfähigkeit. Auf diese Weise könnten auch bislang schwer gießbares Legierungen auf AlCu-Basis, AL-Legierungen mit sehr niedrigem Siliziumgehalt sowie übereutektische Al-Siliziumlegierungen für komplizierte und gleichzeitig hoch belastete Bauteile nutzbar gemacht werden.Especially in heavily loaded aluminum components, as in the aggregate of the Case is a grain refining treatment in addition to the homogenization the cast structure already during casting of the melt an improvement of the flowability. To this Wise could also previously difficult to cast alloys AlCu-based, very low silicon AL alloys and hypereutectic Al-silicon alloys for complicated and simultaneous highly loaded components can be utilized.
Die vorangehenden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind lediglich beispielhaft und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend auszulegen. Die vorliegende Erfindungslehre kann leicht auf andere Anwendungen übertragen sein. Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels ist zur Veranschaulichung vorgesehen und nicht, um den Schutzbereich der Patentansprüche einzuschränken. Viele Alternativen, Modifikationen und Varianten sind für einen durchschnittlichen Fachmann offensichtlich, ohne dass er hierfür den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen müsste, der in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.The foregoing embodiments of the present invention are merely exemplary in nature and are not to be construed as limiting the present invention. The present invention may easily be transferred to other applications. The description of the embodiment is provided for illustration and not to limit the scope of the claims. Many alternatives, modifications and variations will be apparent to one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the present invention as set forth in US following claims is defined.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 03/033750 [0013] WO 03/033750 [0013]
- - WO 03/095689 [0013] WO 03/095689 [0013]
- - DE 102004031367 A1 [0014] DE 102004031367 A1 [0014]
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007058225A DE102007058225A1 (en) | 2007-12-03 | 2007-12-03 | Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007058225A DE102007058225A1 (en) | 2007-12-03 | 2007-12-03 | Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007058225A1 true DE102007058225A1 (en) | 2009-06-04 |
Family
ID=40585935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007058225A Withdrawn DE102007058225A1 (en) | 2007-12-03 | 2007-12-03 | Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007058225A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103252476A (en) * | 2013-04-25 | 2013-08-21 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | Casting method of thin section casting |
CN103586425A (en) * | 2013-10-30 | 2014-02-19 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | Engine cylinder block cast casting method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2209345A (en) * | 1987-09-03 | 1989-05-10 | Alcan Int Ltd | Making aluminium metal-refractory powder composite by milling |
EP0534164A2 (en) * | 1991-08-28 | 1993-03-31 | Hitachi, Ltd. | Heat-resistant nitride dispersion strengthened alloys |
WO2003033750A1 (en) | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Groupe Minutia Inc. | Grain refining agent for cast aluminum products |
WO2003095689A1 (en) | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Groupe Minutia Inc. | Grain refining agent for cast magnesium products |
DE102004031367A1 (en) | 2004-06-28 | 2006-02-02 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Process for producing a grain refining agent for metallic materials, grain refining agent and metal or metal alloying material |
-
2007
- 2007-12-03 DE DE102007058225A patent/DE102007058225A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2209345A (en) * | 1987-09-03 | 1989-05-10 | Alcan Int Ltd | Making aluminium metal-refractory powder composite by milling |
EP0534164A2 (en) * | 1991-08-28 | 1993-03-31 | Hitachi, Ltd. | Heat-resistant nitride dispersion strengthened alloys |
WO2003033750A1 (en) | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Groupe Minutia Inc. | Grain refining agent for cast aluminum products |
WO2003095689A1 (en) | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Groupe Minutia Inc. | Grain refining agent for cast magnesium products |
DE102004031367A1 (en) | 2004-06-28 | 2006-02-02 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Process for producing a grain refining agent for metallic materials, grain refining agent and metal or metal alloying material |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103252476A (en) * | 2013-04-25 | 2013-08-21 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | Casting method of thin section casting |
CN103252476B (en) * | 2013-04-25 | 2015-12-02 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | A kind of casting method of thin-section casting |
CN103586425A (en) * | 2013-10-30 | 2014-02-19 | 吴江市液铸液压件铸造有限公司 | Engine cylinder block cast casting method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3181711B1 (en) | Aluminium alloy containing scandium for powder metallurgy technologies | |
DE102005052470B3 (en) | Making composite molding material precursor containing fine metallic matrix phase and reinforcing phase, extrudes molten metal powder and reinforcing matrix together | |
WO2006072586A2 (en) | Metallic powder mixtures | |
WO2000006327A2 (en) | Method for producing components by metallic powder injection moulding | |
EP2185738B1 (en) | Production of alloys based on titanium aluminides | |
DE102019130108B4 (en) | Method for producing an aluminum casting and aluminum casting produced thereby | |
EP3366389A1 (en) | Composites with very high wear resistance | |
EP2046520A1 (en) | Metallic powder mixtures | |
DE102015115963A1 (en) | Method and apparatus for the additive production of a shaped body from a metallic material mixture | |
DE102011120988A1 (en) | Planar semifinished product of aluminum alloy matrix composite having boron carbide-particles, useful for manufacturing a plate, comprises boron carbide particles-containing layers, and a matrix-forming aluminum alloy comprising silicon | |
DE2828308A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF TITANIUM CARBIDE TUNGSTEN CARBIDE HARD MATERIALS | |
DE60224528T2 (en) | COLD STEEL | |
DE19640788C1 (en) | Coating powder used e.g. in thermal spraying | |
WO2008006801A1 (en) | Metallic powder mixtures | |
EP1412113B1 (en) | Sinter metal parts with homogeneous distribution of non-homogeneously melting components and method for the production thereof | |
EP2183067B1 (en) | Molding compound and method for producing a molding compound | |
DE102007058225A1 (en) | Producing heterogeneous grain-refining agent for metallic materials such as melt-admixture for the production of products by casting process, comprises introducing two fine-grain materials in a mixer, and introducing the air into the mixer | |
EP1281459B1 (en) | Process for thixo injection molding for making metal components | |
EP1611980A1 (en) | Process for producing a grain refiner for metals, grain refiner and metal or metal alloy | |
DE102006005225B3 (en) | Hard, strong, biocompatible titanium-based material, useful for producing medical implants, contains titanium carbide, boride and/or silicide in dispersoid form | |
DE102011120540B4 (en) | Production of a sintering powder and sintered body | |
DE102007058976A1 (en) | Process to fabricate a metal form component by laser build-up of low carbon metal powder lasers | |
WO2021190821A1 (en) | Method and device for manufacturing a particle-reinforced composite-material component | |
DE2161453A1 (en) | Friction coating - for brakes and clutches | |
DE102019207389A1 (en) | Method for the additive and / or generative production of a component and a motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20140902 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |