EP0676479A1 - Aluminium alloys containing bismuth, cadmium, indium and/or lead in a very finely dispersed state and process for manufacturing these alloys - Google Patents
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- EP0676479A1 EP0676479A1 EP95420087A EP95420087A EP0676479A1 EP 0676479 A1 EP0676479 A1 EP 0676479A1 EP 95420087 A EP95420087 A EP 95420087A EP 95420087 A EP95420087 A EP 95420087A EP 0676479 A1 EP0676479 A1 EP 0676479A1
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
Abstract
Description
L'invention concerne les alliages d'aluminium contenant à l'état très finement dispersé des métaux présentant une très faible solubilité dans l'aluminium solide tels Bi, Cd, In et/ou Pb ainsi que leur procédé de solidification.The invention relates to aluminum alloys containing in the very finely dispersed state metals having very low solubility in solid aluminum such as Bi, Cd, In and / or Pb as well as their solidification process.
Depuis de nombreuses années, l'évolution des connaissances et des techniques a conduit à la mise au point et à la commercialisation d'alliages d'aluminium présentant des performances de plus en plus élevées. Cette élévation des performances s'est faite, en particulier, en définissant des fourchettes de composition de ces alliages de plus en plus étroites et ciblées, y compris en y incorporant des éléments chimiques à de très faibles teneurs également en fourchette de composition très étroite.For many years, the evolution of knowledge and techniques has led to the development and marketing of aluminum alloys with increasingly high performance. This increase in performance has been achieved, in particular, by defining the ranges of composition of these alloys which are increasingly narrow and targeted, including by incorporating therein chemical elements at very low contents also in the range of very narrow composition.
A titre d'exemple extrême de cette évolution, on peut citer l'aluminium raffiné destiné à la fabrication de condensateurs électrolytiques, dont les performances ont pu être très notablement améliorées en y incorporant, à l'état de "traces" (fractions de ppm, ou ppm) certains éléments tels que le Bismuth, le Cadmium, l'Indium et/ou le Plomb.As an extreme example of this development, mention may be made of refined aluminum intended for the manufacture of electrolytic capacitors, the performance of which has been very significantly improved by incorporating therein, in the form of "traces" (fractions of ppm , or ppm) certain elements such as Bismuth, Cadmium, Indium and / or Lead.
Des exemples de l'action très favorable de tels dopages, en traces de ces métaux, sont décrits dans de nombreux documents et notamment :
J 53 114059 (SHOWA AL)
J 54 043563 (SHOWA AL)
J 57 057856 (SHOWA AL)
J 57 110646 (SUMITOMO AL et TOYO)
J 63 288008 (SUMITOMO LIGHT METALS), ou encore
J 01 128419 (SUMITOMO LIGHT METALS).Examples of the very favorable action of such dopings, in traces of these metals, are described in numerous documents and in particular:
J 53 114059 (SHOWA AL)
J 54 043563 (SHOWA AL)
J 57 057856 (SHOWA AL)
J 57 110 646 (SUMITOMO AL and TOYO)
J 63 288008 (SUMITOMO LIGHT METALS), or
J 01 128419 (SUMITOMO LIGHT METALS).
Ces brevets, bien que définissant de façon assez large les dopages souhaitables, ne précisent pas la façon pratique de les réaliser, ni même les gammes de teneurs préférées, pratiquement très étroites.These patents, although fairly broadly defining the desirable dopings, do not specify the practical way of carrying them out, nor even the preferred, practically very narrow ranges of contents.
La façon universelle de pratiquer de telles additions, très faibles et très précises, en éléments favorables à l'utilisation finale du métal, consiste en l'addition, la fusion, et la dispersion d'alliages-mères contenant ces éléments favorables dans le bain d'alliage d'aluminium liquide que l'on souhaite optimiser, en quantités telles que la teneur finale du métal fondu en éléments favorables soit dans une fourchette considérée comme optimale.The universal way of practicing such additions, very small and very precise, in elements favorable to the final use of the metal, consists in the addition, the fusion, and the dispersion of master alloys containing these favorable elements in the bath. of liquid aluminum alloy which it is desired to optimize, in quantities such that the final content of molten metal in favorable elements is within a range considered to be optimal.
Dans le cas particulier de l'addition à l'aluminium de métaux appartenant au groupe formé par le Bismuth, le Cadmium, l'Indium et le Plomb, en quantités n'excédant pas 10 parties par million dans l'alliage final, la demanderesse a constaté que cette façon universelle de procéder, en utilisant les alliages-mères disponibles dans le commerce, même très purs, conduisait à des résultats erratiques et extrêmement dispersés, non compatibles avec une optimisation des propriétés finales demandées au produit ainsi élaboré.In the particular case of the addition to the aluminum of metals belonging to the group formed by Bismuth, Cadmium, Indium and Lead, in amounts not exceeding 10 parts per million in the final alloy, the applicant found that this universal way of proceeding, using the mother alloys available on the market, even very pure, led to erratic and extremely dispersed results, not compatible with an optimization of the final properties required of the product thus produced.
En examinant les raisons qui pouvaient expliquer une telle variabilité excessive des résultats, la demanderesse a constaté que l'origine majeure pouvait en être une homogénéité de composition très insuffisante des alliages-mères utilisés.By examining the reasons which could explain such an excessive variability of the results, the Applicant has found that the major origin could be a very insufficient homogeneity of composition of the mother alloys used.
D'une façon générale, ces alliages-mères disponibles commercialement sont obtenus par solidification naturelle en lingotières de l'alliage-mère fondu, de façon à obtenir des pièces moulées utilisables pour la correction de composition souhaitée. Ces pièces moulées sont le plus souvent présentées sous forme de plaques moulées d'une épaisseur de quelques centimètres, éventuellement fractionnables, ou de lingotins de quelques centaines de grammes.Generally, these commercially available master alloys are obtained by natural solidification in molds of the molten master alloy, so as to obtain molded parts which can be used for correcting the desired composition. These molded parts are most often presented in the form of molded plates with a thickness of a few centimeters, possibly separable, or ingots of a few hundred grams.
Mais un examen attentif de ces produits par la demanderesse a montré que les métaux d'apport lourds tels que le Bismuth, le Cadmium, l'Indium et le Plomb à bas point de fusion, très peu solubles dans l'aluminium solide, et très denses, y étaient anormalement répartis de façon très hétérogène, et le plus souvent présents sous forme de globules ou cristaux de taille supérieure à 20 micromètres et parfois supérieure à 1 mm.However, a careful examination of these products by the applicant has shown that heavy filler metals such as Bismuth, Cadmium, Indium and Lead with low melting point, very poorly soluble in solid aluminum, and very dense, they were abnormally distributed in a very heterogeneous way, and most often present in the form of globules or crystals of size greater than 20 micrometers and sometimes greater than 1 mm.
Il était alors raisonnable de penser que de tels globules ou cristaux de forte taille et très denses pouvaient restés piégés de par leur densité en fond de four d'élaboration, et que la faible surface spécifique de gros globules ou cristaux de métal d'apport ainsi sédimentés pouvait entraîner une très faible vitesse de dissolution et de diffusion de ces métaux d'apport denses dans le bain d'alliage d'aluminium liquide beaucoup moins dense, conduisant par là-même à des teneurs finales en ces métaux très erratiques et dispersées.It was then reasonable to think that such large and very dense globules or crystals could have remained trapped by their density at the bottom of the processing furnace, and that the small specific surface of large globules or crystals of filler metal thus sedimented could cause a very low rate of dissolution and diffusion of these dense filler metals in the bath of much less dense liquid aluminum alloy, thereby leading to final contents of these very erratic and dispersed metals.
Le problème à résoudre était donc d'élaborer des alliages-mères contenant du Bismuth, du Cadmium, de l'Indium et/ou du Plomb dans lesquels ces éléments denses et peu solubles dans l'aluminium seraient très finement dispersés dans la matrice d'Aluminium, et de façon très homogène dans l'ensemble du volume.The problem to be solved was therefore to develop master alloys containing Bismuth, Cadmium, Indium and / or Lead in which these dense elements and poorly soluble in aluminum would be very finely dispersed in the matrix of Aluminum, and very homogeneously throughout the volume.
Or, si l'on considère les diagrammes de phase des alliages binaires Al-Bi, Al-Cd, Al-In et Al-Pb, rassemblés sur les figures 1a, 1b, 1c, 1d, on constate que ces diagrammes présentent de très fortes analogies, et qu'en conséquence Bi, Cd, In et Pb forment un groupe très particulier et très homogène d'éléments d'alliage de l'Aluminium.However, if we consider the phase diagrams of the binary alloys Al-Bi, Al-Cd, Al-In and Al-Pb, collected in Figures 1a, 1b, 1c, 1d, we see that these diagrams have very strong analogies, and that consequently Bi, Cd, In and Pb form a very particular and very homogeneous group of elements of alloy of Aluminum.
Le point essentiel qui expliquerait en grande partie les difficultés pratiques rencontrées est que les alliages de l'Aluminium avec ces métaux très peu solubles à l'état solide présentent une lacune de miscibilité à l'état liquide (zone indiquée (L1) + (L2) sur ces diagrammes), ce qui implique que les alliages-mères habituels de l'aluminium avec ces métaux sont forcément diphasiques et hétérogènes à l'état solidifié, et comportant forcément des zones très riches en métaux d'addition, donc très pauvres en aluminium.The essential point which would explain to a large extent the practical difficulties encountered is that the alloys of Aluminum with these metals which are very insoluble in the solid state have a miscibility gap in the liquid state (zone indicated (L1) + (L2 ) on these diagrams), which implies that the usual master alloys of aluminum with these metals are necessarily two-phase and heterogeneous in the solidified state, and necessarily comprising zones very rich in addition metals, therefore very poor in aluminum.
L'aluminium pauvre en métaux d'addition se solidifie en premier, en "rejetant" un liquide très enrichi en métaux d'addition denses, qui a donc tendance à se rassembler en gros globules hétérogènes sous l'effet des forces de tension de surface et de gravité.Aluminum poor in addition metals solidifies first, by "rejecting" a liquid very enriched in dense addition metals, which therefore tends to gather in large heterogeneous globules under the effect of surface tension forces. and gravity.
Il semblait donc déraisonnable de chercher à obtenir des alliages-mères, comportant des teneurs non négligeables en additions de métaux "lourds" appartenant au groupe du Bi, du Cd, de l'In et/ou du Pb, où ces métaux seraient très finement dispersés dans la matrice d'aluminium. L'examen des produits disponibles sur le marché confortait cette analyse.It therefore seemed unreasonable to seek to obtain master alloys, containing significant contents in additions of "heavy" metals belonging to the group of Bi, Cd, In and / or Pb, where these metals would be very finely dispersed in the aluminum matrix. Examination of the products available on the market supported this analysis.
L'invention propose pourtant de nouveaux alliages-mères d'aluminium contenant en addition des métaux lourds en quantités supérieures à la solubilité maximum de ces métaux dans l'aluminium et très finement dispersés pour avoir une grande vitesse de dissolution et un fort rendement de dissolution dans les alliages liquides d'aluminium.The invention nevertheless proposes new aluminum master alloys containing, in addition, heavy metals in quantities greater than the maximum solubility of these metals in aluminum and very finely dispersed to have a high speed of dissolution and a high dissolution yield. in liquid aluminum alloys.
Plus précisément elle concerne un alliage d'aluminium contenant au moins un métal appartenant au groupe formé par le Bismuth, le Cadmium, l'Indium et le Plomb en quantité supérieure à la solubilité maximale de ces métaux dans l'aluminium solide caractérisé en ce que plus de 80% en poids de ces métaux d'addition sont finement dispersés dans la matrice d'aluminium solide sous forme de globules ou cristaux de taille inférieure à 5 micromètres.More precisely, it relates to an aluminum alloy containing at least one metal belonging to the group formed by Bismuth, Cadmium, Indium and Lead in an amount greater than the maximum solubility of these metals in solid aluminum, characterized in that more than 80% by weight of these addition metals are finely dispersed in the solid aluminum matrix in the form of globules or crystals of size less than 5 micrometers.
Elle consiste également à révéler un procédé de solidification de tels alliages comportant un brassage mécanique ou électromagnétique du métal en cours de solidification qui permet de réaliser un mélange homogène de cristaux d'aluminium pauvres en métal d'addition et du liquide résiduel enrichi en métal d'addition, apte lors de la solidification finale à donner un alliage où les métaux d'addition appartenant au groupe formé par Bi, Cd, In et/ou Pb sont finement dispersés dans la matrice d'aluminium ou d'alliage.It also consists in revealing a process for solidifying such alloys comprising mechanical or electromagnetic stirring of the metal being solidified which makes it possible to produce a homogeneous mixture of aluminum crystals poor in addition metal and the residual liquid enriched in metal d 'addition, suitable during final solidification to give an alloy where the addition metals belonging to the group formed by Bi, Cd, In and / or Pb are finely dispersed in the aluminum or alloy matrix.
Dans une première expérience, la demanderesse a réalisé de façon classique un alliage fondu d'aluminium contenant 0,20% de Plomb, par fusion de 50 kg d'aluminium raffiné et de 100 g de plomb, dans un four électrique à creuset en graphite. L'alliage ainsi fondu a été homogénéisé par brassage du liquide à l'aide d'un rotor en graphite.In a first experiment, the applicant conventionally produced a molten aluminum alloy containing 0.20% of Lead, by melting 50 kg of refined aluminum and 100 g of lead, in an electric furnace with a graphite crucible . The alloy thus melted was homogenized by stirring the liquid using a graphite rotor.
Une première partie de l'alliage fondu a été coulée en petits lingotins de diamètre 50 mm et de hauteur 50 mm environ, d'un poids unitaire d'environ 250 g, dans de petits creusets en réfractaires alumineux. On a ainsi réalisé 100 lingotins.A first part of the molten alloy was poured into small ingots of
Après avoir été réhomogénéisé par brassage au rotor, le reste de l'alliage fondu a été coulé en une billette de diamètre 100 mm et de longueur environ 1.150 mm, dans une installation de coulée continue verticale dont l'anneau mouleur avait été entouré d'une spire coaxiale à cet anneau, parcourue par un courant alternatif de basse fréquence (< 100 Hertz) selon les brevets français FR 2530510 et FR 2530511. L'objet de cette spire parcourue par un courant alternatif était de provoquer un brassage magnéto-hydrodynamique du métal liquide en cours de solidification, de façon à maintenir une homogénéité aussi complète que possible de la composition de ce métal jusqu'à solidification complète.After being rehomogenized by mixing with the rotor, the rest of the molten alloy was poured into a billet with a diameter of 100 mm and a length of about 1,150 mm, in a vertical continuous casting installation, the molding ring of which had been surrounded by a turn coaxial with this ring, traversed by an alternating current of low frequency (<100 Hertz) according to French patents FR 2530510 and FR 2530511. The object of this turn traversed by an alternating current was to cause a magneto-hydrodynamic mixing of the liquid metal during solidification, so as to maintain as complete a homogeneity as possible in the composition of this metal until complete solidification.
Cette billette a été ensuite tronçonnée à la scie à ruban en tranches d'épaisseur 15 mm environ. On a ainsi obtenu 70 tranches de poids unitaire moyen 320 grammes environ.This billet was then cut with a band saw into slices approximately 15 mm thick. There were thus obtained 70 slices of average unit weight approximately 320 grams.
On a ensuite comparé, par macrographie et micrographie, la répartition du plomb dans des tranches prélevées axialement sur 10 lingotins et sur 10 tranches de billettes.We then compared, by macrography and micrography, the distribution of lead in slices taken axially from 10 ingots and 10 slices of billets.
Dans le cas des tranches de billettes, on a pu constater une dispersion extrêmement fine du plomb, sous forme de petits globules de taille majoritairement comprise entre 0,1 µm et 1 µm, avec exceptionnellement des globules de taille supérieure à 5 µm sans excéder 10 µm.In the case of billet slices, an extremely fine dispersion of lead has been observed, in the form of small globules of size mainly between 0.1 μm and 1 μm, with exceptionally globules of size greater than 5 μm without exceeding 10 µm.
Un exemple des micrographies obtenues, après polissage et oxydation anodique des tranches de billettes, est donné dans la figure 2b.An example of the micrographs obtained, after polishing and anodic oxidation of the billet slices, is given in FIG. 2b.
On note que les petits globules de plomb sont répartis de façon très homogène à l'intérieur des grains d'aluminium, à la jonction des cellules dendritiques de solidification ayant constitué ces grains.It is noted that the small lead globules are distributed very homogeneously inside the aluminum grains, at the junction of the dendritic solidification cells which have constituted these grains.
Par contre, dans le cas des tranches de lingotins, on constate selon figure 2a représentative de l'art antérieur la présence des globules de taille bien supérieure à 20 micromètres, avec parfois des ségrégations millimétriques. En outre, la répartition de ces globules n'est pas homogène sur la section des lingotins.On the other hand, in the case of ingot wafers, we see according to FIG. 2a representative of the prior art the presence of globules of size much greater than 20 micrometers, with sometimes millimeter segregations. In addition, the distribution of these globules is not homogeneous over the section of the ingots.
Ces alliages-mères, sous forme de lingotins ou de tranches de billettes, ont ensuite été utilisés pour réaliser des additions de plomb dans de l'aluminium raffiné destiné à la fabrication de condensateurs électrolytiques.These master alloys, in the form of ingots or billet slices, were then used to make lead additions in refined aluminum intended for the manufacture of electrolytic capacitors.
On a réalisé 9 coulées d'environ 12 tonnes unitaire, avec addition du plomb sous forme de lingotins, et 8 coulées d'environ 12 tonnes unitaire, avec addition du plomb sous forme de tranches de billettes.9 castings of approximately 12 tonnes per unit were carried out, with the addition of lead in the form of ingots, and 8 flows of approximately 12 tonnes per unit, with the addition of lead in the form of billet slices.
Les résultats obtenus ont été globalement les suivants :The overall results were as follows:
Le bilan des 9 coulées s'établit comme suit :
Rendement de récupération du plomb amené par les lingotins : 26,38 grammes effectivement récupérés dans l'aluminium coulé, à comparer à 44,24 grammes introduits via les lingotins, soit un rendement moyen de 59%.The balance of the 9 flows is established as follows:
Recovery efficiency of lead brought in by ingots: 26.38 grams actually recovered in cast aluminum, compared to 44.24 grams introduced via ingots, an average yield of 59%.
On note en outre que, coulée par coulée, les résultats du rendement de récupération du plomb introduit sont extêmement variables, tombant parfois à 30%, et montant parfois à près de 150%, ce qui démontre que du plomb mal dissous lors d'une opération peut ressurgir lors d'une coulée suivante.It is further noted that, casting by casting, the results of the recovery yield of the lead introduced are extremely variable, sometimes falling to 30%, and sometimes rising to almost 150%, which shows that poorly dissolved lead during a operation may resurface during a next pour.
En moyenne, sur les 9 coulées considérées, le rendement de récupération du plomb introduit présente un écart-type de 27%.On average, out of the 9 castings considered, the recovery yield of the lead introduced has a standard deviation of 27%.
Le bilan des 8 coulées réalisées s'établit globalement comme suit :
Rendement de récupération du plomb amené par les tranches de billettes : 28,66 g récupérés pour 34,40 g introduits via les tranches, soit un rendement moyen de 83%.The balance sheet of the 8 castings carried out is established overall as follows:
Yield of recovery of the lead brought by the slices of billets: 28.66 g recovered for 34.40 g introduced via the slices, ie an average yield of 83%.
On note en outre une dispersion beaucoup plus faible des rendements calculés coulée par coulée : l'écart-type des rendements individuels tombe à 17%, dont la majorité peut être attribuée à l'incertitude analytique sur l'analyse du plomb à d'aussi faibles teneurs.There is also a much lower dispersion of the yields calculated cast by cast: the standard deviation of the individual yields falls to 17%, the majority of which can be attributed to the analytical uncertainty on the analysis of lead to also low contents.
La comparaison des exemples 1 et 2 montre donc de façon tout à fait claire que la structure plus ou moins fine de l'alliage-mère Aluminium-Plomb a une influence très nette sur le rendement de récupération, dans le produit final, du plomb introduit, et sur la reproductibilité des résultats.The comparison of Examples 1 and 2 therefore shows quite clearly that the more or less fine structure of the aluminum-lead master alloy has a very clear influence on the recovery yield, in the final product, of the lead introduced. , and on the reproducibility of the results.
Cette comparaison démontre en outre qu'une structure d'alliage-mère tel que la majorité (en poids) du plomb soit très finement dispersé dans la matrice d'aluminium, sous forme de globules ou cristaux de taille inférieure à 1 micromètre, conduit à des rendements de récupération beaucoup plus élevés et beaucoup plus reproductibles qu'une structure d'alliage-mère telle que le plomb soit majoritairement présent sous forme de globules de taille supérieure à 20 micromètres.This comparison further demonstrates that a master alloy structure such as the majority (by weight) of lead is very finely dispersed in the aluminum matrix, in the form of globules or crystals of size less than 1 micrometer, leads to much higher and much more reproducible recovery yields than a structure of mother alloy such that lead is mainly present in the form of globules of size greater than 20 micrometers.
L'alliage-mère selon l'invention présente donc un avantage très net sur les alliages-mères selon l'art antérieur.The master alloy according to the invention therefore has a very clear advantage over the master alloys according to the prior art.
Un mode particulier d'obtention d'un tel alliage-mère, avec plus de 80% en poids du plomb finement dispersé sous forme de globules ou cristaux de taille inférieure à 5 µm et plus de 50% en poids du plomb est finement dispersé sous forme de globules ou cristaux de taille inférieure à 1 µm a été décrit, qui consiste en une agitation électromagnétique du liquide en cours de solidification lors d'une coulée continue verticale du métal.A particular mode of obtaining such a master alloy, with more than 80% by weight of the finely dispersed lead in the form of globules or crystals of size less than 5 μm and more than 50% by weight of the lead is finely dispersed under The shape of globules or crystals of size less than 1 μm has been described, which consists of an electromagnetic agitation of the liquid being solidified during a continuous vertical casting of the metal.
Dans une deuxième étape, nous avons alors recherché si d'autres méthodes équivalentes d'agitation du liquide en cours de solidification donnaient des résultats de dispersion équivalente, non seulement pour le plomb, mais également pour d'autres métaux denses peu solubles dans l'aluminium solide, appartenant au groupe formé par le Bismuth, le Cadmium et l'Indium.In a second step, we then investigated whether other equivalent methods of stirring the liquid during solidification gave equivalent dispersion results, not only for lead, but also for other dense metals sparingly soluble in solid aluminum, belonging to the group formed by Bismuth, Cadmium and Indium.
Dans une première étape, on a réalisé des alliages fondus comportant respectivement 0,15% en poids de Plomb, 0,50% en poids de Bismuth, 1% en poids de Cadmium et 1% en poids d'Indium. Ces teneurs sont toutes supérieures à la solubilité maximale de ces métaux dans l'aluminium solide et inférieures à la teneur monotectique au-delà de laquelle apparait un phénomène de démixion en phase liquide, avant même tout début de solidification.In a first step, molten alloys were produced comprising 0.15% by weight of lead, 0.50% by weight of Bismuth, 1% by weight of Cadmium and 1% by weight of Indium respectively. These contents are all higher than the maximum solubility of these metals in solid aluminum and lower than the monotectic content beyond which appears a phenomenon of demixion in liquid phase, even before any beginning of solidification.
Dans chaque cas, les alliages liquides ont été homogénéisés, en four à creuset, à l'aide d'un rotor en graphite, puis coulés dans les conditions suivantes :
- un 1er lot a été solidifié par coulée en continu, sous forme de billette cylindrique, avec agitation électromagnétique par une spire d'induction coaxiale à l'axe de coulée,
- un deuxième lot a été solidifié en petits moules de réfractaire alumineux, sans agitation,
- un troisième lot a été solidifié par coulée en continu, sous forme de billette cylindrique, avec un brassage du métal liquide en cours de solidification à l'aide d'une hélice en graphite de diamètre égal à 0,5 fois le diamètre de la billette et une vitesse de rotation de 250 tours par minute,
- un quatrième lot a été solidifié en moules de réfractaire alumineux, ces moules étant placés à l'intérieur d'une spire d'induction parcourue par un courant alternatif de 60 Hertz, permettant d'effectuer un brassage électromagnétique du métal en cours de solidification.
- a 1st batch was solidified by continuous casting, in the form of a cylindrical billet, with electromagnetic agitation by an induction coil coaxial with the casting axis,
- a second batch was solidified into small aluminous refractory molds, without stirring,
- a third batch was solidified by continuous casting, in the form of a cylindrical billet, with stirring of the liquid metal being solidified using a graphite propeller with a diameter equal to 0.5 times the diameter of the billet and a rotation speed of 250 revolutions per minute,
- a fourth batch was solidified into aluminous refractory molds, these molds being placed inside an induction coil traversed by an alternating current of 60 Hertz, allowing electromagnetic stirring of the metal being solidified.
L'examen micrographique des alliages d'aluminium contenant des additions de Bismuth, de Cadmium, d'Indium ou de Plomb a donné les résultats suivants :
- a) les billettes coulées en continu avec brassage du métal en cours de solidification donnaient dans tous les cas la dispersion la plus fine du métal d'apport quel qu'ait été le procédé d'agitation utilisé, électromagnétique (1er lot) ou mécanique (3° lot).
Plus de 80% en poids du métal d'apport était dispersé dans la matrice d'Aluminium sous forme de globules ou cristaux de taille inférieure à 2 micromètres pour le Plomb, à 3 micromètres pour le Bismuth et à 5 micromètres pour le Cadmium et l'Indium. - b) les lingotins solidifiés en moule de réfractaire alumineux sans agitation (2° lot) présentaient dans tous les cas la dispersion la moins bonne, avec très fréquemment la présence de fortes ségrégations des métaux d'apport, de taille supérieure à 100 micromètres et parfois même supérieure à 1 millimètre.
- c) les lingotins solidifiés en moule réfractaire alumineux (4° lot) avec agitation électromagnétique du métal en cours de solidification, présentaient des caractéristiques intermédiaires entre les cas (a) et (b), présentant une taille moyenne des globules ou cristaux de métal d'apport sensiblement plus faible que la structure observée dans le cas (b), mais avec parfois la présence de ségrégations de taille supérieure à 100 micromètres.
- a) the continuously cast billets with stirring of the metal in the course of solidification gave in all cases the finest dispersion of the filler metal whatever the stirring process used, electromagnetic (1st batch) or mechanical ( 3rd lot).
More than 80% by weight of the filler metal was dispersed in the Aluminum matrix in the form of globules or crystals of size less than 2 micrometers for Lead, 3 micrometers for Bismuth and 5 micrometers for Cadmium and l 'Indium. - b) the ingots solidified in an aluminous refractory mold without stirring (2nd batch) had in all cases the least good dispersion, with very frequently the presence of strong segregation of the filler metals, of size greater than 100 micrometers and sometimes even greater than 1 millimeter.
- c) the ingots solidified in an aluminous refractory mold (4 ° batch) with electromagnetic agitation of the metal being solidified, had intermediate characteristics between cases (a) and (b), having an average size of the globules or crystals of metal input significantly lower than the structure observed in case (b), but sometimes with the presence of segregations larger than 100 micrometers.
Tout en présentant une nette amélioration par rapport aux lingotins solidifiés sans agitation du liquide, les lingotins ainsi coulés ne présentaient pas une structure tout à fait aussi fine et régulière que celle des billettes de coulée continue, solidifiées avec une agitation mécanique ou électromagnétique du marais de liquide.While presenting a clear improvement compared to ingots solidified without agitation of the liquid, the ingots thus poured did not present a structure quite as fine and regular as that of the continuous casting billets, solidified with mechanical or electromagnetic agitation of the marsh of liquid.
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