FI88311B - Foerfarande foer hoejning av rekristallisationstemperatur av aluminium och dess legeringar - Google Patents

Description

1 8 8 3 Π

Menetelmä alumiinin ja sen seosten uude1leenkiteytyrni s lämpötilan nostamiseksi

Keksintö koskee menetelmää, jonka avulla voidaan nostaa alumiinin ja sen seosten uude1leenkiteytymielämpötilaa ja saada raekoko mahdollisimman pieneksi.

On tunnettua, että kiinteässä tilassa olevan metallin dimensioita muutettaessa, kuten esimerkiksi valssatessa, syntyy ns. kylmätaontailmiö, so. metallin kiderakenne muuttuu: ilmenee vikoja, di s 1okaatioita ja kylmätaontasoluja.

Jos tätä metallia hehkutetaan, siinä tapahtuu kehitystä stabiilimpaa tasapainotilaa kohti, mikä on lämpötilan ja hehkutuksen keston funktio.

Siten ensimmäisessä vaiheessa, jota nimitetään restauraatioksi, syntyy metallin uudelleenrakentumista, joka pyrkii organisoimaan monikulmioseinämän lineaariset viat. Sitten vaiheessa, jota nimitetään primääriseksi uudelleenkiteytymiseksi ilmestyy lähes täydellisiä rakeita joillakin alueilla ja ne kehittyvät kunnes joutuvat kontaktiin toinen toistensa kanssa. Lopuksi rakeiden lukumäärä pienenee ja tuloksena on stabiilimpi uudelleenkiteytynyt rakenne, joka vastaa rakeiden mahdollisimman pientä rajapintaa.

Samaten on tunnettua, että joidenkin alkuaineiden lisäyksellä seoksiin niiden valmistusprosessin aikana tai jopa joidenkin epäpuhtauksien läsnäololla voi olla tätä kehitystä hidastava vaikutus, so. että lämpötila, jossa primäärinen uudelleenki-teytyminen alkaa, on silloin korkeampi ja että jossakin määrätyssä lämpötilassa muodostuneiden jyvien koko on pienempi. Siten esimerkiksi useat tutkijat ovat kiinnittäneet huomiota zirkoniumin hidastavaan vaikutukseen suunnilleen 2000 ppm 2 b 8 3 ί 1 koneentraatioi1la silloin kun se saostuu hienojakoisena ali-rajapintoihin hehkutushetkellä.

Samoin on asian laita raudan suhteen mutta alemmilla konsent-raatioilla, suunnilleen joitakin satoja ppm.

Nyt on keksitty, että tämä hidastava vaikutus voitiin saada aikaan myös lisäämällä uraania, mutta käyttämällä paljon pienempiä määriä tätä alkuainetta kuin zirkoniumia ja rautaa, sillä tämä vaikutus ilmenee niin pienillä konsentraatioi1la kuin 5 ppm. Tähän perustuu menetelmä, joka on keksinnön kohteena ja jonka avulla voidaan nostaa alumiinin ja sen seosten uudelleenkiteytymislämpötilaa ja saada raekoko niin pieneksi kuin mahdollista, ja jolle on tunnusomaista se, että lisätään 5-1000 ppm uraania sen valmistusprosessin hetkellä.

Hidastava vaikutus kasvaa sitä mukaa kuin uraanin konsentraa-tio nousee, mutta se saavuttaa maksimin noin 200 ppm:llä.

Hidastavan vaikutuksen tehokkuuden rajoittumisen olemassaolo uraanin korkeammilla koneentraatioilla näyttää johtuvan siitä seikasta, että ainoastaan uraanilla, joka on kiinteän liuoksen muodossa ennen hehkuttamista, on vaikutus.

Tätä vahvistavat kokeet, jotka ovat osoittaneet että saman vaikutuksen saamiseksi tarvitaan vähemmän uraania silloin kun metalli homogenoidaan valamisen jälkeen korkeammassa lämpötilassa yksinkertaisen kuumennuksen asemesta alemmassa lämpötilassa. Käytännössä on optimaalinen koneentraatio noin 50 ppm ensimmäisessä tapauksessa ja noin 150 ppm toisessa tapauksessa .

On todettu myös, että yksinkertaisen lämmittämisen tapauksessa saatiin samanlainen vaikutus vähentämällä sitä enemmän uraanin määrää mitä enemmän metalli sisälsi rautaa.

3 ο 8 3 1 1

On eiie olemassa näiden kahden alkuaineen yhteisvaikutus, minkä ansiosta voidaan, riippuen käytetyssä metallissa olevan raudan suuremmasta tai pienemmästä puhtausasteesta, täydentää tämän alkuaineen vaikutusta pienemmällä uraanin määrällä.

Tähän uraanin hidastavaan vaikutukseen on lisättävä myös toinen vaikutus joka on, siinä tapauksessa että ylitetään kuitenkin uudelleenkiteytymislämpötila, mahdollisimman pienen raekoon saaminen.

Keksintöä voidaan havainnollistaa kuvioiden 1-21 avulla, jotka esittävät valokuvia useiden alumiinin seosten raeraken-teista, joita on vahvistettu eri määrillä uraania ja jotka ovat joutuneet erikoisiin hehkutusolosuhteisiin.

Tässä tapauksessa on kyse tyyppiä 1085 olevasta alumiinin kolmesta seoksesta Aluminium Association'in normien mukaisesti, joilla on seuraava koostumus:

EBE_L·_S_C

Epäpuhtauksien

Pitoisuus ppm:na_

Si 200 200 260

Fe 630 630 700

Cu <20 <20 <20

Mn <20 <20 <20

Mg <10 <10 <10

Cr <10 <10 <10

Ni 180 210 170

Zn 90 90 80

Ti 300 280 260 V 50 40 50 B 17 12 13

Ga 80 80 90 4 88311

Kustakin näistä seoksista on valmistettu 7 valuharkon sarja, joita merkitään numeroilla 1-7 seoksesta A, 8-14 seoksesta B ja 15-21 seoksesta C, ja seokset ovat sellaiset, että kussakin sarjassa uraanin pitoisuudet ovat vastaavasti 0,20, 50, 100, 200, 500 ja 1000 ppm. Näille valuharkoi11 e on sitten tehty seuraavat muutokset: o valuharkot 1-7 on homogenoitu 60 h ajan lämpötilassa 620 C, sen jälkeen vesikarkaistu, kylmävalssattu 0,45 mm paksuuteen o ja saatu levy on hehkutettu 1 h ajan 350 C:ssa; o valuharkot Θ-21 on kuumennettu 465 C:ssa ja pidetty tässä lämpötilassa 5 h, sen jälkeen jäähdytetty luonnollisesti, kylmä- valssattu paksuuteen 0,45 mm ja saatu levy on hehkutettu 30 o min ajan 310 C:ssa.

21 valuharkosta saatujen hehkutettujen levyjen raerakenteet on esitetty kuvioissa 1-21, jotka vastaavat valuharkkojen numeroita .

Niistä käy selville, että saadaan seuraavat kiteytymistulok-set :

0 E.R. rakeiden fr = 95 % fr 5 80 X

koko heterogeenistä 20 E.R. rakeet fr = 80 * sama pienempiä karkeita ja homogeeni- rakeita sempiä 5 b 8 311

Numerot

Uraanin A B C

(U) pi- (homogenoitu) (kuumennettu) (kuumennettu) t o i euus (ppm)_.

50 fr < 10 * fr = 50 X fr = 40 X

joitakin ra- N.R. aisa- karkeita keitä reunan osassa rakeita lähe1lä 100 fr = 15 X sama sama karkeat linjat 200 fr = 15 X fr < 30 X sama hienojakoiset 1 injät 500 fr = 20 X sama sama hyvin hienojakoiset linjat

1000 sama sama fr = 40 X

pienempiä _rakeita_ E.R. = uudelleenkiteytynyt täydelleen N.R. = ei uudelleenkiteytynyt fr = uudelleenkiteytynyt fraktio Tästä taulukosta voidaan tehdä johtopäätös, että: uraanin vaikutus uudel1eenkiteytyrnisnopeuteen on hyvin selvä alkaen 50 ppm.stä; tämä vaikutus on hyvin suuri homogenoimistapauksessa. Kun metallia ainoastaan kuumennetaan, tarvitaan enemmän uraania samanlaisen vaikutuksen aikaansaamiseksi;

6 ö 8 3 I I

siinä tapauksessa, että metallia kuumennetaan, on uraanin vaikutus sitä selvempi mitä korkeampi on metallin sisältämän raudan pitoisuus (vrt. C:n pitoisuus < B:n pitoisuus); uraanin vaikutus ei kasva enää yläpuolella 200 ppm:n.

Uraanin lisäämisellä on siis pitoisuuksilla 50-200 ppm hidastava vaikutus tyyppiä 1085 olevaan seokseen ja se nostaa siis uude1leenk i teytyrnis lämpötilaa.

Optimaalinen konsentraatio on riippuvainen metallin muuttumis-asteesta : noin 50 ppm, jos metalli on homogenoitu, noin 150 ppm, jos sitä kuumennetaan.

Tämän lisäksi alkaen 200 ppmrstä uraani vähentää voimakkaasti raekoon suurenemista erikoisesti korkeassa lämpötilassa homogenoitujen seosten tapauksessa.

Tätä keksintöä sovelletaan erikoisesti alumiiniin perustuvien levyjen valmistukseen, joiden on määrä joutua kuumennettaviksi suhteellisen korkeassa lämpötilassa kuten esimerkiksi emalointi- ja juottamisoperaatioita seuraavassa kuumennuksessa, ilman että tämä käsittely muuttaisi mainittujen levyjen mekaanisia ominaisuuksia.

Claims (4)

7 8 8 3 I i

1. Menetelmä, jonka avulla voidaan nostaa alumiinin ja sen seosten uudelleenkiteytymislämpötilaa ja saada raekoko mahdollisimman pieneksi, tunnettu siitä, että lisätään 5-1000 ppm uraania sen valmistusprosessin aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään 50-150 ppm uraania.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uraania lisätään pienempi määrä siinä tapauksessa, että metalli homogenoidaan valamisen jälkeen uude1leenkuumen-tamisen asemesta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silloin kun metalli joutuu uudelleenkuumentamisope-raatioon valamisen jälkeen, lisätään sitä pienempi määrä uraania mitä suurempi on metallin sisältämän raudan määrä. »8311