RO129439B1 - Process for producing porous aluminium alloy - Google Patents
Process for producing porous aluminium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RO129439B1 RO129439B1 ROA201200809A RO201200809A RO129439B1 RO 129439 B1 RO129439 B1 RO 129439B1 RO A201200809 A ROA201200809 A RO A201200809A RO 201200809 A RO201200809 A RO 201200809A RO 129439 B1 RO129439 B1 RO 129439B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- alloy
- gas
- melt
- porous
- melting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Invenția se referă la un procedeu pentru obținerea unui aliaj de aluminiu poros tip AlSi-Ca-Mg, cu greutate specifică redusă, prin tratare cu elemente stabilizatoare și insuflare de gaz în topitură.The invention relates to a process for obtaining a porous aluminum alloy type AlSi-Ca-Mg, with low specific weight, by treating with stabilizing elements and blowing gas in the melt.
Aliajele poroase sunt cunoscute prin multitudinea de combinații interesante de proprietăți fizice și mecanice, cum arfi: raport mare rezistență mecanică/densitate, proprietăți ridicate de amortizare acustică și mecanică, conductivitate termică ridicată în regim convectiv, etc. Datorită acestor proprietăți, aliajele poroase se pot utiliza în diverse domenii industriale, de la materiale de construcții până la ornamente. în special datorită densității reduse, combinate cu o rezistență mecanică superioară, materialele poroase sunt preferate în construcția de aeronave (fuselaj, scaune pasageri), tehnologia spațială (izolare termică, amortizoare de vibrații), construcția de automobile (amortizoare de șoc, caroserie, protecție la zgomot), industria militară (atenuarea detecției radar, armuri), medicină (proteze), construcții (piloni de structură, pereți), etc.The porous alloys are known by the multitude of interesting combinations of physical and mechanical properties, such as: high mechanical strength / density ratio, high acoustic and mechanical damping properties, high thermal conductivity in convective regime, etc. Due to these properties, porous alloys can be used in various industrial fields, from building materials to ornaments. especially due to the low density, combined with a higher mechanical strength, porous materials are preferred in the construction of aircraft (fuselage, passenger seats), space technology (thermal insulation, vibration dampers), car construction (shock absorbers, bodywork, protection) noise), military industry (radar detection mitigation, weapons), medicine (prostheses), construction (structural pillars, walls), etc.
Spre deosebire de spumele metalice, materialele cu porozitate înaltă prezintă densități mai mari (40...80% față de 10...30% din densitatea materialului turnat), cu proprietăți mecanice superioare (rezistență mecanică, duritate, rezistență la oboseală, rezistență la șoc).Unlike metallic foams, high porosity materials have higher densities (40 ... 80% compared to 10 ... 30% of the density of castings), with superior mechanical properties (mechanical strength, hardness, fatigue resistance, resistance) to shock).
Metodele de obținere a materialelor cu porozitate ridicată sunt asemănătoare celor destinate obținerii de spume metalice cu pori închiși și se diferențiază doar prin alegerea parametrilor de proces. Un criteriu de clasificare al acestor metode este după starea materialului metalic (solidă, lichidă, pulberi) și natura agentului de spumare (gaze, elemente chimice, hidruri, etc.). în cazul în care materialul precursor este sub formă lichidă, deosebim trei tipuri de metode de obținere: prin insuflare de gaz inert (argon, azot) sau reactiv (oxigen, aer) în topitura metalică (metoda Metcomb), prin introducere de compuși care, prin disociere, produc gaze spumante (TiH2, CaCO3) (procedeul firmei Alporas) sau prin precipitarea gazului introdus în prealabil în topitură (metoda Gazar).The methods of obtaining high porosity materials are similar to those for obtaining metal foams with closed pores and differ only by choosing process parameters. A classification criterion of these methods is according to the state of the metallic material (solid, liquid, powders) and the nature of the foaming agent (gases, chemical elements, hydrides, etc.). If the precursor material is in liquid form, we distinguish three types of production methods: by inert gas (argon, nitrogen) or reactive (oxygen, air) in the metal melt (Metcomb method), by introducing compounds which, by dissociation, they produce sparkling gas (TiH 2 , CaCO 3 ) (Alporas process) or by precipitating the gas previously introduced into the melt (Gazar method).
Procesul de obținere a spumelor metalice prin insuflarea de gaze în topitura metalică (Cymat/Metcomb) este în prezent exploatat la nivel industrial de către firma Cymat Aluminium din Canada și a fost brevetat în forma sa inițială de firma Alean (I. Jin, L.D. Kenny, H. Sang, “Stabilized metal foam bodies”, US 5112697/1992). în acest proces, materialul metalic este inoculat în prealabil cu particule de carbură de siliciu, oxid de aluminiu sau de magneziu, în procente de greutate de 10...20% și cu dimensiuni de 5...20 pm. în acest mod, se realizează practic un material compozit cu matrice din aliaj de aluminiu armat cu particule ceramice stabile. Topitura de material compozit astfel formată este barbotată cu azot pentru a produce spuma metalică. Particulele ceramice introduse în topitură au rolul de a mări viscozitatea topiturii și de a constitui centre de susținere a spumei la suprafața topiturii. Spuma lichidă astfel formată este transportantă prin intermediul unor benzi transportoare speciale și este lăsată să se răcească și să se solidifice. Produsele obținute sunt sub formă de benzi de 10 cm în grosime. Porozitatea spumelor de aluminiu produse în acest mod variază de la 80 la 98%, ceea ce corespunde cu densități cuprinse între 0,069 și 0,54 g/cm3, la o dimensiune medie a porilor de 25 până la 3 mm, și grosimi de perete de la 50 la 85 mm.The process of obtaining metal foams by inserting gases into the metal smelter (Cymat / Metcomb) is currently industrially operated by Cymat Aluminum from Canada and was patented in its original form by Alean (I. Jin, LD Kenny , H. Sang, “Stabilized metal foam bodies,” US 5112697/1992). In this process, the metallic material is pre-inoculated with silicon carbide, aluminum oxide or magnesium particles, in weight percentages of 10 ... 20% and with dimensions of 5 ... 20 pm. In this way, a composite material with matrix of aluminum alloy reinforced with stable ceramic particles is made. The melt of composite material thus formed is bubbled with nitrogen to produce metal foam. The ceramic particles introduced into the melt have the role of increasing the viscosity of the melt and to establish centers of foam support on the surface of the melt. The liquid foam thus formed is transportable through special conveyor belts and is allowed to cool and solidify. The products obtained are in the form of strips 10 cm thick. The porosity of the aluminum foams produced in this way ranges from 80 to 98%, which corresponds to densities between 0.069 and 0.54 g / cm 3 , at an average pore size of 25 to 3 mm, and wall thicknesses. from 50 to 85 mm.
Metoda dezvoltată la compania Shinko Wire Co., Japonia, de către T. Miyoshi, presupune introducerea unui agent de spumare TiH2 în topitura de aliaj, care a fost adusă în prealabil într-o stare de viscozitate ridicată prin adiția de calciu metalic (Alporas). Procesul constă din încălzirea topiturii la o temperatură de 680°C, introducerea calciului metalic în procente de 1,5...3% în baia de aliaj topit cu formarea de oxizi și compuși intermetalici care ridică viscozitatea topiturii la valori dorite, urmată de introducerea de pulbere de TiH2 care, prin disociere, produce gazul necesar formării structurii poroase a materialului; prin aceastăThe method developed by T. Miyoshi of Shinko Wire Co., Japan, involves the introduction of a TiH 2 foaming agent into the alloy melt, which was previously brought into a high viscosity state by the addition of metallic calcium (Alporas). ). The process consists of heating the melt at a temperature of 680 ° C, introducing metallic calcium in percentages of 1.5 ... 3% in the molten alloy bath with the formation of oxides and intermetallic compounds that raise the viscosity of the melt to desired values, followed by the introduction TiH 2 powder which, by dissociation, produces the gas needed to form the porous structure of the material; through this
RO 129439 Β1 metodă se pot obține spume metalice (la nivel industrial) cu structură omogenă și cu dimen- 1 siuni mici de pori. O metodă similară acesteia a fost propusă și de Nakamura, unde agentul de spumare a fost înlocuit cu particule de CaCO3 acoperite cu CaF2 și s-au obținut spume 3 metalice cu densități apropiate de metoda precedentă, dar cu dimensiuni de pori mai mici.EN 129439 Β1 method, metal foams (at industrial level) with homogeneous structure and with 1 small pore size can be obtained. A similar method was proposed by Nakamura, where the foaming agent was replaced with CaCO 2 particles coated with CaF 2 and metal foams 3 were obtained with densities close to the previous method, but with smaller pore sizes.
Metoda Gasar/lotus exploatează diferența dintre limita de solubilitate a gazelor în 5 metalele în stare lichidă sau solidă. Metoda constă în injectarea unui gaz (hidrogen sau azot) în topitură de aliaj la presiuni de 50 bar, urmată de solidificarea materialului cu înglobarea 7 bulelor de gaz și formarea de spumă metalică. Morfologia porilor rezultați este influențată de cantitatea de gaz introdusă, presiunea gazului, viteza de solidificare și compoziția chimică 9 a aliajului. în general, porii rezultați au configurații alungite pe direcția de solidificare a materialului. Dimensiunea porilor obținuți variază între 10 pm...10 mm în lățime și 11The Gas / Lotus method exploits the difference between the gas solubility limit in 5 metals in liquid or solid state. The method consists of injecting a gas (hydrogen or nitrogen) into an alloy melt at pressures of 50 bar, followed by the solidification of the material with the inclusion of 7 gas bubbles and the formation of metal foam. The morphology of the resulting pores is influenced by the amount of gas introduced, the gas pressure, the rate of solidification and the chemical composition 9 of the alloy. In general, the resulting pores have elongated configurations in the direction of solidification of the material. The size of the pores obtained varies between 10 pm ... 10 mm in width and 11
100 pm...300 mm în lungime, iar porozitatea poate ajunge până la 75%.100 pm ... 300 mm in length, and the porosity can reach up to 75%.
Aceste procedee de obținere a materialelor poroase pe bază de aluminiu sau aliaje 13 de aluminiu prezintă o serie de dificultăți și dezavantaje, între care: costul ridicat al materiilor prime utilizate (particule de ranforsare pre-elaborate și pre-tratate), instalații pretențioase (în 15 special la metoda Alporas), numărul mare de etape tehnologice (obținerea în prealabil a unui material compozit cu dimensiuni de particule scăzute) și calitatea redusă a spumelor produse 17 (fragilitate indusă la interfața particulă ceramică/aliaj, omogenitate scăzută atât în repartizarea porilor, cât și în dimensiunea lor, apariția de tensiuni interne la solidificare). 19These processes for obtaining porous materials based on aluminum or aluminum alloys 13 present a number of difficulties and disadvantages, including: the high cost of the raw materials used (pre-made and pre-treated reinforcing particles), demanding installations (in 15 especially for the Alporas method), the high number of technological steps (obtaining a composite material with low particle size beforehand) and the reduced quality of the foams produced 17 (fragility induced at the ceramic / alloy interface, low homogeneity both in the pore distribution, as well as in their size, the appearance of internal tensions upon solidification). 19
Mai este cunoscut, prin lucrarea autorilor A. Knuutinen, K. Nogita, S.D. McDonald,It is also known, through the work of the authors A. Knuutinen, K. Nogita, S.D. McDonald,
A.K. Dahle, “Porosity formation in aluminium alloy A356 modified with Ba, Ca, Yand 21 Yb”, (Journal of light Metals 1 (2001) 241-249), un procedeu de producere a unui aliaj tip AI-7%Si-Mg cu porozitate mărită prin adăugarea unei cantități de Ca, realizat prin topirea 23 aliajului de bază într-un creuzet introdus într-un cuptor cu inducție, menținerea topiturii la circa 730°C, apoi barbotarea de argon în topitură metalică timp de 10 min printr-un miez de 25 grafit imersat în topitură, curățarea periodică a suprafeței băii metalice de spuma metalică și adăugarea de calciu ca modificator, curățarea suprafeței băii și apoi turnarea aliajului în 27 forme din oțel preîncălzite, acoperite cu nitrură de bor.A.K. Dahle, "Porosity formation in aluminum alloy A356 modified with Ba, Ca, Yand 21 Yb", (Journal of light Metals 1 (2001) 241-249), a process for producing an AI-7% Si-Mg alloy with increased porosity by adding an amount of Ca, made by melting the 23 base alloy in a crucible inserted in an induction furnace, keeping the melt at about 730 ° C, then bubbling argon into the metal melt for 10 min through a 25 graphite core immersed in the melt, periodic cleaning of the metal foam bath surface and adding calcium as a modifier, cleaning the bath surface and then pouring the alloy into 27 preheated steel shapes, coated with boron nitride.
De asemenea, în lucrarea: T.B. Kim, S. Suzuki, H. Nakajima, “Fabrication of a 29 lotus-type porous Al-Si alloy by continuous casting with a thermal decomposition method”, (J. Phys.: Conf. Ser. Voi. 165, No.1 (2009)), se prezintă producerea unui aliaj 31 poros tip AI-14% Si prin topirea aliajului de bază în vid și adăugarea de pulbere sau peleți de Ca(OH)2. 33Also in the work: TB Kim, S. Suzuki, H. Nakajima, "Fabrication of a 29 lotus-type porous Al-Si alloy by continuous casting with a thermal decomposition method", (J. Phys .: Conf. Ser. Vol. 165, No.1 (2009), presents the production of a 31 porous alloy type AI-14% Si by melting the base alloy in vacuo and adding powder or Ca (OH) 2 pellets. 33
Părți specifice instalației de realizare a unui astfel de procedeu sunt prezentate în documentele: RO 108432 B1 și RO 113870 B, care descriu un procedeu de tratare a 35 metalului lichid în oala de turnare prin insuflare pe la partea inferioară a oalei a unui gaz inert preîncălzit, printr-un dop poros, respectiv un procedeu și o instalație de tratare a metalului 37 lichid în oala de turnare prin introducerea de aluminiu ca dezoxidant, sub formă de țeavă, prin care este introdus un gaz inert, distribuirea uniformă a aluminiului în metalul lichid fiind 39 realizată printr-o coloană prevăzută cu un dispozitiv de imersare rotativ, cu îmbrăcăminte ceramică și niște palete la partea inferioară. 41Parts specific to the installation for carrying out such a process are presented in the documents: RO 108432 B1 and RO 113870 B, which describe a process for treating the liquid metal in the melting pot at the bottom of the pot of preheated inert gas. , by a porous plug, respectively a process and a liquid metal treatment plant 37 in the pouring pot by the introduction of aluminum as a deoxidant, in the form of a pipe, through which an inert gas is introduced, the uniform distribution of aluminum in the liquid metal 39 being made by a column provided with a rotary immersion device, with ceramic clothing and some pallets at the bottom. 41
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în obținerea unui aliaj Al-Si poros, cu densitate scăzută, omogen și rezistent la solicitări mecanice. 43The technical problem that the invention solves is to obtain a porous Al-Si alloy, low density, homogeneous and resistant to mechanical stresses. 43
Procedeul propus pentru obținerea de materiale metalice poroase pe bază de aliaj de aluminiu prin barbotare de gaz în topitură rezolvă această problemă tehnică prin aceea 45 că presupune crearea în topitură de compuși intermetalici și oxizi stabili termodinamic, care contribuie la formarea structurii poroase a aliajului. 47The proposed process for obtaining porous metallic materials based on aluminum alloy by gas bubbling in the melt solves this technical problem in that it involves the creation in melt of thermodynamically stable intermetallic compounds and oxides, which contributes to the formation of the porous structure of the alloy. 47
RO 129439 Β1RO 129439 Β1
Mai concret, procedeul realizează obținerea unui aliaj de aluminiu poros, tip Al-Si-CaMg, prin fazele de producere a unui aliaj intermediar tip Al-Si-Mg, menținerea topiturii pentru omogenizare, adăugarea de calciu ca modificator, barbotarea de argon în topitură metalică și apoi colectarea spumei metalice de pe suprafața băii și răcirea acesteia. Aliajul intermediar tip Al-Si-Mg este obținut dintr-un aliaj de bază AISi 12 topit, încălzit la 650°C, prin adăugare de prealiaj AlMg 10, calciul se adaugă în proporție de 3-5% sub agitare, iar barbotarea de gaz inert se realizează prin introducere de azot gazos în aliajul topit AISi12Ca1,5Mg obținut, laMore specifically, the process achieves a porous aluminum alloy, type Al-Si-CaMg, through the phases of production of an intermediate alloy type Al-Si-Mg, maintaining the melt for homogenization, adding calcium as a modifier, bubbling argon in the melt. metal and then collecting the metal foam from the surface of the bath and cooling it. The intermediate alloy type Al-Si-Mg is obtained from a molten AISi 12 base alloy, heated to 650 ° C, by the addition of AlMg 10 pre-alloy, the calcium is added 3-5% under stirring, and the gas bubbling inert is made by introducing nitrogen gas into the molten alloy AISi12Ca1,5Mg obtained, at
650...700°C, după menținerea acestuia timp de 10...15 min pentru omogenizare, spuma metalică formată la suprafața topiturii fiind colectată la intervale de circa 5 min și solidificată la temperatura camerei.650 ... 700 ° C, after maintaining it for 10 ... 15 minutes for homogenization, the metal foam formed on the surface of the melt being collected at intervals of about 5 minutes and solidified at room temperature.
Procedeul conform invenției prezintăurmătoarele avantaje:The process according to the invention has the following advantages:
- realizează obținerea unui aliaj Al-Si poros cu densitate scăzută, omogen și rezistent la solicitări mecanice;- achieves obtaining a porous Al-Si alloy with low density, homogeneous and resistant to mechanical stresses;
- nu necesită prezența de particule ceramice pentru stabilizarea spumei metalice;- does not require the presence of ceramic particles for stabilizing the metal foam;
- nu necesită adăugarea de compuși gazeificanți de tipul TiH2, care pot dăuna asupra proprietăților mecanice ale materialului poros rezultat;- does not require the addition of TiH 2 type gasifying compounds, which may damage the mechanical properties of the resulting porous material;
- utilizează materii prime uzuale și ieftine, aliaje convenționale în stare turnată, în loc de semifabricate deformate sau sub formă de pulberi;- uses the usual and cheap raw materials, conventional alloys in a molded state, instead of deformed semi-finished products or in the form of powders;
- elimină necesitatea introducerii de particule ceramice stabilizatoare care impun tratamente superficiale preliminare de îmbunătățire a umectării particulă/aliaj și care sunt complicate și costisitoare;- eliminates the need to introduce stabilizing ceramic particles that require preliminary surface treatments to improve particle / alloy wetting and which are complicated and expensive;
- magneziul prezent în procente ridicate (>1 %) determină apariția de particule oxidice de dimensiuni mici și tensiuni superficiale scăzute, care contribuie la stabilizarea de spume metalice cu pori mici (< 500 pm) și cu o distribuție omogenă în aliaj, ce constituie o premisă a unui raport proprietăți mecanice/densitate ridicat;- Magnesium present in high percentages (> 1%) determines the appearance of small oxide particles with low surface tension, which contribute to the stabilization of metal foams with small pores (<500 pm) and with a homogeneous distribution in the alloy, which constitutes a premise of a mechanical properties / high density ratio;
- implică un număr mic de operații, cu durate reduse și cu consumuri energetice scăzute.- involves a small number of operations, with reduced durations and low energy consumption.
Invenția este prezentată pe larg în continuare, în legătură și cu figura, care prezintă o secțiune verticală prin instalația de aplicare a procedeului.The invention is presented in detail below, in relation to the figure, which has a vertical section through the installation application process.
Procedeul conform invenției, de obținere a unui aliaj de aluminiu poros tip Al-Si-CaMg, conține următoarele etape principale:The process according to the invention for obtaining a porous aluminum alloy type Al-Si-CaMg contains the following main steps:
- topirea aliajului în cuptor; menținerea la 650°C pentru omogenizare;- melting the alloy in the oven; maintaining at 650 ° C for homogenization;
- introducerea de magneziu (1 ...2%) sub formă de prealiaj în topitură și menținere cu amestecare;- introduction of magnesium (1 ... 2%) as a pre-alloy in the melting and maintenance with mixing;
- introducerea de calciu metalic (1...2%) pentru crearea unei topituri vâscoase și menținere cu amestecare;- the introduction of metallic calcium (1 ... 2%) for creating a viscous melt and maintaining it with mixing;
- barbotarea de gaz în topitură cu formare de spumă metalică; colectarea spumei metalice de la suprafața topiturii și solidificarea materialului poros.- gas bubbling in the melt with metal foam formation; collecting the metal foam from the surface of the melt and solidifying the porous material.
Barbotarea topiturii se realizează la partea inferioară a creuzetului. în timpul barbotării se procedează la agitarea topiturii cu un agitator mecanic cu elice, pentru dispersarea mai bună a bulelorîn masa de aliaj. Parametrii procesului sunt: temperatura de lucru, debitul de gaz barbotat, durata de barbotare și conținutul de magneziu din aliaj. Eficiența procesului este estimată prin proprietățile materialului produs (densitate aparentă, omogenitate) cu un consum minim de materiale și energie.Melting of the melt is done at the bottom of the crucible. During bubbling, the melt is stirred with a mechanical propeller shaker, for better dispersion of the bubbles in the alloy mass. The process parameters are: working temperature, bubbled gas flow, bubbling duration and magnesium content of the alloy. The efficiency of the process is estimated by the properties of the material produced (apparent density, homogeneity) with a minimum consumption of materials and energy.
Materiile prime utilizate pentru obținerea materialului poros AISi12Ca1,5Mg sunt: aliaj AISÎ12, prealiaj AIMg30 și Ca de puritate 99,99%.The raw materials used to obtain the porous material AISi12Ca1,5Mg are: AISÎ12 alloy, AIMg30 pre-alloy and Ca of 99.99% purity.
RO 129439 Β1RO 129439 Β1
De exemplu, pentru obținerea unui material poros de tipul AISi12Ca1,5Mg, aliajul pre- 1 cursorîn stare lichidă se barbotează, la temperaturi de 650...700°C cu N2 gazos; bulele produse sunt dispersate uniform în masa de aliaj prin agitare și formează o spumă metalică 3 densă la suprafața topiturii. Spuma rezultată se colectează de la suprafața topiturii cu solidificare la temperatura camerei. 5For example, in order to obtain a porous material of the type AISi12Ca1,5Mg, the pre-1 alloy in liquid state is bubbled, at temperatures of 650 ... 700 ° C with N 2 gas; The bubbles produced are uniformly dispersed in the alloy mass by shaking and form a dense metal foam 3 on the surface of the melt. The resulting foam is collected from the surface of the melt with solidification at room temperature. 5
Instalația propusă (figura), pentru obținerea unui material poros pe bază de AISi12Ca1,5Mg prin barbotare de azot în baia metalică, este compusă dintr-un cuptor elec- 7 trie vertical 1, un creuzet 2, un agitator mecanic 3 și un dispozitiv de barbotare a gazului 4.The proposed installation (figure), for obtaining a porous material based on AISi12Ca1,5Mg by nitrogen bubbling in the metal bath, is composed of a vertical electric furnace 7, a crucible 2, a mechanical stirrer 3 and a device of gas bubbling 4.
Cuptorul 1 este electric, de formă tubulară la interior, cu o putere adecvată asigurării 9 unei temperaturi de minim 800°C. Creuzetul 2, din grafit dens, este special construit pentru a permite injectarea gazului la partea inferioară și suficient de înalt pentru a permite agitarea 11 mecanică a topiturii. Agitatorul mecanic 3, din grafit dens, este constituit dintr-o tijă suficient de lungă pentru a ajunge la mijlocul creuzetului și o elice dimensionată la jumătatea diame- 13 trului secțiunii corespunzătoare din incinta creuzetului. Dispozitivul de barbotare a gazului 4 este plasat la partea inferioară a creuzetului și conține tubul de dirijare a gazului și un dop 15 poros din material ceramic cu dimensiunea porilor sub 1 mm.The furnace 1 is electric, of tubular form inside, with a power adequate to provide 9 with a temperature of at least 800 ° C. Crucible 2, made of dense graphite, is specially constructed to allow gas injection at the bottom and high enough to allow mechanical agitation of the melt. The mechanical agitator 3, made of dense graphite, consists of a rod long enough to reach the middle of the crucible and a propeller sized at half the diameter of the corresponding section of the crucible enclosure. The gas bubbling device 4 is placed at the bottom of the crucible and contains the gas steering tube and a porous plug 15 of ceramic material with pore size below 1 mm.
Procedeul pentru obținerea unui material poros pe bază de AISi12Ca1,5Mg prin bar- 17 botare de azot în baia metalică se bazează pe realizarea unei topituri 5 cu viscozitate ridicată prin adăugarea de calciu metalic și barbotarea topiturii vâscoase cu un gaz inert de masă 19 moleculară scăzută. Agitarea mecanică a băii de aliaj topit produce o mai bună dispersie a bulelor 6 în topitură, mărind astfel eficiența procesului, și obținând spume metalice 7 omo- 21 gene, cu pori mici.The process for obtaining a porous material based on AISi12Ca1,5Mg by bar-17 nitrogen dipping in the metal bath is based on achieving a high viscosity melt 5 by adding metallic calcium and bubbling the viscous melt with a low molecular weight 19 inert gas. . The mechanical stirring of the molten alloy bath produces a better dispersion of the bubbles 6 in the melt, thus increasing the efficiency of the process, and obtaining metallic foams 7 homogeneous, with small pores.
Procedeul conform invenției înlătură unele din dezavantajele procedeelor cunoscute 23 prin aceea că: nu necesită prezența de particule ceramice pentru stabilizarea spumei metalice, nu necesită adăugarea de compuși gazeificanți de tipul TiH2, care pot dăuna asupra 25 proprietăților mecanice ale materialului poros rezultat; produce pori de dimensiuni mici (< 500 pm); magneziul prezent în procente ridicate (> 1%) determină apariția de particule 27 oxidice de dimensiuni mici și tensiuni superficiale scăzute, care contribuie la stabilizarea de spume metalice cu pori mici. Aceste avantaje îmbunătățesc proprietățile mecanice ale mate- 29 rialului obținut, consumul energetic al procesului și, implicit, costul produsului final.The process according to the invention removes some of the disadvantages of known processes 23 in that: it does not require the presence of ceramic particles for stabilizing the metal foam, it does not require the addition of TiH 2 type gasifying compounds, which can damage the 25 mechanical properties of the resulting porous material; produces small pores (<500 pm); magnesium present in high percentages (> 1%) causes the appearance of small 27 oxide particles and low surface tension, which contribute to the stabilization of metallic foams with small pores. These advantages improve the mechanical properties of the material obtained, the energy consumption of the process and, implicitly, the cost of the final product.
Instalația, conform invenției, înlătură unele din dezavantajele instalațiilor uzuale prin 31 aceea că: insuflarea gazului în topitură se realizează la partea inferioară a creuzetului prin intermediul unui dop ceramic cu pori < 1 mm, iar dispersarea bulelor produse se realizează 33 prin intermediul unui agitator mecanic. Astfel, se asigură un debit corespunzător de gaz, o dimensiune scăzută a bulelor de gaz și o suprafață de contact gaz/topitură mărită, pentru 35 obținerea de aliaje poroase cu dimensiuni de pori mici și repartizați omogen în structură.The installation, according to the invention, removes some of the disadvantages of the usual installations by the fact that: the melting gas is made at the bottom of the crucible by means of a ceramic stopper with pores <1 mm, and the dispersion of the bubbles produced is realized 33 by means of a mechanical stirrer . Thus, an adequate gas flow is ensured, a small gas bubble size and an increased gas / melt contact surface, for obtaining porous alloys with small pore dimensions and homogeneously distributed in the structure.
Se dă, în continuare, un exemplu de aplicare a procedeului: 37The following is an example of the application of the procedure: 37
Pentru obținerea unei șarje de 100 g material poros AISi12%/Ca1,5Mg, se pornește de la o cantitate de 314 g aliaj precursor AISÎ12, plasat în creuzetul de grafit, în interiorul 39 cuptorului. Se încălzește șarja până la temperatura de 650°C și se adaugă 35 g prealiaj AMg10 (conține Mg în exces de 15%, cu formarea de particule spinel și pierderi prin 41 vaporizare) cu menținere 15 min. Se adaugă 5% Ca metalic (conține pierderi de 10% calciu cu formarea de oxizi) cu agitare ușoară și menținere 10 min. Se începe procesul de barbo- 43 tare cu azot la un debit de 2,4 l/min. în cinci etape, la un interval de 4 min una de alta, se colectează eșantioane de 20 g de material poros de la suprafața topiturii. Astfel, se obține 45 o cantitate de 100 g de aliaj de aluminiu cu porozitate înaltă (20...30%), densitate aparentă de 1,8...2,2 g/cm3 și dimensiuni de pori de 300...500 pm, repartizați uniform în material. 47To obtain a batch of 100 g porous material AISi12% / Ca1,5Mg, it is started from a quantity of 314 g precursor alloy AISÎ12, placed in the graphite crucible, inside the 39 oven. Heat the batch to 650 ° C and add 35 g of AMg10 pre-alloy (contains Mg in excess of 15%, with formation of spinel particles and losses through 41 vaporization) with 15 min maintenance. Add 5% Ca metal (contains 10% calcium loss with oxide formation) with slight stirring and 10 min maintenance. The process of barboiling 43 with nitrogen at a rate of 2.4 l / min begins. In five steps, at an interval of 4 min from each other, 20 g samples of porous material are collected from the melt surface. Thus, a quantity of 100 g of high porosity aluminum alloy is obtained (20 ... 30%), apparent density of 1.8 ... 2.2 g / cm 3 and pore size of 300 .. .500 pm, evenly distributed throughout the material. 47
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201200809A RO129439B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Process for producing porous aluminium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201200809A RO129439B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Process for producing porous aluminium alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RO129439A2 RO129439A2 (en) | 2014-05-30 |
RO129439B1 true RO129439B1 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=50780948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ROA201200809A RO129439B1 (en) | 2012-11-13 | 2012-11-13 | Process for producing porous aluminium alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RO (1) | RO129439B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109513941B (en) * | 2018-12-28 | 2022-01-07 | 北京康普锡威科技有限公司 | Preparation device and preparation method of hollow aluminum alloy microspheres |
-
2012
- 2012-11-13 RO ROA201200809A patent/RO129439B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RO129439A2 (en) | 2014-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gergely et al. | The FORMGRIP process: foaming of reinforced metals by gas release in precursors | |
Gupta et al. | Magnesium, magnesium alloys, and magnesium composites | |
CN102002607B (en) | Method for preparing foamed aluminum by foaming melt | |
CN104593652B (en) | Quasicrystal and alumina mixed particle reinforced magnesium-based composite material and manufacturing method thereof | |
JP2635817B2 (en) | Manufacturing method of metal foam reinforced with particles | |
US6942716B2 (en) | Production of metal forms | |
CN1325681C (en) | Ceramic granule reinforced aluminium-base composite material and its preparing method | |
CN110052615A (en) | Method for preparing high-strength aluminum alloy by selective laser melting | |
KR101749066B1 (en) | A method of fabricating an aluminum matrix composite and an aluminum matrix composite fabricated by the same | |
CN102791893B (en) | Particulate aluminium matrix nano-composites and a process for producing the same | |
CN105568101A (en) | High-strength magnalium alloy and preparation method thereof | |
Ren et al. | Purification of aluminium-silicon alloy by electromagnetic directional solidification: Degassing and grain refinement | |
Babcsán et al. | Metal foams–manufacture and physics of foaming | |
CN104827003A (en) | Foam metal ingot casting device and method | |
Lu et al. | Preparation of closed-cell Mg foams using SiO2-coated CaCO3 as blowing agent in atmosphere | |
Yadav et al. | Fabrication of ultra-light LM13 alloy hybrid foam reinforced by MWCNTs and SiC through stir casting technique | |
RU2567779C1 (en) | Method of producing of modified aluminium alloys | |
CN105420574A (en) | Good-high-temperature-strength magnesium and copper alloy and preparation method thereof | |
RO129439B1 (en) | Process for producing porous aluminium alloy | |
WO2020020381A1 (en) | Preparation method for low density metal matrix composite | |
Amosov et al. | Fabrication of Al-AlN nanocomposites | |
CN101407870B (en) | Multicomponent flux composition method capable of lowering metal-matrix composite synthesis temperature | |
KR100874323B1 (en) | Manufacturing method of bubble aluminum | |
CN204584209U (en) | A kind of Casting Equipment of foam metal ingot casting | |
CN100537801C (en) | A kind of preparation method of aluminum matrix composite |