RU2026395C1

RU2026395C1 - Master alloy

Info

Publication number: RU2026395C1
Application number: RU92011755A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Сухих; В.М. Замятин; В.К. Юнышев; В.И. Аликин; В.С. Мушников; В.И. Баратов; В.А. Пряничников
Original assignee: Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: alloying and modification of alloys. SUBSTANCE: master alloy has, wt. -%: zirconium 8-12; aluminium 9-11, and copper - the rest. EFFECT: enhanced quality of alloy. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к получению алюминиевых сплавов с цирконием, а именно к лигатурам, предназначенным для модифицирования и легирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the production of aluminum alloys with zirconium, and in particular to alloys designed to modify and alloy aluminum wrought alloys with zirconium.

Известна лигатура Al-Zr для легирования алюминиевых сплавов, содержащая 1-5% циркония, остальное - алюминий. Known alloy Al-Zr for alloying aluminum alloys containing 1-5% zirconium, the rest is aluminum.

Однако известная лигатура дает сравнительно невысокое содержание циркония в твердом растворе алюминиевой матрицы сплава и обладает слабой модифицирующей способностью. However, the known ligature gives a relatively low content of zirconium in the solid solution of the aluminum alloy matrix and has a weak modifying ability.

Сплавы, выплавленные посредством данной лигатуры, характеризуются невысокими значениями механических свойств, технологической пластичности и микротвердости. Alloys smelted using this ligature are characterized by low values of mechanical properties, technological plasticity and microhardness.

Изобретение решает задачу повышения механических и технологических свойств алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием путем разработки состава лигатуры, обладающей легирующей и модифицирующей способностями одновременно и в достаточной степени. The invention solves the problem of increasing the mechanical and technological properties of aluminum wrought alloys with zirconium by developing a composition of the ligature, which has alloying and modifying abilities at the same time and to a sufficient degree.

Применение заявляемой лигатуры позволяет повысить содержание циркония в твердом растворе выплавляемого сплава и одновременно получить в слитках однородную мелкозернистую структуру. The use of the inventive ligature allows to increase the content of zirconium in the solid solution of the melted alloy and at the same time to obtain a uniform fine-grained structure in ingots.

Заявляемая лигатура для модифицирования и легирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием, содержащая цирконий и алюминий, согласно изобретению дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zr 8-12 Al 9-1 Cu Остальное
Введение в заявляемую лигатуру меди в качестве основы способствует получению в слитках более однородной мелкозернистой структуры и предотвращает опасность наследования сплавами тугоплавких интерметаллидов Al₃Zr, свойственных прототипу. Образующаяся в лигатуре Cu-Al-Zr менее тугоплавкая интерметаллидная фаза Al_xCu_yZr позволяет значительно изменить макроструктуру и микроструктуру сплава. Так как интерметаллиды Al_xCu_yZr в заявляемой лигатуре менее тугоплавкие, чем интерметаллиды Al₃Zr в прототипе, следовательно и в сплавах, модифицированных заявляемой лигатурой, микронеоднородности типа Al_xCu_yZr растворяются лучше, чем микронеоднородности типа Al_zZr. В связи с этим цирконий, вводимый в сплавы заявляемой лигатурой, легче переходит в раствор, чем при введении известной лигатурой. Содержание алюминия в пределах 9-11 мас.% и циркония в пределах 8-12 мас.% - необходимое и достаточное условие для возрастания содержания циркония в твердом растворе расплава при легировании его заявляемой лигатурой. В то же время применение предлагаемого соотношения компонентов лигатуры способствует образованию в единице объема расплава большего числа дисперсных микронеоднородностей типа Al_xCu_yZr, играющих роль наиболее вероятных центров кристаллизации твердого раствора, вызывает формирование более однородной структуры твердой фазы сплавов. Все это предопределяет повышение технологической пластичности и микротвердости легируемых сплавов и снижает склонность к образованию трещин.The inventive ligature for the modification and alloying of aluminum wrought aluminum alloys with zirconium containing zirconium and aluminum, according to the invention additionally contains copper in the following ratio, wt.%: Zr 8-12 Al 9-1 Cu The rest
The introduction of the inventive master alloy of copper as the basis contributes to the production of ingots more homogeneous fine-grained structure and prevents the danger of inheritance by alloys of refractory intermetallic compounds Al ₃ Zr, characteristic of the prototype. The less refractory intermetallic phase Al _x Cu _y Zr formed in the Cu-Al-Zr ligature allows one to significantly change the macrostructure and microstructure of the alloy. Since the intermetallic compounds Al _x Cu _y Zr in the inventive ligature are less refractory than the intermetallic Al ₃ Zr in the prototype, therefore, in alloys modified by the inventive ligature, microinhomogeneities like Al _x Cu _y Zr dissolve better than microinhomogeneities like Al _z Zr. In this regard, zirconium introduced into the alloys of the inventive ligature, more easily passes into solution than when introduced by a known ligature. The content of aluminum in the range of 9-11 wt.% And zirconium in the range of 8-12 wt.% Is a necessary and sufficient condition for increasing the content of zirconium in the solid solution of the melt when alloying it with the claimed alloy. At the same time, the application of the proposed ratio of the ligature components promotes the formation of a larger number of dispersed microinhomogeneities of the type Al _x Cu _y Zr in the melt volume unit, which play the role of the most probable centers of crystallization of the solid solution, causing the formation of a more uniform structure of the alloy solid phase. All this predetermines an increase in technological plasticity and microhardness of alloyed alloys and reduces the tendency to crack.

Следует отметить, что известно использование меди в лигатуре Al-Cu для легирования алюминиевых сплавов, содержащей 33-50% меди, остальное - алюминий. It should be noted that the use of copper in Al-Cu ligature for alloying aluminum alloys containing 33-50% copper is known, the rest is aluminum.

Введением в расплав известных лигатур Al-Zr и Al-Cu достигается легирование сплава цирконием и медью в известных соотношениях. By introducing the known Al-Zr and Al-Cu alloys into the melt, alloying of the alloy with zirconium and copper in known proportions is achieved.

Однако использование заявляемой лигатуры Al-Cu-Zr дает дополнительный технический результат, не достигаемый раздельным введением двух известных лигатур, а именно - образование дисперсных микронеоднородностей типа Al_xCu_yZr, наличие большого количества которых способствует измельчению структуры слитков алюминиевого сплава и обуславливает повышенное относительно известного содержания циркония в сплаве.However, the use of the inventive Al-Cu-Zr ligature gives an additional technical result that cannot be achieved by the separate introduction of two well-known ligatures, namely, the formation of dispersed microinhomogeneities of the type Al _x Cu _y Zr, the presence of a large number of which contributes to the refinement of the structure of the ingots of the aluminum alloy and causes an increased relative to the known zirconium content in the alloy.

Для получения заявляемой лигатуры использовали следующие материалы:
Электролитическая медь марки не ниже М2 по ГОСТ 859-78
Цирконий электролитический по ТУ 95756-81
Алюминий марок а85-а97 по ГОСТ 11069-77
Лигатуру выплавляли в индукционной печи ВПЧ-100 с графитовым тиглем. На подину печи загружали цирконий из расчета 10 мас.%, затем загружали электролитическую медь. После растворения меди и растворении в ней циркония расплав дошихтовывали алюминием до расчетного состава. После расплавления алюминия расплав рафинировали криолитосодержащим флюсом, снимали шлак и при 1100^оС проводили разливку лигатуры в чугунные горизонтальные изложницы, смазанные смесью подсолнечного масла с графитом.To obtain the claimed ligature used the following materials:
Electrolytic copper grade no lower than M2 according to GOST 859-78
Zirconium electrolytic according to TU 95756-81
Aluminum grades a85-a97 according to GOST 11069-77
The ligature was smelted in an HPV-100 induction furnace with a graphite crucible. Zirconium was charged to the bottom of the furnace at the rate of 10 wt%, then electrolytic copper was charged. After dissolution of copper and dissolution of zirconium in it, the melt was alloyed with aluminum to the calculated composition. After melting, the melt was refined aluminum kriolitosoderzhaschim flux, slag and removed at 1100 ^C was conducted in an iron casting ligatures horizontal mold, a mixture of sunflower oil lubricated with graphite.

Заявляемую и известную по прототипу лигатуру использовали для легирования и модифицирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием марок 1161 и 1973, которые выплавляли по серийной технологии. The claimed and known prototype ligature was used for alloying and modifying aluminum wrought alloys with zirconium grades 1161 and 1973, which were smelted using serial technology.

Структуру, механические и технологические свойства слитков этих сплавов исследовали стандартными методами. The structure, mechanical and technological properties of the ingots of these alloys were investigated by standard methods.

Полученные результаты представлены в таблице. Как следует из приведенных в ней данных, заявляемая лигатура (составы 1-3) обеспечивает по сравнению с известной лигатурой (состав 4) значительное уменьшение среднего размера зерна и интерметаллидов в сплавах при существенном повышении растворимости и предельного содержания циркония в твердом растворе. Происходит улучшение механических свойств сплавов, получаемых с использованием заявляемой лигатуры. Снижение количества слитков с трещинами показывает, что заявляемая лигатура улучшает и технологические свойства сплавов. The results are presented in the table. As follows from the data presented in it, the claimed ligature (compositions 1-3) provides, compared with the known ligature (composition 4), a significant decrease in the average grain size and intermetallic compounds in alloys with a significant increase in the solubility and limiting content of zirconium in solid solution. The mechanical properties of alloys obtained using the inventive ligature are improved. The decrease in the number of ingots with cracks shows that the inventive ligature improves the technological properties of the alloys.

Кроме того, легирование сплавов заявляемой лигатурой по сравнению с известной позволяет уменьшить ее количество при легировании того же объема сплавов, при этом гарантируется их качество. In addition, alloying the alloys with the inventive ligature in comparison with the known alloy allows reducing its amount when alloying the same volume of alloys, while guaranteeing their quality.

Claims

A master alloy for alloying and modifying aluminum alloys with zirconium containing zirconium and aluminum, characterized in that it additionally contains copper in the following ratio of components, wt.%:
Zirconium - 8 - 12
Aluminum - 9 - 11
Copper - Else