RU2188873C1

RU2188873C1 - Method of production of magnesium alloy

Info

Publication number: RU2188873C1
Application number: RU2001100309A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Каблов; И.Н. Фридляндер; А.Д. Жирнов; И.Ю. Мухина; В.В. Степанов; З.П. Уридия; П.Г. Детков; Н.К. Жуланов; Н.А. Белкин; И.В. Ваал
Original assignee: Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов; Открытое акционерное общество "Соликамский магниевый завод"
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-09-10

Abstract

FIELD: metallurgy; aeronautical engineering; production of high-purity corrosion-resistant magnesium-based alloys. SUBSTANCE: proposed method includes melting of charge, alloying, mixing magnesium melt to homogeneous state, refining the melt from iron; refining the melt is conducted by means of zirconium from magnesium-zirconium alloy at zirconium-to-iron ratio in melt of 0.1 to 2.0; magnesium-zirconium alloy is introduced in melt in the amount of 0.1 to 0.2% of mass of charge at temperature of 710 to 735 C; magnesium- zirconium alloy is introduced in melt together with titanium sponge at titanium-to-iron ratio of 0.5 to 2.5; alloying of melt is performed by means of aluminum and one or several metals selected from group including zinc, manganese, calcium, cadmium, beryllium and rare-earth metals. Alloy thus obtained has fine-grained structure, enhanced corrosion and mechanical resistance. EFFECT: reduced labor consumption; reduced power requirements; increased utilization factor. 4 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, авиационной техники, а именно к получению высокочистых коррозионно-стойких сплавов на основе магния. The invention relates to the field of metallurgy, aircraft, and in particular to the production of high-purity corrosion-resistant magnesium-based alloys.

Известен способ получения магниевого сплава, в котором производят очистку расплавленного металла перемешиванием газодинамическим насосом. Рафинирование расплава магния и его сплавов проводят солями, имеющими плотность меньше плотности магния, при температуре процесса очистки [1]. A known method of producing a magnesium alloy in which the molten metal is purified by stirring with a gas-dynamic pump. Refining of the magnesium melt and its alloys is carried out with salts having a density lower than the density of magnesium, at the temperature of the cleaning process [1].

Недостатком известного способа получения магния является низкая коррозионная стойкость получаемого сплава из-за насыщения расплава наиболее коррозионно-опасным хлоридом магния по реакции
TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti
Наиболее близким аналогом является способ получения магниевого сплава, включающий плавление шихты, легирование, перемешивание магниевого расплава до гомогенного состояния, рафинирование расплавленным сплавообразующим компонентом, содержащим алюминий и марганец, получение сплава под окислительным защитным газовым слоем [2].A disadvantage of the known method for producing magnesium is the low corrosion resistance of the resulting alloy due to saturation of the melt with the most corrosive magnesium chloride by reaction
TiCl ₄ + 2Mg = 2MgCl ₂ + Ti
The closest analogue is a method for producing a magnesium alloy, including melting the mixture, alloying, mixing the magnesium melt to a homogeneous state, refining with a molten alloy-forming component containing aluminum and manganese, and obtaining an alloy under an oxidizing protective gas layer [2].

Недостатком способа, наиболее близкого к аналогу, является недостаточно высокие коррозионная стойкость и механические свойства магниевого сплава, полученного по этому способу. The disadvantage of the method closest to the analogue is the insufficiently high corrosion resistance and mechanical properties of the magnesium alloy obtained by this method.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения магниевого сплава, обладающего повышенной коррозионной стойкостью и механическими свойствами. An object of the invention is the development of a method for producing a magnesium alloy having high corrosion resistance and mechanical properties.

Техническим результатом является очистка расплава от примеси железа, получение сплава с мелкозернистой структурой, повышение коррозионной стойкости и механических свойств, снижение трудоемкости технологического процесса и расхода электроэнергии, увеличение коэффициента использования металла. The technical result is the purification of the melt from iron impurities, obtaining an alloy with a fine-grained structure, increasing corrosion resistance and mechanical properties, reducing the complexity of the process and energy consumption, increasing the utilization of metal.

Технический результат достигается тем, что предложен способ получения магниевого сплава, включающий плавление шихты, легирование, перемешивание магниевого расплава до гомогенного состояния и рафинирование расплава от железа, в котором рафинирование расплава ведут цирконием из лигатуры магний - цирконий при соотношении циркония к железу в расплаве 0,1÷2,0. Лигатуру магний - цирконий вводят в расплав в количестве 0,1-0,2% от веса шихты при температуре 710-735^oС.The technical result is achieved by the fact that the proposed method for producing a magnesium alloy, including melting the mixture, alloying, mixing the magnesium melt to a homogeneous state and refining the melt from iron, in which the melt is refined with zirconium from the magnesium-zirconium alloys in a ratio of zirconium to iron in the melt 0, 1 ÷ 2.0. Ligature magnesium - zirconium is introduced into the melt in an amount of 0.1-0.2% of the weight of the mixture at a temperature of 710-735 ^o C.

Лигатуру магний - цирконий вводят в расплав совместно с титановой губкой при соотношении титана к железу в расплаве 0,5-2,5. The ligature of magnesium - zirconium is introduced into the melt together with a titanium sponge at a ratio of titanium to iron in the melt of 0.5-2.5.

Легирование расплава проводят алюминием и одним или несколькими металлами, выбранными из группы: цинк, марганец, кальций, кадмий, бериллий, РЗМ. Alloying the melt is carried out with aluminum and one or more metals selected from the group: zinc, manganese, calcium, cadmium, beryllium, rare-earth metals.

Авторами установлено, что использование в малых количествах (0,1-0,2% от веса шихты) лигатуры магний - цирконий, при соотношении циркония к железу в расплаве 0,1÷2,0, или совместное введение ее с титановой губкой при соотношении титана к железу в расплаве 0,5÷2,5, в качестве рафинирующей добавки в предлагаемом способе приводит к очистке расплава от примеси железа, получению сплава с мелкозернистой структурой, повышению коррозионной стойкости и механических свойств. The authors found that the use of magnesium - zirconium alloys in small amounts (0.1-0.2% of the charge weight), with a ratio of zirconium to iron in the melt of 0.1 ÷ 2.0, or its joint administration with a titanium sponge at a ratio titanium to iron in the melt 0.5 ÷ 2.5, as a refining additive in the proposed method leads to the purification of the melt from iron impurities, to obtain an alloy with a fine-grained structure, to increase corrosion resistance and mechanical properties.

Примеры осуществления. Examples of implementation.

Предлагаемый способ получения магниевого сплава был опробован в лабораторных и производственных условиях. The proposed method for producing a magnesium alloy was tested in laboratory and industrial conditions.

Пример 1 (приготовление сплава AZ91Hp)
В тигель емкостью 1800 кг загружали 1636 кг магния с примесью железа, расплавляли его и при достижении температуры расплава 700^oС проводили легирование. В расплав вводили 162 кг алюминия, 13 кг цинка и 5 кг марганца, перемешивали до гомогенного состояния, а при достижении температуры 720^oС в расплав вводили 0,3 кг лигатуры алюминий - бериллий и проводили рафинирование введением лигатуры магний - цирконий в количестве 18 кг (0,15% от веса шихты) для достижения соотношения циркония к железу в расплаве 0,5, затем проводили перемешивание и выстаивание, контролировали химический состав полученного сплава и при температуре 710^oС разливали сплав в чушки на литейном конвейере.Example 1 (preparation of the alloy AZ91Hp)
1636 kg of magnesium with an admixture of iron were loaded into a crucible with a capacity of 1800 kg, it was melted, and when the melt temperature reached 700 ^° C, alloying was performed. 162 kg of aluminum, 13 kg of zinc and 5 kg of manganese were introduced into the melt, mixed until homogeneous, and when the temperature reached 720 ^° C, 0.3 kg of aluminum-beryllium alloy was introduced into the melt and 18 kg of magnesium-zirconium alloy was refined. (0.15% of the weight of the charge) to achieve a ratio of zirconium to iron in the melt of 0.5, then mixing and aging were carried out, the chemical composition of the obtained alloy was controlled, and the alloy was poured into ingots on a casting conveyor at a temperature of 710 ^{° C.}

Пример 2 (приготовление сплава МЛ5пч)
В тигель емкостью 10 кг загружали 9,1 кг магния, расплавляли его и при достижении температуры расплава 710^oС проводили легирование. В расплав вводили 0,8 кг алюминия, 0,06 кг цинка и 0,04 кг марганца, перемешивали расплав до гомогенного состояния, а при достижении температуры 735^oС проводили рафинирование введением в расплав 0,133 кг лигатуры магний - цирконий в количестве 0,2% от веса шихты совместно с титановой губкой для достижения соотношения в расплаве циркония к железу 0,67, а титана к железу 1,25, затем проводили перемешивание и выстаивание. При температуре 730^oС сплав разливали в кокиль и в песчаные формы.Example 2 (preparation of alloy ML5pch)
9.1 kg of magnesium was loaded into a 10 kg crucible, it was melted, and when the melt temperature reached 710 ^° C, alloying was performed. 0.8 kg of aluminum, 0.06 kg of zinc and 0.04 kg of manganese were introduced into the melt, the melt was mixed to a homogeneous state, and when the temperature reached 735 ^° C, refining was performed by introducing into the melt 0.133 kg of magnesium - zirconium alloys in an amount of 0.2 % of the weight of the charge together with a titanium sponge to achieve a ratio in the molten zirconium to iron of 0.67, and titanium to iron of 1.25, then mixing and aging were carried out. At a temperature of 730 ^o With the alloy was poured into a chill mold and in sand forms.

Коррозионная стойкость в 3%-м растворе NaCl за 48 часов по количеству выделившегося водорода и механические свойства сплава полученного по предлагаемому способу приведены в таблице. Corrosion resistance in a 3% NaCl solution over 48 hours by the amount of hydrogen released and the mechanical properties of the alloy obtained by the proposed method are shown in the table.

Анализ таблицы показывает, что коррозионная стойкость магниевого сплава, полученного по предлагаемому способу, в 1,9-3,0 раза превосходит коррозионную стойкость сплава, полученного по способу-прототипу, а повышение механических свойств составляет
по пределу прочности на 8,7-16,9%;
по относительному удлинению на 50-75%.Analysis of the table shows that the corrosion resistance of the magnesium alloy obtained by the proposed method is 1.9-3.0 times higher than the corrosion resistance of the alloy obtained by the prototype method, and the increase in mechanical properties is
by tensile strength by 8.7-16.9%;
relative elongation of 50-75%.

Источники информации
1. А.с. СССР 884309.Sources of information
1. A.S. USSR 884309.

2. Патент РФ 2103404. 2. RF patent 2103404.

Claims

1. A method of producing a magnesium alloy, including melting the mixture, alloying, mixing the magnesium melt to a homogeneous state, refining the melt from iron, characterized in that the melt is refined with zirconium from the magnesium-zirconium ligature with a ratio of zirconium and iron in the melt 0.1-2 , 0.

2. The method according to p. 1, characterized in that the magnesium-zirconium alloy is introduced into the melt in an amount of 0.1-0.2% of the weight of the mixture at a temperature of 710-735 ^o C.

3. The method according to p. 1, characterized in that the magnesium-zirconium alloy is introduced into the melt together with a titanium sponge at a ratio of titanium and iron in the melt of 0.5-2.5.

4. The method according to p. 1, characterized in that the alloying of the melt is carried out with aluminum and one or more metals selected from the group consisting of zinc, manganese, calcium, cadmium, beryllium and rare earth metals.