RU2211872C1 - Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов - Google Patents
Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211872C1 RU2211872C1 RU2002118467/02A RU2002118467A RU2211872C1 RU 2211872 C1 RU2211872 C1 RU 2211872C1 RU 2002118467/02 A RU2002118467/02 A RU 2002118467/02A RU 2002118467 A RU2002118467 A RU 2002118467A RU 2211872 C1 RU2211872 C1 RU 2211872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- scandium
- production
- ligature
- alloys
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению алюминиево-скандиевых лигатур, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе алюминия и магния. Предложенная алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов, полученная в результате алюминотермического восстановления, имеет следующий состав, мас.%: скандий от 0,3 до не более 5, железо не более 0,05, кремний не более 0,05, медь не более 0,01, марганец не более 0,01, натрий не более 0,1, фтор не более 0,01, сумма редкоземельных элементов - не более 0,01, алюминий - остальное. Данная алюминиево-скандиевая лигатура позволяет повысить качество и улучшить эксплуатационные характеристики лигатуры.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению алюминиево-скандиевых лигатур, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе алюминия и магния.
Известна алюминиево-скандиевая лигатура, полученная в процессе алюмотермического восстановления трифторида скандия в вакууме при температурах 865-930oС в течение 7-8 мин и при соотношении компонентов в смеси ScF3:Аl=1: 10 (Г.Н.Звиададзе и др. Изучение кинетики взаимодействия в системе ScF3:Аl. Всесоюзный симпозиум по химии неорганических фторидов". Тезисы докладов.- М. : Наука, 1978).
Недостатком этой лигатуры является высокое содержанием фтора и сравнительно невысокое содержание скандия. Наличие фтора в лигатуре приводит к низкой степени усвояемости скандия в процессе легирования и модифицирования металлов и сплавов. Кроме того, фтор является нежелательным элементом для ряда сплавов, работающих в агрессивных средах, поскольку он снижает их коррозионную стойкость.
Прототипом предложенного изобретения является алюминиево-скандиевая лигатура, полученная в процессе алюмотермического восстановления трифторида скандия в вакууме в три ступени при температурах от 865 до 1300oС при соотношении компонентов в шихте ScF3:Аl от 1:1,6 до 1:8 (SU 873692 А, опублик. 30.11.83).
В этой лигатуры также содержится фтор (от 0,05 до 8,5 мас.%), наличие которого обуславливает уже отмеченные выше недостатки, т.е. низкую степень усвояемости скандия в процессе легирования и модифицирования металлов и сплавов, а также отрицательное действие этого элемента для ряда композиций сплавов, работающих в агрессивных средах, поскольку он снижает их коррозионную стойкость. Кроме того, высокое содержание скандия в лигатуре (в примерах от 5,8 до 34%) обуславливает неоднородность структуры лигатуры.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении качества и улучшении эксплуатационных характеристик алюминиево-скандиевой лигатуры.
Указанный технический результат достигается тем, что алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов, полученная в результате алюминотермического восстановления, содержит алюминий, скандий и фтор в качестве примесей.
Отличие лигатуры заключается в том, что она дополнительно содержит в качестве примесей железо, кремний, медь, марганец, натрий и редкоземельные элементы, при этом суммарное количество примесей в лигатуре составляет не более 0,25 мас.%, и лигатура имеет следующий состав, мас.%:
Sc - от 0,3 до не более 5
Fe - не более 0,05
Si - не более 0,05
Сu - не более 0,01
Mn - не более 0,01
Nа - не более 0,1
F - не более 0,01
Сумма редкоземельных элементов - не более 0,01
Аl - Остальное
Повышение качества и улучшение эксплуатационных характеристик алюминиево-скандиевой лигатуры достигается за счет значительного уменьшения содержания в ней загрязняющих примесей, в том числе фтора, и увеличения однородности структуры путем снижения содержания в ней скандия.
Sc - от 0,3 до не более 5
Fe - не более 0,05
Si - не более 0,05
Сu - не более 0,01
Mn - не более 0,01
Nа - не более 0,1
F - не более 0,01
Сумма редкоземельных элементов - не более 0,01
Аl - Остальное
Повышение качества и улучшение эксплуатационных характеристик алюминиево-скандиевой лигатуры достигается за счет значительного уменьшения содержания в ней загрязняющих примесей, в том числе фтора, и увеличения однородности структуры путем снижения содержания в ней скандия.
Производство сплавов и изделий из них с высокими эксплуатационными характеристиками в значительной степени определяется видом используемых при производстве лигатур. Особое значение это имеет применительно к металлургии алюминиевых и магниевых сплавов, что обусловлено высокими требованиями к качеству деформируемых полуфабрикатов в связи с ростом требования по надежности и долговечности конструкций, способных работать в условиях повышенных и пониженных температур, резких тепловых ударов и так далее. Качество и поведение изделий из алюминиевых и магниевых сплавов определяется однородностью структуры металла.
Задача измельчения зерен в слитке решается модифицированием сплава.
Эффективным модификатором является скандий. Благодаря разработке технологий попутного извлечения скандия, а также извлечения его из отходов и промпродуктов цветной металлургии стало возможным использование скандия в качестве модификатора при получении алюминиевых и магниевых сплавов и, в частности, в производстве алюминиево-скандиевой лигатуры. Благоприятный комплекс физико-химических свойств делает скандий перспективным легирующим компонентом сплавов цветных металлов. Добавки скандия вводят в алюминий и магний и их сплавы в виде лигатуры.
Скандий взаимодействует с алюминием и магнием по диаграмме эвтектического типа с переменной растворимостью.
Максимальная равновесная растворимость скандия в твердом алюминии около 35%. Скандий склонен к образованию сверхпересыщенных твердых растворов в неравновесном состоянии даже при небольших скоростях кристаллизации.
Образующийся при взаимодействии скандия с алюминием интерметаллид Al3Sc обладает специфическим свойством: его кристаллическая решетка имеет почти полное размерно-структурное соответствие структурной решетке алюминия. Это сходство решеток лежит в основе его сильнейшего влияния на структуру и свойства алюминиевых и магниевых сплавов.
Благодаря этим свойствам добавка скандия позволяет получать слитки или сварные швы с недендритной структурой, все виды полуфабрикатов с равномерной некристаллизованной структурой и, как следствие этого, повышенным комплексом технологических свойств.
Получение алюминиево-скандиевой лигатуры показано на следующих примерах.
Пример 1.
В миксере на 70 кг расплавленного алюминия при 845oС наплавляется 4 кг покровного флюса, состоящего из хлорида калия 43 мас.% и хлорида натрия 57 мас.%. После расплавления покровного флюса в расплав загружают 4 кг скандийсодержащего флюса состава, мас.%:
Хлорид калия - 80
Фторид натрия - 8
Фторид скандия - 12
После расплавления флюса температура снижается до 790oС. Расплав выдерживают в течение 20 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
Хлорид калия - 80
Фторид натрия - 8
Фторид скандия - 12
После расплавления флюса температура снижается до 790oС. Расплав выдерживают в течение 20 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
При выполнении приведенного примера получают лигатуру Al-Sc следующего состава:
Sc - 0,3
Fe - 0,005
Si - 0,003
Сu - 0,001
Mn - 0,003
Nа - 0,1
F - 0,01
Cумма редкоземельных элементов - 0,001
Аl - Остальное
Пример 2.
Sc - 0,3
Fe - 0,005
Si - 0,003
Сu - 0,001
Mn - 0,003
Nа - 0,1
F - 0,01
Cумма редкоземельных элементов - 0,001
Аl - Остальное
Пример 2.
В миксере на 1 т расплавленного алюминия при температуре 842oС наплавляется 0,02 т покровного флюса, состоящего из хлорида калия 45 мас.% и хлорида натрия 55 мас.%. После расплавления покровного флюса в расплав загружают 220 кг скандийсодержащего флюса состава, мас.%:
Фторскандиат щелочного или щелочноземельного металла - 35
Хлорид калия - Остальное
После расплавления флюса температура снижается до 785oС. Расплав выдерживают в течение 25 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
Фторскандиат щелочного или щелочноземельного металла - 35
Хлорид калия - Остальное
После расплавления флюса температура снижается до 785oС. Расплав выдерживают в течение 25 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
При выполнении приведенного примера получают лигатуру Al-Sс следующего состава:
Sc - 2
Fe - 0,02
Si - 0,03
Сu - 0,005
Mn - 0,005
Nа - 0,1
F - 0,01
Сумма редкоземельных элементов - 0,005
Аl - Остальное
Пример 3.
Sc - 2
Fe - 0,02
Si - 0,03
Сu - 0,005
Mn - 0,005
Nа - 0,1
F - 0,01
Сумма редкоземельных элементов - 0,005
Аl - Остальное
Пример 3.
В миксере на 100 кг расплавленного алюминия при температуре 850oС наплавляется 4 кг покровного флюса, состоящего из хлорида калия 44 мас.% и хлорида натрия 56 мас.%. После расплавления покровного флюса в расплав загружают 120 кг скандийсодержащего флюса состава, мас.%:
Фторскандиат щелочного или щелочноземельного металла - 30
Хлорид калия - Остальное
После расплавления флюса температура снижается до 790oС. Расплав выдерживают в течение 20 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
Фторскандиат щелочного или щелочноземельного металла - 30
Хлорид калия - Остальное
После расплавления флюса температура снижается до 790oС. Расплав выдерживают в течение 20 мин при указанной температуре, после чего разогревают до начальной температуры и разливают в слитки.
При выполнении приведенного примера получают лигатуру Al-Sc следующего состава:
Sc - 5%
Fe - 0,05
Si - 0,05
Сu - 0,01
Mn - 0,01
Nа - 0,1
F - 0,01
Сумма редкоземельных элементов - 0,01
Аl - Остальноел
Sc - 5%
Fe - 0,05
Si - 0,05
Сu - 0,01
Mn - 0,01
Nа - 0,1
F - 0,01
Сумма редкоземельных элементов - 0,01
Аl - Остальноел
Claims (1)
- Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов, полученная в результате алюминотермического восстановления, содержащая алюминий, скандий и фтор в качестве примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве примесей железо, кремний, медь, марганец, натрий и редкоземельные элементы, при этом суммарное количество примесей в лигатуре составляет не более 0,25 мас. %, и лигатура имеет следующий состав, мас. %:
Скандий - От 0,3 до не более 5
Железо - Не более 0,05
Кремний - Не более 0,05
Медь - Не более 0,01
Марганец - Не более 0,01
Натрий - Не более 0,1
Фтор - Не более 0,01
Сумма редкоземельных элементов - Не более 0,01
Алюминий - Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118467/02A RU2211872C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118467/02A RU2211872C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2211872C1 true RU2211872C1 (ru) | 2003-09-10 |
| RU2002118467A RU2002118467A (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=29777814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002118467/02A RU2211872C1 (ru) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211872C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2298944A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-23 | Korean Institute of Industrial Technology | Magnesium master alloy, manufacturing method thereof, metal alloy using the same, and method of manufacturing the metal alloy |
| CN103924106A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-16 | 南昌大学 | 铝镨钬三元中间合金的制备方法 |
| US10450634B2 (en) | 2015-02-11 | 2019-10-22 | Scandium International Mining Corporation | Scandium-containing master alloys and method for making the same |
| US10988830B2 (en) | 2018-01-16 | 2021-04-27 | Scandium International Mining Corporation | Scandium master alloy production |
| US11384412B2 (en) | 2018-01-16 | 2022-07-12 | Scandium International Mining Corporation | Direct scandium alloying |
-
2002
- 2002-07-11 RU RU2002118467/02A patent/RU2211872C1/ru active IP Right Revival
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2298944A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-23 | Korean Institute of Industrial Technology | Magnesium master alloy, manufacturing method thereof, metal alloy using the same, and method of manufacturing the metal alloy |
| CN103924106A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-16 | 南昌大学 | 铝镨钬三元中间合金的制备方法 |
| US10450634B2 (en) | 2015-02-11 | 2019-10-22 | Scandium International Mining Corporation | Scandium-containing master alloys and method for making the same |
| US10988830B2 (en) | 2018-01-16 | 2021-04-27 | Scandium International Mining Corporation | Scandium master alloy production |
| US11384412B2 (en) | 2018-01-16 | 2022-07-12 | Scandium International Mining Corporation | Direct scandium alloying |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | The solidification process of Al–Mg–Si alloys | |
| EP2369025B1 (en) | Magnesium alloy and magnesium alloy casting | |
| US20090016927A1 (en) | Brass alloy as raw materials for semi solid metal casting | |
| Feng et al. | Effects of combined addition of Y and Ca on microstructure and mechanical properties of die casting AZ91 alloy | |
| JPH0718364A (ja) | 耐熱マグネシウム合金 | |
| WO2017068332A1 (en) | A casting magnesium alloy for providing improved thermal conductivity | |
| JPH08269609A (ja) | ダイカスト性に優れたＭｇ−Ａｌ−Ｃａ合金 | |
| RU2213795C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) | |
| JP2725112B2 (ja) | 高強度マグネシウム合金 | |
| JPH06279906A (ja) | 鋳造用軽量高強度マグネシウム合金 | |
| RU2211872C1 (ru) | Алюминиево-скандиевая лигатура для производства алюминиевых и магниевых сплавов | |
| Hanwu et al. | Preparation and characterization of Mg-6Li and Mg-6Li-1Y alloys | |
| EP0494900B1 (en) | Strontium-magnesium-aluminum master alloy | |
| JP3865430B2 (ja) | 耐熱・耐摩耗性マグネシウム合金 | |
| GB2583482A (en) | A casting magnesium alloy for providing improved thermal conductivity | |
| US20100166595A1 (en) | Phosphor-bronze alloy as raw materials for semi solid metal casting | |
| JPH08260090A (ja) | ダイカスト性に優れたＭｇ−Ｓｉ−Ｃａ過共晶合金 | |
| JP3242493B2 (ja) | 耐熱性マグネシウム合金 | |
| JPS6024169B2 (ja) | マグネシウム合金 | |
| JP3147244B2 (ja) | 塑性加工用素材の製法 | |
| JP3107267B2 (ja) | 耐熱マグネシウム合金 | |
| JPH09256099A (ja) | 耐熱マグネシウム合金 | |
| JP4788047B2 (ja) | 高靱性マグネシウム合金 | |
| JP2624302B2 (ja) | Ａ１−Ｓｉ系鋳物合金改質用Ｍｇ−Ｓｒ合金 | |
| Scampone et al. | Influence of AlNb3. 5B0. 4 Grain Refinement on the Precipitation of Fe-rich Intermetallics in a secondary AlSi7Mg Alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050712 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070527 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140724 |