RU2232827C1 - Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal - Google Patents

Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal Download PDF

Info

Publication number
RU2232827C1
RU2232827C1 RU2003103259/02A RU2003103259A RU2232827C1 RU 2232827 C1 RU2232827 C1 RU 2232827C1 RU 2003103259/02 A RU2003103259/02 A RU 2003103259/02A RU 2003103259 A RU2003103259 A RU 2003103259A RU 2232827 C1 RU2232827 C1 RU 2232827C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
refractory metal
ligatures
preparation
casting
Prior art date
Application number
RU2003103259/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003103259A (en
Inventor
Л.Г. Знаменский (RU)
Л.Г. Знаменский
Original Assignee
Южно-Уральский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Южно-Уральский государственный университет filed Critical Южно-Уральский государственный университет
Priority to RU2003103259/02A priority Critical patent/RU2232827C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232827C1 publication Critical patent/RU2232827C1/en
Publication of RU2003103259A publication Critical patent/RU2003103259A/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: the invention is dealt with metallurgy, in particular, with preparation of ligature of aluminum - refractory metals and may be used at preparation of ligatures of aluminum - refractory metals for smelting of the casting aluminum alloys and production of precise casings out of them. The method includes: treatment of an aluminum melt by a halogenide of a refractory metal at simultaneous action of nanosecond electromagnetic pulses with a specific power of 1000-1500 MW/m3. The invention allows to increase refractoriness, strength and plastic performances of produced ligatures, and also their castability by increasing solubilization and uniformity of distributions of high-melting alloying(doping) elements in a mold, comminution of its microscopic structures. Use of high-melting ligatures ensures an improved complex of the casting and physical-mechanical properties of silumins and produced out of them precise castings.
EFFECT: the invention allows to increase refractoriness, strength and plastic performances of produced ligatures, their castability and production of precise castings.
2 ex, 4 tab

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при приготовлении лигатур алюминий - тугоплавкие металлы для выплавки литейных алюминиевых сплавов и получении из них точных отливок.The invention relates to the field of foundry and can be used in the preparation of alloys of aluminum - refractory metals for the smelting of cast aluminum alloys and obtaining from them accurate castings.

В настоящее время из алюминиевых сплавов в процессах литья широко используются силумины. Учитывая, что эти сплавы являются эвтектическими, они обладают достаточно высокими литейными свойствами (повышенная жидкотекучесть, склонность к образованию концентрированной усадочной раковины и др.). Однако, для них характерны относительно низкие прочностные и пластические характеристики, в особенности при повышенных температурах эксплуатации литых деталей в современном машиностроении, развитие которого объективно повышает требования к точному литью.Currently, aluminum alloys are widely used in casting processes silumin. Given that these alloys are eutectic, they have sufficiently high casting properties (increased fluidity, a tendency to form a concentrated shrink shell, etc.). However, they are characterized by relatively low strength and plastic characteristics, especially at elevated operating temperatures of cast parts in modern engineering, the development of which objectively increases the requirements for precision casting.

Одним из эффективных направлений создания высокопрочных силуминов является их легирование тугоплавкими металлами (элементы переходных групп: молибден, вольфрам, скандий, титан, медь, цирконий и др.) /1, с.16, 17/. Указанный процесс осложняется низкой растворимостью легирующих элементов, их высокими температурами плавления и относительно низкой температурой кипения алюминия. В известных высокопрочных литейных алюминиевых сплавах наибольшее распространение нашли титан, цирконий, скандий. Использование более тугоплавких металлов, например таких как молибден, вольфрам, представляется проблематичным. Поэтому идут по пути предварительного приготовления лигатур с использованием химических соединений тугоплавких металлов. Однако и в этом случае подготовка лигатуры алюминий - тугоплавкий металл характеризуется высокими температурой перегрева, испаряемостью, низкой растворимостью и неравномерностью распределения легирующих элементов.One of the effective directions for creating high-strength silumins is their alloying with refractory metals (elements of transition groups: molybdenum, tungsten, scandium, titanium, copper, zirconium, etc.) / 1, p.16, 17 /. This process is complicated by the low solubility of the alloying elements, their high melting points and relatively low boiling point of aluminum. In the well-known high-strength foundry aluminum alloys, titanium, zirconium, and scandium are most widely used. The use of more refractory metals, such as molybdenum, tungsten, seems to be problematic. Therefore, they go along the path of preliminary preparation of ligatures using chemical compounds of refractory metals. However, in this case as well, the preparation of the aluminum – refractory metal alloy is characterized by a high superheat temperature, volatility, low solubility and uneven distribution of alloying elements.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, включающий обработку алюминиевого расплава солью тугоплавкого металла /3, с.85...87/.The closest in technical essence is the method of preparation of the ligature aluminum - refractory metal, including the processing of aluminum melt with a salt of refractory metal / 3, p. 85 ... 87 /.

Известное техническое решение обеспечивает возможность легирования алюминия скандием, титаном, цирконием. В результате измельчается зерно и повышается качество литейных алюминиевых сплавов. Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:The known technical solution provides the possibility of alloying aluminum with scandium, titanium, zirconium. As a result, grain is crushed and the quality of cast aluminum alloys is improved. However, the prototype has the following significant disadvantages:

- высокие температуры перегрева алюминия для его легирования тугоплавкими металлами, длительность указанного процесса обеспечивает возрастание потерь матричного металла за счет его испарения, увеличивает энергоемкость подготовки расплава;- high temperatures of overheating of aluminum for its alloying with refractory metals, the duration of this process provides an increase in the loss of the matrix metal due to its evaporation, increases the energy consumption of the preparation of the melt;

- низкая растворимость тугоплавких металлов в алюминии приводит к неравномерности их распределения в объеме расплава и вызывает анизотропию свойств получаемых литых заготовок;- low solubility of refractory metals in aluminum leads to uneven distribution in the melt volume and causes anisotropy of the properties of the obtained cast billets;

- применяемое в способе прототипа легирование тугоплавкими металлами приводит к значительному снижению литейных свойств получаемых с использованием лигатур силуминов, в том числе жидкотекучести их расплавов, что ухудшает качество точного литья;- used in the prototype method, alloying with refractory metals leads to a significant decrease in the casting properties obtained using ligatures of silumins, including the fluidity of their melts, which impairs the quality of precision casting;

- неудовлетворительная растворимость и крайняя неравномерность распределения тугоплавких легирующих компонентов в алюминии не обеспечивают существенного улучшения физико-механических характеристик соответствующих лигатур и выплавленных с их применением силуминов для производства тонкостенных сложнопрофильных отливок ответственного назначения в машиностроении.- unsatisfactory solubility and extreme uneven distribution of refractory alloying components in aluminum do not provide a significant improvement in the physicomechanical characteristics of the respective alloys and the silumins smelted with them for the production of thin-walled complex-shaped castings for critical purposes in mechanical engineering.

В основу изобретения положена задача создать такой способ приготовления лигатур алюминий - тугоплавкие металлы, который обеспечил бы снижение температуры и продолжительности их подготовки, увеличение жаростойкости, прочностных и пластических характеристик, а также жидкотекучести сплавов путем повышения растворимости и равномерности распределения тугоплавких легирующих элементов в матрице, измельчение ее микроструктуры, обеспечивающих улучшенный комплекс литейных и физико-механических свойств силуминов и получаемых из них точных отливок.The basis of the invention is the task of creating such a method for preparing aluminum alloys - refractory metals, which would ensure a decrease in temperature and duration of their preparation, an increase in heat resistance, strength and plastic characteristics, as well as fluidity of alloys by increasing the solubility and uniformity of distribution of refractory alloying elements in the matrix, grinding its microstructures providing an improved complex of casting and physico-mechanical properties of silumins and the exact ones obtained from them castings.

Указанная задача решается таким образом, что в способе приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, включающем обработку алюминиевого расплава солью тугоплавкого металла, согласно изобретению обработку расплава осуществляют галогенидом тугоплавкого металла при одновременном воздействии наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 1000...1500 МВт/м3.This problem is solved in such a way that in the method of preparing the alloy is aluminum - refractory metal, including the processing of an aluminum melt with a salt of a refractory metal, according to the invention, the processing of the melt is carried out by a refractory metal halide with simultaneous exposure to nanosecond electromagnetic pulses with a specific power of 1000 ... 1500 MW / m 3 .

Обработка алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла с одновременным воздействием наносекундными электромагнитными импульсами обеспечивает электрофизическую активацию взаимодействия указанных компонентов, что приводит к ускоренному выделению продукта реакции - атомарного тугоплавкого металла при более низких температурах перегрева алюминия. “Передача” в поле НЭМИ избыточной энергии атомам тугоплавкого металла создает условия для резкого повышения его растворимости и равномерного распределения в алюминии.The processing of an aluminum melt by a refractory metal halide with simultaneous exposure to nanosecond electromagnetic pulses provides the electrophysical activation of the interaction of these components, which leads to accelerated isolation of the reaction product, an atomic refractory metal at lower aluminum overheating temperatures. The “transfer” of excess energy to refractory metal atoms in the NEMI field creates conditions for a sharp increase in its solubility and uniform distribution in aluminum.

Воздействие НЭМИ на рассматриваемую систему с удельной мощностью 1000...1500 МВт/м3 вызывает образование локальных импульсных электромагнитных полей высокой напряженности, частично разрушающих кластеры расплава и, тем самым, существенно увеличивающих его жидкотекучесть. Тугоплавкие легирующие элементы оказывают модифицирующее воздействие, вызывая диспергирование микроструктуры алюминиевого сплава. Выделяющийся при химическом взаимодействии алюминия с галогенидом тугоплавкого металла галогенид алюминия в газообразном состоянии создает условия для эффективного рафинирования расплава.The impact of NEMI on the system under consideration with a specific power of 1000 ... 1500 MW / m 3 causes the formation of local pulsed electromagnetic fields of high intensity, partially destroying the melt clusters and, thereby, significantly increasing its fluidity. Refractory alloying elements have a modifying effect, causing dispersion of the microstructure of the aluminum alloy. The aluminum halide released in the chemical interaction of aluminum with a refractory metal halide in a gaseous state creates the conditions for efficient refining of the melt.

Использование приготовленной таким образом лигатуры алюминий - тугоплавкий металл обеспечивает получение силуминов с комплексом высоких как литейных, так и физико-механических и служебных свойств. Это повышает качество изготовления тонкостенных сложнопрофильных отливок методами точного литья для нужд современного машиностроения.The use of the aluminum – refractory metal alloy prepared in this way provides silumins with a complex of high casting as well as physico-mechanical and service properties. This improves the manufacturing quality of thin-walled complex-shaped castings by precision casting methods for the needs of modern engineering.

Предлагаемый способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл осуществляют следующим образом.The proposed method for the preparation of alloys aluminum - refractory metal is as follows.

Расплавляют в печи сопротивления в металлическом футерованном тигле технический алюминий и перегревают его до температур 750...800°С. Вводят в алюминиевый расплав способом “колокольчика” галогенид тугоплавкого металла, в качестве которого могут быть использованы хлориды или фториды молибдена, вольфрама, титана, циркония, хрома (металлы переходных групп таблицы химических элементов Д.И.Менделеева). При этом “колокольчик” и тигель предварительно подсоединяют к генератору НЭМИ /3/. Затем осуществляют обработку алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла при одновременном воздействии НЭМИ с удельной мощностью 1000...1500 МВт/м3. Продолжительность обработки 15...20 мин. По ее окончании разливают подготовленную лигатуру алюминий - тугоплавкий металл в чушки и используют для получения силуминов и точного литья.Technical aluminum is melted in a resistance furnace in a metal lined crucible and overheated to a temperature of 750 ... 800 ° C. Refractory metal halide is introduced into the aluminum melt by the “bell” method, which can be used chlorides or fluorides of molybdenum, tungsten, titanium, zirconium, chromium (metals of transition groups of the chemical elements table of D. I. Mendeleev). In this case, the “bell" and the crucible are pre-connected to the NEMI / 3 / generator. Then, the aluminum melt is treated with a refractory metal halide with simultaneous exposure to a NEMI with a specific power of 1000 ... 1500 MW / m 3 . Processing time 15 ... 20 min. At its end, the prepared aluminum-refractory metal ligature is poured into ingots and used to obtain silumins and precision casting.

Оптимальность диапазона значений удельной мощности НЭМИ 1000...1500 МВт/м3 при обработке алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла диктуется возможностью достижения при этих параметрах существенного повышения растворимости и равномерности распределения тугоплавких легирующих элементов в матрице, измельчения ее микроструктуры, обеспечивающих улучшенный комплекс литейных и физико-механических свойств силуминов и получаемых из них точных отливок.The optimality of the range of specific power of NEMI 1000 ... 1500 MW / m 3 when processing an aluminum melt with a refractory metal halide is dictated by the possibility of achieving, with these parameters, a significant increase in the solubility and uniformity of the distribution of refractory alloying elements in the matrix, grinding of its microstructure, providing an improved complex of casting and physically - mechanical properties of silumins and precision castings obtained from them.

При мощности НЭМИ меньше чем 1000 Вт/м3 изменение свойств лигатуры алюминий - тугоплавкий металл незначительно. Поэтому положительные эффекты при ее использовании в точном литье силуминов выражаются слабо. При удельной мощности НЭМИ более чем 1500 Вт/м3 начинает проявляться тенденция к укрупнению интерметаллидов (алюминий - тугоплавкий металл), что вызывает некоторое ухудшение физико-механических характеристик указанной лигатуры и получаемых с ее применением силуминов и точных отливок. Кроме того, воздействие НЭМИ с удельной мощностью больше чем 1500 МВт/м3 нецелесообразно по причине возрастания энергетических затрат.When the power of NEMI is less than 1000 W / m 3, the change in the properties of the aluminum – refractory metal alloy is insignificant. Therefore, the positive effects of its use in the precision casting of silumins are weakly expressed. With a specific power of NEMI of more than 1500 W / m 3 , a tendency toward enlargement of intermetallic compounds (aluminum is a refractory metal) begins to appear, which causes a slight deterioration in the physicomechanical characteristics of this ligature and silumins and precision castings obtained with its use. In addition, the impact of NEMI with a specific power of more than 1500 MW / m 3 is impractical due to the increase in energy costs.

Предлагаемый способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл иллюстрируется следующими примерами.The proposed method for the preparation of alloys aluminum - refractory metal is illustrated by the following examples.

Пример 1. Плавку проводят в шахтной печи типа СШОЛ в стальном тигле, покрытом огнеупорной краской на основе электрокорунда. Расплавляют технический алюминий марки А85 массой 5 кг и перегревают его до 750°С. Температуру контролируют по показаниям платино-платинородиевой термопары, встроенной в печь, и дополнительно хромель-алюмелевой термопарой непосредственно в расплаве. В “колокольчик” помещают в алюминиевой фольге порошок MoCl5 из расчета получения в сплаве 2 мас.% Мо. Опорная часть “колокольчика” представляет собой кварцевую трубку, внутри которой устанавливается латунный стержень, подсоединенный совместно с тиглем к генератору НЭМИ /3/. “Колокольчик” опускают в расплавленный алюминий и осуществляют его обработку MoCl5 при воздействии НЭМИ в течение 20 минут. В ходе испытаний варьируют удельную мощность НЭМИ: 1000; 1300; 1500 Вт/м3.Example 1. Smelting is carried out in a shaft furnace of the type SCHOL in a steel crucible coated with refractory paint based on electrocorundum. Technical aluminum of grade A85 is melted with a mass of 5 kg and overheated to 750 ° C. The temperature is controlled by the readings of a platinum-platinum-rhodium thermocouple built into the furnace, and additionally a chromel-alumel thermocouple directly in the melt. MoCl 5 powder is placed in an aluminum foil in a “bell” in order to obtain 2 wt.% Mo in the alloy. The supporting part of the “bell” is a quartz tube, inside of which a brass rod is mounted, connected together with the crucible to the NEMI / 3 / generator. The “bell” is lowered into molten aluminum and is treated with MoCl 5 when exposed to NEMI for 20 minutes. During the tests, the specific power of NEMI is varied: 1000; 1300; 1500 W / m 3 .

Влияние обработки расплава алюминия MoCl5 при воздействии НЭМИ на свойства лигатуры Аl - 2% Мо представлено в табл. 1.The influence of the processing of molten aluminum MoCl 5 under the influence of NEMI on the properties of the ligature Al - 2% Mo is presented in table. 1.

Жидкотекучесть расплавов определена при 700°С по спиральной пробе (ГОСТ 1643 - 70), значения прочностных и пластических характеристик алюминиевых сплавов получены на отдельно отлитых в песчано-глинистых формах образцах в соответствии с ГОСТ 1497 - 73.The fluidity of the melts was determined at 700 ° C using a spiral test (GOST 1643 - 70), the strength and plastic characteristics of aluminum alloys were obtained on samples separately cast in sand-clay forms in accordance with GOST 1497 - 73.

Форма, средний размер и распределение интерметаллидных включений в алюминиевой матрице зафиксированы с использованием оптического микроскопа (МИМ-8), а также методом растровой электронной микроскопии (растровые электронные микроскопы РЭМ-200. РЭМ-100У).The shape, average size and distribution of intermetallic inclusions in the aluminum matrix was recorded using an optical microscope (MIM-8), as well as by scanning electron microscopy (scanning electron microscopes REM-200. REM-100U).

Подготовленные лигатуры применены для выплавки силуминов АК7, дополнительно легированных 0,5...1,0 мас.% Мо. Влияние способов приготовления лигатур Аl - Мо (прототип и разработанный вариант) на свойства силуминов представлено в табл.2. Значения показателей по разработанному способу приведены при обработке расплавленного алюминия хлоридом молибдена с удельной мощностью НЭМИ 1300 МВт/м3.Prepared ligatures are used for the smelting of AK7 silumins, additionally doped with 0.5 ... 1.0 wt.% Mo. The influence of the methods for preparing Al - Mo ligatures (prototype and developed version) on the properties of silumins is presented in Table 2. The values of the indicators according to the developed method are given when processing molten aluminum with molybdenum chloride with a specific power of NEMI of 1300 MW / m 3 .

Аналогичные результаты получены при обработке хлоридом вольфрама расплавленного алюминия при воздействии на него НЭМИ с удельной мощностью 1000...1500 Вт/м3.Similar results were obtained when tungsten chloride treated molten aluminum when exposed to NEMI with a specific power of 1000 ... 1500 W / m 3 .

Представленные данные свидетельствуют о том, что обработка алюминиевого расплава хлоридом молибдена при воздействии НЭМИ позволяет за счет электроимпульсной активации восстановления алюминием молибдена из его галогенида и увеличения растворимости этого тугоплавкого металла в матрице значительно уменьшить температуру и продолжительность приготовления лигатуры Аl - Мо, обеспечить повышение более чем в 1,5 раза жидкотекучесть алюминиевого расплава. При этом воздействие НЭМИ вызывает глубокую “перестройку” микроструктуры образующихся интерметаллидных соединений (Al2Mo, Аl3Мо). В частности, в поле НЭМИ происходит диспергирование крупных (90...100 мкм) интерметаллидов, имеющих форму развитых многогранников. В результате, как показывают проведенные методами оптической и растровой электронной микроскопии исследования микроструктур, при электроимпульсном воздействии высокой мощности образуются компактные глобулярные интерметаллидные включения размером 5...8 мкм. Это во многом определяет увеличение более чем в 2,5 раза пластических свойств и повышение на 60...70% прочностных характеристик указанных лигатур и получаемых с их использованием силуминов и точных отливок.The presented data indicate that the treatment of aluminum melt with molybdenum chloride under the influence of NEMI allows, due to the electropulse activation of aluminum to restore molybdenum from its halide and increase the solubility of this refractory metal in the matrix, to significantly reduce the temperature and duration of preparation of the Al - Mo ligature, to ensure an increase of more than 1.5 times the fluidity of the aluminum melt. In this case, the effect of NEMI causes a deep “rearrangement” of the microstructure of the resulting intermetallic compounds (Al 2 Mo, Al 3 Mo). In particular, in the NEMI field, large (90 ... 100 μm) intermetallic compounds having the form of developed polyhedra are dispersed. As a result, as shown by the studies of microstructures carried out by the methods of optical and scanning electron microscopy, compact globular intermetallic inclusions of 5 ... 8 μm in size are formed under the high-power electric pulse exposure. This largely determines an increase of more than 2.5 times the plastic properties and an increase of 60 ... 70% of the strength characteristics of these ligatures and silumins and precision castings obtained with their use.

Аналогичные результаты получены при легировании силумина АК7 вольфрамом (0,5...1,0 мас.%) с использованием лигатуры Al - 2% W, приготовленной по разработанному способу.Similar results were obtained by doping silumin AK7 with tungsten (0.5 ... 1.0 wt.%) Using Al - 2% W ligature prepared according to the developed method.

Пример 2. Осуществляют обработку расплавленного алюминия галогенидом титана в виде иодида титана (TiI4) при воздействии НЭМИ. Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл в этом случае аналогичен представленному в примере 1, но количество TiI4 дается из расчета получения в сплаве 4 мас.% Ti. В ходе испытаний также варьируют удельную мощность НЭМИ: 1000; 1300; 1500 Вт/м3. Влияние обработки расплава алюминия TiI4 при воздействии НЭМИ на свойства лигатуры Аl - 4% Ti представлено в табл.3. Аналогичные результаты получены при обработке иодидом циркония расплавленного алюминия при воздействии на него НЭМИ с удельной мощностью 1000...1500 Вт/м3.Example 2. Carry out the processing of molten aluminum with titanium halide in the form of titanium iodide (TiI 4 ) when exposed to NEMI. In this case, the method for preparing the aluminum – refractory metal alloys is similar to that described in Example 1, but the amount of TiI 4 is given in the calculation of obtaining 4 wt.% Ti in the alloy. During the tests, the specific power of NEMI also varies: 1000; 1300; 1500 W / m 3 . The effect of the processing of molten aluminum TiI 4 under the influence of NEMI on the properties of the Al - 4% Ti alloy is presented in Table 3. Similar results were obtained when zirconium iodide was treated with molten aluminum when exposed to NEMI with a specific power of 1000 ... 1500 W / m 3 .

Подготовленные лигатуры применены для выплавки силуминов АК5М (ГОСТ 1583-93), дополнительно легированных 2,5...3,0 мас.% Ti. Влияние разработанного способа приготовления лигатуры Аl - 4% Ti на свойства силуминов по сравнению с прототипом представлено в табл.4.The prepared ligatures are used for the smelting of AK5M silumins (GOST 1583-93), additionally alloyed with 2.5 ... 3.0 wt.% Ti. The influence of the developed method for the preparation of Al alloys - 4% Ti on the properties of silumins compared to the prototype are presented in table 4.

Значения показателей по разработанному способу приведены при обработке расплавленного алюминия иодидом титана с удельной мощностью НЭМИ 1300 МВт/м3.The values of the indicators according to the developed method are given in the processing of molten aluminum with titanium iodide with a specific power NEMI 1300 MW / m 3 .

Аналогичные результаты получены при легировании силумина АК5М цирконием (2,5...3,0 мас.%) с использованием лигатуры Al - 4% Zr, приготовленной по разработанному способу.Similar results were obtained by doping silumin AK5M with zirconium (2.5 ... 3.0 wt.%) Using Al - 4% Zr ligature prepared according to the developed method.

Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный способ обеспечивает увеличение более чем на 80% жидкотекучести расплава, улучшение физико-механических свойств лигатур Аl - Ti, Al - Zr при значительном сокращении продолжительности и температуры их приготовления. При этом обработка в поле НЭМИ расплавленного алюминия иодидами титана или циркония вызывает переход от крупной (200...300 мкм) пластинчатой (игольчатой) формы интерметаллидов (Аl3Тi, Al3Zr), пронизывающих зерна матрицы и “ослабляющих” ее, к сильно диспергированным компактным включениям Аl3Тi, Al3Zr со средним размером 3...5 мкм. Такая микроструктура создает условия для усиления модифицирующего эффекта Ti, Zr при выплавке с использованием приготовленных по разработанному способу лигатур силуминов. Это обеспечивает повышение их пластических свойств более чем в 3,0 раза, увеличение на 50...60% прочностных характеристик указанных алюминиевых сплавов, в особенности при повышенных температурах.The test results show that, in comparison with the prototype, the claimed method provides an increase of more than 80% in the fluidity of the melt, improved physical and mechanical properties of Al - Ti, Al - Zr alloys with a significant reduction in the duration and temperature of their preparation. In this case, treatment of molten aluminum in the NEMI field with titanium or zirconium iodides causes a transition from a large (200 ... 300 μm) lamellar (needle) form of intermetallic compounds (Al 3 Ti, Al 3 Zr) that penetrate the matrix grains and “weaken” it, to highly dispersed compact inclusions Al 3 Ti, Al 3 Zr with an average size of 3 ... 5 microns. Such a microstructure creates the conditions for enhancing the modifying effect of Ti, Zr during smelting using silumin ligatures prepared according to the developed method. This provides an increase in their plastic properties by more than 3.0 times, an increase of 50 ... 60% in the strength characteristics of these aluminum alloys, especially at elevated temperatures.

Заявленный способ опробован при изготовлении литьем по вытяжным резиновым моделям в высокопористые формы на гипсовом связующем алюминиевых колес компрессоров двигателей внутреннего сгорания. Отмечено улучшение качества этих точных отливок ответственного назначения.The claimed method was tested in the manufacture of die-casting rubber models in highly porous forms on a gypsum binder of aluminum wheels of compressors of internal combustion engines. There has been an improvement in the quality of these precision castings for critical applications.

Учитывая повышенный комплекс физико-механических и литейных свойств, заявленный способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл может быть использован в точном литье из алюминиевых сплавов для нужд машиностроения, приборостроения, аэрокосмического комплекса.Given the increased complex of physico-mechanical and casting properties, the claimed method of preparing the aluminum-refractory metal alloys can be used in precision casting of aluminum alloys for the needs of mechanical engineering, instrument making, and the aerospace complex.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Список литературыList of references

1. Колобнев И.Ф., Крымов В.В., Мельников А.В. Справочник литейщика. Цветное литье легких сплавов. - М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.1. Kolobnev I.F., Krymov V.V., Melnikov A.V. Handbook of a caster. Color casting of light alloys. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 416 p.

2. Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях. Коллективная монография. / Под ред. М.Е.Дрица. - М.: Наука, 1973. - 215 с. (прототип).2. The destruction of aluminum alloys under tensile stresses. Collective monograph. / Ed. M.E. Dritza. - M .: Nauka, 1973. - 215 p. (prototype).

3. Патент РФ №2030097, МКИ Н 03 К 3/33, К 3/45. Формирователь наносекундных электромагнитных импульсов. / Белкин B.C., Шульженко Г.И. Заявл. 17.01.92.3. RF patent No. 2030097, MKI N 03 K 3/33, K 3/45. Shaper of nanosecond electromagnetic pulses. / Belkin B.C., Shulzhenko G.I. Claim 01/17/92.

Claims (1)

Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, включающий обработку алюминиевого расплава солью тугоплавкого металла, отличающийся тем, что обработку расплава осуществляют галогенидом тугоплавкого металла при одновременном воздействии наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 1000-1500 МВт/м3.A method of preparing an aluminum-refractory metal ligature, comprising treating an aluminum melt with a refractory metal salt, characterized in that the melt is treated with a refractory metal halide while being exposed to nanosecond electromagnetic pulses with a specific power of 1000-1500 MW / m 3 .
RU2003103259/02A 2003-02-03 2003-02-03 Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal RU2232827C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103259/02A RU2232827C1 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103259/02A RU2232827C1 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2232827C1 true RU2232827C1 (en) 2004-07-20
RU2003103259A RU2003103259A (en) 2004-08-27

Family

ID=33413908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103259/02A RU2232827C1 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232827C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518041C2 (en) * 2012-07-05 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Production of foundry alloy aluminium-titanium-zirconium
RU2725498C1 (en) * 2019-09-18 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys
RU2725494C1 (en) * 2019-09-18 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях. Коллективная монография /Под редакцией Дрица М.Е. - М.: Наука, 1973, с.85-87. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518041C2 (en) * 2012-07-05 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Production of foundry alloy aluminium-titanium-zirconium
RU2725498C1 (en) * 2019-09-18 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys
RU2725494C1 (en) * 2019-09-18 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fan et al. Microstructure and mechanical properties of rheo-diecast (RDC) aluminium alloys
JP2939091B2 (en) Thixotropic magnesium alloy and method for producing the same
Koren et al. Development of semisolid casting for AZ91 and AM50 magnesium alloys
Alhawari et al. Microstructural evolution during semisolid processing of Al–Si–Cu alloy with different Mg contents
Ridvan et al. Influence of T6 heat treatment on A356 and A380 aluminium alloys manufactured by thixoforging combined with low superheat casting
ZHANG et al. Effect of cooling condition on microstructure of semi-solid AZ91 slurry produced via ultrasonic vibration process
Zhang et al. Microstructure and mechanical properties of rheo-squeeze casting AZ91-Ca magnesium alloy prepared by gas bubbling process
Wu et al. Microstructure and properties of rheo-diecast Al-20Si-2Cu-1Ni-0.4 Mg alloy with direct ultrasonic vibration process
Patel et al. Rheo-processing of an alloy specifically designed for semi-solid metal processing based on the Al–Mg–Si system
Canyook et al. The effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of rheocasting ADC12 aluminum alloy
Timoshkin et al. Influence of treatment of melts by electromagnetic acoustic fields on the structure and properties of alloys of the Al–Si system
Yang et al. Melt superheating on the microstructure and mechanical properties of diecast Al-Mg-Si-Mn alloy
JP2023505779A (en) powder aluminum material
Peng et al. Effect of solution treatment on microstructure and mechanical properties of cast Al–3Li–1.5 Cu–0.2 Zr alloy
Liu et al. Solidification behavior and enhanced properties of semi-solid Al–8Si–0.5 Fe alloys fabricated by rheo-diecasting
Honarmand et al. Impact strength and structural refinement of A380 aluminum alloy produced through gas-induced semi-solid process and Sr addition
Hu et al. Primary phase evolution of rheo-processed ADC12 aluminum alloy
Kumar et al. Metallurgical and mechanical characterization of A319 aluminum alloy casting solidified under mold oscillation
Baskaran et al. Experimental investigation on the effect of microstructure modifiers and heat treatment influence on A356 alloy
RU2232827C1 (en) Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal
Abdelaziz et al. Effect of extended thermal exposure and alloying elements on the morphology of eutectic Si in Al–Si cast alloys
Qiu et al. Synergistic Effects of the Combined Addition of (Ce+ Yb) on the Microstructure and Mechanical Properties of Al–Si–Mg–Cu–Cr Casting Alloy
Das Effect of melt treatment on microstructure evolution and coarsening mechanism of A356 Al alloy during cooling slope rheoprocessing
Andilab et al. Characterization of a cast Al-Cu alloy for automotive cylinder head applications
RU2621198C2 (en) Production method of reinforced nanocomposit material based on magnesium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050204