RU2233346C1 - Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it - Google Patents

Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it Download PDF

Info

Publication number
RU2233346C1
RU2233346C1 RU2003111419/02A RU2003111419A RU2233346C1 RU 2233346 C1 RU2233346 C1 RU 2233346C1 RU 2003111419/02 A RU2003111419/02 A RU 2003111419/02A RU 2003111419 A RU2003111419 A RU 2003111419A RU 2233346 C1 RU2233346 C1 RU 2233346C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
aluminum
melt
preparing
magnesium
Prior art date
Application number
RU2003111419/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111419A (en
Inventor
А.М. Пономаренко (RU)
А.М. Пономаренко
И.С. Полькин (RU)
И.С. Полькин
В.С. Романова (RU)
В.С. Романова
М.Б. Новикова (RU)
М.Б. Новикова
Е.М. Трубкина (RU)
Е.М. Трубкина
А.М. Бисьев (RU)
А.М. Бисьев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов"
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 Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов"
Priority to RU2003111419/02A priority Critical patent/RU2233346C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2233346C1 publication Critical patent/RU2233346C1/en
Publication of RU2003111419A publication Critical patent/RU2003111419A/en

Links

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, alloys.
SUBSTANCE: invention can be used in preparing metal foams. Invention proposes alloy comprising the following components, wt.-%: magnesium, 5-6; zinc, 20-40; copper, 4-6; aluminum, the balance. Invention proposes also a method for preparing aluminum foam from this alloy that involves preparing the melt of aluminum alloy by the preparing aluminum melt, addition of magnesium to it in the amount 45-55% of the required content in ready alloy, intensive stirring of prepared melt for 8-10 min at temperature above liquidus temperature of the prepared alloy and addition of other components and magnesium. Then method involves continuous casting the aluminum alloy melt with simultaneous addition to it a blowing agent, deformation of ingot and its thermal treatment. The proposed alloy for preparing aluminum foam and a method for preparing aluminum foam from it provides preparing the highly qualitative solid ingot owing to prevention of melt foaming before ingot solidifying that allow carrying out the effective deformation of ingot under pressure.
EFFECT: improved preparing method.
3 cl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении пенометаллов.The present invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain foam metals.

Известен алюминиевый сплав состава А1 - 9% Si с добавкой 10-20% SiC и способ получения пеноалюминия из него, включающий приготовление расплава на основе алюминия, предварительную термообработку порофора (TiH2) с целью задержки его разложения, введение в расплав карбида кремния (SiC), введение порофора, заливку в форму и термообработку полученной отливки (A Novel Melt-Based Route to Aluminium Foam Production. V. Gergely, T.W. Clyne, Metal foams and porans metal structures. International Conference on Metal Foams and Porous Metals Structures, 14 th-16 th June, 1999, Bremen (Germany), p. 83-89).Known aluminum alloy composition A1 - 9% Si with the addition of 10-20% SiC and a method for producing foam from it, including the preparation of a melt based on aluminum, preliminary heat treatment of porophore (TiH 2 ) to delay its decomposition, the introduction of silicon carbide (SiC in the melt) ), the introduction of porophore, pouring into the mold and heat treatment of the obtained casting (A Novel Melt-Based Route to Aluminum Foam Production. V. Gergely, TW Clyne, Metal foams and porans metal structures. International Conference on Metal Foams and Porous Metals Structures, 14 th -16 th June, 1999, Bremen (Germany), p. 83-89).

Недостатком является высокая температура ликвидуса сплава (~600°С), это ведет к частичному разложению порофора при введении и, в результате, к образованию газовых раковин в полученной отливке.The disadvantage is the high liquidus temperature of the alloy (~ 600 ° C), this leads to a partial decomposition of the porophore upon introduction and, as a result, to the formation of gas shells in the resulting casting.

Известен деформируемый алюминиевый сплав В95, содержащий: 1,4-2,0% Сu; 1,8-2,8% Mg; 0,2-0,6% Mn; 5-7% Zn; 0,1-0,25% Cr (см. ГОСТ 4784-65) и способ получения пеноалюминия из него, включающий приготовление расплава, непрерывное литье с одновременным введением порофора, деформацию и термообработку (см. И.С.Полькин. Россия, патент №2180361 (2002).Known deformable aluminum alloy B95 containing: 1.4-2.0% Cu; 1.8-2.8% Mg; 0.2-0.6% Mn; 5-7% Zn; 0.1-0.25% Cr (see GOST 4784-65) and a method for producing foam from it, including melt preparation, continuous casting with the simultaneous introduction of porophore, deformation and heat treatment (see I. S. Polkin. Russia, patent No. 2180361 (2002).

Недостатком является частичное разложение порофора до затвердевания расплава из-за высокой температуры ликвидуса сплава (638°С). Как следствие, получение частично вспененного слитка или прекращение непрерывного течения (литья) расплава. Вспененный слиток не пригоден для получения качественных деформированных полуфабрикатов, однородного пеноалюминия.The disadvantage is the partial decomposition of the porophore prior to solidification of the melt due to the high temperature of the liquidus alloy (638 ° C). As a result, obtaining a partially foamed ingot or termination of the continuous flow (casting) of the melt. The foamed ingot is not suitable for obtaining high-quality deformed semi-finished products, homogeneous foam aluminum.

Кроме того, в процессе термообработки из-за недостаточной вязкости не достигается высокий коэффициент вспенивания и, как следствие, низкий удельный вес; не обеспечивается высокая скорость вспенивания и, как следствие, создается высокая вероятность разрушения пены. В итоге снижается выход годного.In addition, in the heat treatment process due to insufficient viscosity, a high foaming coefficient and, as a result, a low specific gravity are not achieved; a high foaming rate is not ensured and, as a result, a high probability of foam destruction is created. As a result, the yield is reduced.

Предлагается алюминиевый сплав, содержащий магний, цинк, медь с соотношением компонентов, маc.%:An aluminum alloy is proposed containing magnesium, zinc, copper with a ratio of components, wt.%:

Магний 5-6Magnesium 5-6

Цинк 20-40Zinc 20-40

Медь 4-6Copper 4-6

Алюминий ОстальноеAluminum Else

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что компоненты взяты в соотношении, маc.%:The proposed alloy differs from the prototype in that the components are taken in the ratio, wt.%:

Магний 5-6Magnesium 5-6

Цинк 20-40Zinc 20-40

Медь 4-6Copper 4-6

Алюминий ОстальноеAluminum Else

Предлагается способ получения пеноалюминия из алюминиевого сплава, включающий получение расплава алюминия, введение в него магния в количестве 45-55% требуемого содержания в готовом сплаве, интенсивное перемешивание полученного расплава в течение 8-10 минут при температуре, не выше температуры ликвидуса полученного сплава, введение остальных компонентов и магния, непрерывное литье расплава алюминиевого сплава с одновременным введением порофора, деформацию и его термообработку. Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что получают расплав алюминиевого сплава по пункту 1 путем получения расплава алюминия, введения в него магния в количестве 45-55% требуемого содержания в готовом сплаве, интенсивного перемешивания полученного расплава в течение 8-10 минут при температуре, не выше температуры ликвидуса полученного сплава, и введения остальных компонентов и магния.A method for producing foamed aluminum from an aluminum alloy is proposed, which includes producing an aluminum melt, introducing magnesium into it in an amount of 45-55% of the required content in the finished alloy, intensively mixing the obtained melt for 8-10 minutes at a temperature not higher than the liquidus temperature of the obtained alloy, introduction other components and magnesium, continuous casting of an aluminum alloy melt with the simultaneous introduction of porophore, deformation and its heat treatment. The proposed method differs from the prototype in that the melt of the aluminum alloy according to paragraph 1 is obtained by obtaining an aluminum melt, introducing magnesium in it in an amount of 45-55% of the required content in the finished alloy, intensively mixing the resulting melt for 8-10 minutes at a temperature not above the liquidus temperature of the resulting alloy, and the introduction of the remaining components and magnesium.

Технический результат: получение качественного плотного (невспененного) слитка благодаря предотвращению вспенивания расплава до затвердевания слитка. Как следствие, возможность эффективной деформации под давлением (прессование, прокатка). Повышение вязкости в жидкотвердом состоянии и, как следствие, повышение коэффициента вспенивания, повышение скорости вспенивания. В итоге, снижение удельного веса, уменьшение риска разрушения пены, увеличение выхода годного.Effect: obtaining a high-quality dense (non-foamed) ingot due to the prevention of foaming of the melt before the ingot solidifies. As a result, the possibility of effective deformation under pressure (pressing, rolling). An increase in viscosity in the liquid-solid state and, as a consequence, an increase in the coefficient of foaming, an increase in the speed of foaming. As a result, a decrease in specific gravity, a decrease in the risk of foam destruction, an increase in the yield.

Для получения пеноалюминия в качестве порофора обычно применяют гидрид титана (TiН2). Это связано с тем, что температурный интервал активного разложения гидрида титана (≈550-650°С) близок к температурному интервалу кристаллизации промышленных алюминиевых сплавов (≈500-650°С). С другой стороны близость температурных интервалов, обозначенных физико-химических превращений предопределяет проблематичность введения гидрида титана в расплав алюминиевых сплавов, избегая при этом активного разложения TiH2. Принимая во внимание кинетические факторы, в процессе непрерывного литья это возможно при условии, если температура ликвидуса сплава будет меньше температуры начала активного разложения гидрида титана, т.е. ликвидус сплава не должен превышать 550°С.To obtain foamed aluminum, titanium hydride (TiH 2 ) is usually used as a porophore. This is due to the fact that the temperature range of the active decomposition of titanium hydride (≈550-650 ° С) is close to the temperature range of crystallization of industrial aluminum alloys (≈500-650 ° С). On the other hand, the proximity of temperature ranges indicated by physicochemical transformations determines the difficulty of introducing titanium hydride into the molten aluminum alloys, while avoiding the active decomposition of TiH 2 . Taking into account kinetic factors, in the process of continuous casting, this is possible provided that the temperature of the liquidus of the alloy is lower than the temperature of the onset of active decomposition of titanium hydride, i.e. the liquidus of the alloy should not exceed 550 ° C.

Температура ликвидуса предлагаемого сплава составляет ~500-530°С, поэтому активное разложение порофора при введении его в поток расплава при непрерывном литье не происходит. Это обуславливает хорошую жидкотекучесть при литье и возможность получения плотного (невспененного) слитка, пригодного для получения качественных деформированных полуфабрикатов и, соответственно, качественного пеноалюминия, характеризующегося однородностью перового пространства и высоким коэффициентом вспенивания.The liquidus temperature of the proposed alloy is ~ 500-530 ° C, therefore, the active decomposition of porophore when it is introduced into the melt stream during continuous casting does not occur. This leads to good fluidity during casting and the possibility of obtaining a dense (non-foamed) ingot suitable for obtaining high-quality deformed semi-finished products and, correspondingly, high-quality foam aluminum, characterized by uniformity of the feather space and a high foaming coefficient.

Последнее обеспечивается благодаря повышению вязкости сплава в жидкотвердом состоянии за счет замешивания в расплав дисперсной окиси магния, полученной в результате диспергирования поверхностной окисной пленки в процессе механического перемешивания расплава.The latter is ensured by increasing the viscosity of the alloy in the liquid-solid state by mixing dispersed magnesium oxide into the melt, obtained by dispersing the surface oxide film during mechanical mixing of the melt.

Достаточно высокая для эффективного вспенивания вязкость поддерживается и при повышенных температурах после расплавления сплава в процессе термообработки, поскольку образующаяся при этом система расплав/окись магния представляет собой суспензию. Вязкость суспензии повышается с увеличением дисперсности частиц MgO, что достигается в случае перемешивания расплава (перед литьем) при температуре не выше ликвидуса сплава. Повышение коэффициента вспенивания из-за повышения вязкости достигается во взаимосвязи с повышением скорости вспенивания. Соответствующее этому уменьшение выдержки при термообработке способствует снижению риска разрушения пены.A viscosity high enough for effective foaming is also maintained at elevated temperatures after the alloy is melted during the heat treatment, since the resulting molten / magnesium oxide system is a suspension. The viscosity of the suspension increases with increasing dispersion of MgO particles, which is achieved in the case of melt mixing (before casting) at a temperature not higher than the liquidus of the alloy. An increase in the coefficient of foaming due to an increase in viscosity is achieved in conjunction with an increase in the rate of foaming. The corresponding reduction in exposure during heat treatment reduces the risk of foam destruction.

Пример. В тигельной индукционной электропечи приготовили ~500 кг сплава следующего состава (по расчету): Mg - 5%; Zn - 40%; Сu - 5%; Al - остальное.Example. In a crucible induction furnace, ~ 500 kg of an alloy of the following composition was prepared (as calculated): Mg - 5%; Zn - 40%; Cu - 5%; Al is the rest.

Температура ликвидуса сплава данного состава составляет ~530°С. Сначала расплавили алюминий (300 кг), в расплавленный алюминий ввели магний в количестве 12,5 кг, что составляет 50% требуемого содержания.The liquidus temperature of the alloy of this composition is ~ 530 ° C. First, aluminum was melted (300 kg), magnesium was introduced into molten aluminum in an amount of 12.5 kg, which is 50% of the required content.

Температура ликвидуса полученного сплава Al - 4,2% Mg составляет согласно диаграмме состояния Al-Mg ~638°С. После введения магния расплав интенсивно перемешивали при температуре ≈630°C при помощи лопастной механической мешалки, вращающейся со скоростью ≈1100 об/мин в течение 10 минут. По окончании перемешивания расплав подогревали и вводили по расчету медь, цинк и оставшийся магний в количестве 12,5 кг.The liquidus temperature of the obtained Al alloy is 4.2% Mg and is, according to the Al-Mg state diagram, ~ 638 ° C. After the introduction of magnesium, the melt was intensively mixed at a temperature of ≈630 ° C using a paddle mechanical mixer rotating at a speed of ≈1100 rpm for 10 minutes. At the end of mixing, the melt was heated and copper, zinc and the remaining magnesium were introduced in the amount of 12.5 kg.

После введения легирующих компонентов расплав переливали при помощи сифона в литейный миксер и при температуре ≈600°С разливали методом непрерывного литья в кристаллизатор скольжения диаметром ⌀ 200 мм, высотой Н=100 мм. Скорость литья составляла ~10 см/мин. Одновременно вводили порофор TiH2 в виде порошка дисперсностью ≈30 мкм (1,2 мас.% по расчету) в жидкую лунку сплава в кристаллизаторе при непрерывном перемешивании при помощи вращающейся механической мешалки. В результате получили слиток, содержащий ≈1 мас.% равномерно распределенных частиц TiH2. Полученный слиток прессовали на полосу, которую прокатывали в лист толщиной 3 мм. Лист разрезали на мерные заготовки размером 400×600 мм. Термообработку проводили при температуре электропечи ≈700°С. Получили относительно однородные заготовки пеноалюминия с коэффициентом вспенивания ≈6, с удельным весом ≈0,5 г/см3. Для сравнения были получены образцы пеноалюминия из сплава В95 состава: Аl - 1,5%, Сu - 2%, Mg - 0,5%, Mn - 7%, Zn - 0,2%, Cr (прототип). В образцах были обнаружены сосредоточенные газовые раковины. Коэффициент вспенивания составлял ~3, при удельном весе 0,8 г/см2.After the alloying components were introduced, the melt was poured using a siphon into a casting mixer and, at a temperature of ≈600 ° C, was poured by continuous casting into a sliding mold with a diameter of ⌀ 200 mm and a height of H = 100 mm. The casting speed was ~ 10 cm / min. At the same time, TiH 2 porophore was introduced in the form of a powder with a dispersion of ≈30 μm (1.2 wt.% Calculated) into a liquid alloy well in a crystallizer with continuous stirring using a rotating mechanical stirrer. The result was an ingot containing ≈1 wt.% Uniformly distributed particles of TiH 2 . The obtained ingot was pressed onto a strip, which was rolled into a 3 mm thick sheet. The sheet was cut into dimensional blanks measuring 400 × 600 mm. Heat treatment was carried out at an electric furnace temperature of ≈700 ° С. Received a relatively homogeneous foam aluminum blanks with a foaming coefficient of ≈6, with a specific gravity of ≈0.5 g / cm 3 . For comparison, foam aluminum samples were obtained from alloy B95 with the composition: Al - 1.5%, Cu - 2%, Mg - 0.5%, Mn - 7%, Zn - 0.2%, Cr (prototype). Concentrated gas shells were found in the samples. The foaming coefficient was ~ 3, with a specific gravity of 0.8 g / cm 2 .

Таким образом, предлагаемый сплав для получения пеноалюминия и способ получения пеноалюминия из него позволяют повысить однородность порового пространства, увеличить коэффициент вспенивания (в два раза), снизить удельный вес (≅ в 1,6 раза) изделий из пеноалюминия, что приведет к увеличению выхода годного не менее чем на 30% и снижению себестоимости.Thus, the proposed alloy for producing foam aluminum and a method for producing foam from it can increase the uniformity of the pore space, increase the foaming coefficient (twice), reduce the specific gravity (≅ 1.6 times) of foam products, which will increase the yield not less than 30% and cost reduction.

Claims (2)

1. Алюминиевый сплав для получения пеноалюминия, содержащий магний, цинк, медь, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:1. An aluminum alloy for producing foam aluminum containing magnesium, zinc, copper, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt.%: Магний 5-6Magnesium 5-6 Цинк 20-40Zinc 20-40 Медь 4-6Copper 4-6 Алюминий ОстальноеAluminum Else 2. Способ получения пеноалюминия из алюминиевого сплава, включающий получение расплава алюминия, непрерывное литье расплава алюминиевого сплава с одновременным введением в него порофора, деформацию слитка и его термообработку, отличающийся тем, что получают расплав алюминиевого сплава по п.1 путем получения расплава алюминия, введения в него магния в количестве 45-55% требуемого содержания в готовом сплаве, интенсивного перемешивания полученного расплава в течение 8-10 мин при температуре не выше температуры ликвидуса полученного сплава и введения остальных компонентов и магния.2. A method of producing foam aluminum from an aluminum alloy, comprising producing an aluminum melt, continuously casting an aluminum alloy melt with simultaneous introduction of porophore, deformation of the ingot and its heat treatment, characterized in that the aluminum alloy is melt according to claim 1 by producing an aluminum melt, introduction it contains magnesium in the amount of 45-55% of the required content in the finished alloy, intensively mixing the obtained melt for 8-10 minutes at a temperature not higher than the liquidus temperature of the obtained alloy and the introduction of the remaining components and magnesium.
RU2003111419/02A 2003-04-22 2003-04-22 Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it RU2233346C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111419/02A RU2233346C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111419/02A RU2233346C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2233346C1 true RU2233346C1 (en) 2004-07-27
RU2003111419A RU2003111419A (en) 2004-12-20

Family

ID=33414327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111419/02A RU2233346C1 (en) 2003-04-22 2003-04-22 Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2233346C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537580C2 (en) * 2009-08-21 2015-01-10 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Method to produce hot rolled steel strip by continuous casting and with material properties regulated as per its section
US10046388B2 (en) * 2013-07-05 2018-08-14 Dell Products L.P. High-strength structural elements using metal foam for portable information handling systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 4784-97, сплав В95. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537580C2 (en) * 2009-08-21 2015-01-10 Зальцгиттер Флахшталь Гмбх Method to produce hot rolled steel strip by continuous casting and with material properties regulated as per its section
US10046388B2 (en) * 2013-07-05 2018-08-14 Dell Products L.P. High-strength structural elements using metal foam for portable information handling systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hashim et al. Metal matrix composites: production by the stir casting method
KR101342297B1 (en) - a method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
CA1038204A (en) Aluminium alloy products and method for making same
EP1977023B1 (en) Process for producing a grain refining master alloy
EP0701002A1 (en) Process for moulding aluminium- or magnesiumalloys in semi-solidified state
EP0841406B1 (en) Method of shaping semisolid metals
HU223682B1 (en) Semi-solid casting of metallic alloys
US5400851A (en) Process of producing monotectic alloys
JP2002371327A (en) Method for manufacturing foam metal
US5221324A (en) Lightweight metal with isolated pores and its production
US20030075020A1 (en) Method for producing an aluminum-titanium-boron prealloy for use as a grain refiner
RU2233346C1 (en) Aluminum alloy for preparing aluminum foam and method for preparing aluminum foam from it
EP0545957B1 (en) Lightweight metal with isolated pores and its production
JP3246363B2 (en) Forming method of semi-molten metal
EP0346771B1 (en) Method for making solid composite material particularly metal matrix with ceramic dispersates
JPH08176810A (en) Production of aluminum-high melting point metal alloy ingot and target material
EP0104682B1 (en) Method for adding insuluble material to a liquid or partially liquid metal
JP3491468B2 (en) Method for forming semi-solid metal
JP3246273B2 (en) Forming method of semi-molten metal
US5513688A (en) Method for the production of dispersion strengthened metal matrix composites
SU1650746A1 (en) Method of producing alloying compositions for aluminium alloys
JPS5923898B2 (en) Continuous casting method for high silicon aluminum alloy
SU1717659A1 (en) Process for producing deformable aluminum-manganese alloys
JP3473216B2 (en) Forming method of semi-molten metal
CA2046814C (en) Lightweight metal with isolated pores and its production

Legal Events

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

Effective date: 20100423