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 PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
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)
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)
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 |
-
2003
- 2003-04-22 RU RU2003111419/02A patent/RU2233346C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 4784-97, сплав В95. * |
Cited By (2)
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 |