RU2323990C1 - Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys - Google Patents

Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2323990C1
RU2323990C1 RU2006133086/02A RU2006133086A RU2323990C1 RU 2323990 C1 RU2323990 C1 RU 2323990C1 RU 2006133086/02 A RU2006133086/02 A RU 2006133086/02A RU 2006133086 A RU2006133086 A RU 2006133086A RU 2323990 C1 RU2323990 C1 RU 2323990C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
refractory metal
melt
ligature
refractory
Prior art date
Application number
RU2006133086/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Геннадьевич Знаменский (RU)
Леонид Геннадьевич Знаменский
Ольга Викторовна Ивочкина (RU)
Ольга Викторовна Ивочкина
Алексей Сергеевич Варламов (RU)
Алексей Сергеевич Варламов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"
Priority to RU2006133086/02A priority Critical patent/RU2323990C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323990C1 publication Critical patent/RU2323990C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes melting of aluminium and processing of melted aluminum by punching it through the layer of halogenide granules of refractory metal, under the influence of nanosecond electromagnetic pulse with the power 600-900 Mwt /m3. Simultaneously with punching the melt is revolved and sprayed. The punching of melted aluminium through the layer of halogenide of refractory metal is produced by pressure of rare gas to the mirror of the melt in limits (1.5 - 3)-105 Pa. The spraying of the melt is produced under the residual pressure of environmental air 2-8 kPa.
EFFECT: generated ligatures have the increased characteristics under the heightened temperatures.
3 cl, 3 tbl, 3 ex

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 aluminum alloys - 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 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 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.) /Колобнев И.О., Крымов В.В., Мельников А.В. Справочник литейщика. Цветное литье легких сплавов. - М.: Машиностроение, 1974. - С.16...17/. Указанный процесс осложняется низкой растворимостью легирующих элементов, их высокими температурами плавления. 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, низкой растворимостью и неравномерностью распределения легирующих элементов.One of the effective ways of creating high-strength silumins is their alloying with refractory metals (elements of transition groups: molybdenum, tungsten, scandium, titanium, copper, zirconium, etc.) / Kolobnev I.O., Krymov V.V., Melnikov A.V. Handbook of a caster. Color casting of light alloys. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - S. 16 ... 17 /. This process is complicated by the low solubility of the alloying elements, their high melting points. 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, low solubility, and uneven distribution of alloying elements.

Известен способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, включающий обработку алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла /Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях. Коллективная монография под ред. М.Е.Дрица. - М.: Наука, 1973. - С.85...87/. Недостаток этого способа аналогичен выше указанному способу.A known method of preparing alloys aluminum - refractory metal, including the processing of aluminum melt with a refractory metal halide / Destruction of aluminum alloys under tensile stresses. Collective Monograph, ed. M.E. Dritza. - M .: Nauka, 1973. - P.85 ... 87 /. The disadvantage of this method is similar to the above method.

Наиболее близким по технической сущности выступает способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл для выплавки литейных алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия и обработку расплавленного алюминия галогенидом тугоплавкого металла при воздействии электромагнитными импульсами /Патент РФ № 2232827. Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл. Знаменский Л.Г. Бюллетень изобретений № 20, 2004 г./.The closest in technical essence is the method of preparing the aluminum - refractory metal alloys for smelting cast aluminum alloys, including the melting of aluminum and the processing of molten aluminum with refractory metal halide when exposed to electromagnetic pulses / RF Patent No. 2232827. Method of preparing the aluminum alloy - refractory metal. Znamensky L.G. Bulletin of inventions No. 20, 2004 /.

Известное техническое решение обеспечивает возможность легирования алюминия скандием, титаном, цирконием и др., при снижении температур и продолжительности приготовления соответствующих лигатур. Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:The known technical solution provides the possibility of alloying aluminum with scandium, titanium, zirconium, etc., with lower temperatures and the duration of the preparation of the corresponding ligatures. However, the prototype has the following significant disadvantages:

- невозможность электроимпульсной активации больших объемов металла ввиду локального характера воздействия НЭМИ;- the impossibility of electropulse activation of large volumes of metal due to the local nature of the impact of NEMI;

- недостаточная эффективность «усвоения» тугоплавких металлов при их введении в расплав способом «колокольчика»;- insufficient efficiency of "assimilation" of refractory metals when they are introduced into the melt by the "bell" method;

- невозможность создания наноструктур из образующихся интерметаллидов при разливке жидких лигатур на воздухе (при невысоких скоростях охлаждения расплава;- the impossibility of creating nanostructures from the resulting intermetallic compounds when casting liquid ligatures in air (at low cooling rates of the melt;

- недостаточная равномерность распределения тугоплавких легирующих элементов в металлической матрице.- insufficient uniformity of distribution of refractory alloying elements in a metal matrix.

Кроме того, явления наследования структуры лигатур рабочими алюминиевыми сплавами, полученными с их использования, выражены в недостаточной степени, что существенно сдерживает достижение потенциально возможного уровня улучшения свойств сплавов и отливок.In addition, the phenomena of the inheritance of the ligature structure by working aluminum alloys obtained from their use are insufficiently expressed, which significantly hinders the achievement of a potential level of improvement in the properties of alloys and castings.

В основу изобретения положена задача - создать такой способ приготовления лигатур алюминий - тугоплавкие металлы, который обеспечил бы высокую степень равномерности распределения тугоплавких металлов в алюминиевой матрице и создание наноструктур из образующихся интерметаллидов, а также наследования их структуры и свойств рабочими алюминиевыми сплавами для достижения их повышенных физико-механических характеристик.The basis of the invention is the task of creating such a method for preparing aluminum-refractory metal alloys, which would ensure a high degree of uniformity in the distribution of refractory metals in an aluminum matrix and the creation of nanostructures from the resulting intermetallic compounds, as well as the inheritance of their structure and properties by working aluminum alloys to achieve their increased physical - mechanical characteristics.

Указанная задача решается таким образом, что в способе приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, включающем расплавление алюминия и обработку расплавленного алюминия галогенидом тугоплавкого металла при воздействии электромагнитными импульсами, согласно изобретению обработку расплавленного алюминия осуществляют продавливанием через слой гранул галогенида тугоплавкого металла при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами мощностью 600...900 МВт/м3, при этом одновременно с продавливанием расплав вращают и распыляют. Продавливание расплавленного алюминия через слой галогенида тугоплавкого металла осуществляют давлением инертного газа на зеркало расплава в пределах (1,5...3)·105 Па, а распыление расплава производят при остаточном давлении окружающего воздуха 2...8 кПа.This problem is solved in such a way that in the method of preparing the ligature, aluminum is a refractory metal, including melting aluminum and treating the molten aluminum with a refractory metal halide when exposed to electromagnetic pulses, according to the invention, the processing of molten aluminum is carried out by forcing a refractory metal halide through a layer of granules when exposed to nanosecond electromagnetic pulses by power 600 ... 900 MW / m 3, while at the same time forcing the melt spun and aspylyayut. The molten aluminum is pushed through the refractory metal halide layer by inert gas pressure on the melt mirror in the range (1.5 ... 3) · 10 5 Pa, and the melt is sprayed at a residual ambient pressure of 2 ... 8 kPa.

Продавливание расплавленного алюминия через слой галогенида тугоплавкого металла в поле наносекундных электромагнитных импульсов обеспечивает высокую удельную (на единицу объема) мощность воздействия последних на протекание реакций восстановления жидким алюминием тугоплавкого металла на атомарном уровне. Использование наносекундных электромагнитных импульсов мощностью 600...900 МВт/м3 создает условия для максимального усвоения этого атомарного тугоплавкого металла и его равномерного распределения в алюминиевой матрице.Squeezing molten aluminum through a layer of refractory metal halide in the field of nanosecond electromagnetic pulses provides a high specific (per unit volume) power of the effect of the latter on the occurrence of reactions of reduction of refractory metal with liquid aluminum at the atomic level. The use of nanosecond electromagnetic pulses with a power of 600 ... 900 MW / m 3 creates the conditions for the maximum absorption of this atomic refractory metal and its uniform distribution in the aluminum matrix.

Распыление расплава обеспечивает высокую скорость охлаждения легированного тугоплавкими металлами алюминия (107...1010 °С/с). Вследствие этого формируются интерметаллиды (алюминий - тугоплавкий металл) в нанометровом масштабе, структура которых наследуется при получении с применением лигатур рабочих алюминиевых сплавов. Эти наноструктуры выступают эффективными центрами кристаллизации и обеспечивают мощный модифицирующий эффект. Распыление расплава в вакууме при остаточном давлении окружающего воздуха 2...8 кПа представляется наиболее эффективным, поскольку при этом блокируется нежелательное окисление алюминия. В результате всего этого достигается значительное упрочнение рабочих алюминиевых сплавов и повышается качество отливок.Spraying the melt provides a high cooling rate of aluminum alloyed with refractory metals (10 7 ... 10 10 ° C / s). As a result of this, intermetallic compounds (aluminum is a refractory metal) are formed on a nanometer scale, the structure of which is inherited when working alloys are obtained using alloys. These nanostructures act as effective crystallization centers and provide a powerful modifying effect. Spraying the melt in vacuum at a residual pressure of ambient air of 2 ... 8 kPa seems to be the most effective, since it blocks the undesired oxidation of aluminum. As a result of all this, significant hardening of working aluminum alloys is achieved and the quality of castings is improved.

Обработка алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла с одновременным воздействием на него 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 it by 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 superheating temperatures. The “transfer” of excess energy to refractory metal atoms in the NEMI field creates the conditions for a sharp increase in its solubility and uniform distribution in aluminum.

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 плавильно-заливочной установке технический алюминий и перегревают его до температур 750...800°С. Алюминиевый расплав продавливают через слой галогенида 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 галогенид тугоплавкого металла находится в токопроводящем, например графитовом, перфорированном стакане, предварительно подсоединенном к генератору НЭМИ мощностью 600...900 МВт/м3 /Патент РФ № 2030097, МКИ Н03К 3/33, 3/45. Формирователь наносекундных электромагнитных импульсов. Белкин B.C., Шульженко Г.И. Заявл. 17.01.92/. Продавливание осуществляют, воздействуя на зеркало жидкого алюминия инертным газом, например аргоном, под давлением (1,5...3)·105 Па. Одновременно с фильтрацией расплава через слой галогенида тугоплавкого металла производят вращение перфорированного стакана и распыление легированного алюминия при остаточном давлении воздуха 2...8 кПа. Подготовленную лигатуру алюминий - тугоплавкий металл в виде гранул используют для получения силуминов и точного литья.Technical aluminum is melted in a melting and casting plant and overheated to temperatures of 750 ... 800 ° C. Aluminum melt is forced through a layer of refractory metal halide, 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 refractory metal halide is located in a conductive, for example, graphite, perforated glass, pre-connected to a NEMI generator with a capacity of 600 ... 900 MW / m 3 / RF Patent No. 2030097, MKI N03K 3/33, 3/45. Shaper of nanosecond electromagnetic pulses. Belkin BC, Shulzhenko G.I. Claim 1/17/92 /. Punching is carried out by acting on a mirror of liquid aluminum with an inert gas, for example argon, under pressure (1.5 ... 3) · 10 5 Pa. Simultaneously with the filtration of the melt through a layer of refractory metal halide, a perforated cup is rotated and alloyed aluminum is sprayed at a residual air pressure of 2 ... 8 kPa. Prepared ligature aluminum - refractory metal in the form of granules is used to obtain silumins and precision casting.

Оптимальность значений мощности НЭМИ 600...900 МВт/м3 диктуется возможностью эффективного влияния на скорость взаимодействия жидкого алюминия с галогенидом тугоплавкого металла и достижения при этих параметрах существенного повышения растворимости и равномерности распределения тугоплавких легирующих элементов в матрице, измельчения ее структуры до наноуровня, обеспечивающих улучшенный комплекс свойств лигатур и получаемых с их применением силуминов и точных отливок.The optimality of NEMI power values of 600 ... 900 MW / m 3 is dictated by the possibility of effectively influencing the rate of interaction of liquid aluminum with a refractory metal halide and achieving, with these parameters, a significant increase in the solubility and uniformity of the distribution of refractory alloying elements in the matrix, and refinement of its structure to a nanolevel, ensuring An improved set of properties of ligatures and silumins and precision castings obtained with their use.

При мощности НЭМИ меньше, чем 600 МВт/м3 изменение свойств лигатуры алюминий - тугоплавкий металл незначительно. Поэтому положительные эффекты при ее использовании в точном литье силуминов выражаются слабо. Воздействие НЭМИ с мощностью больше, чем 900 МВт/м3 нецелесообразно по причине возрастания энергетических затрат.When the power of NEMI is less than 600 MW / 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. The impact of NEMI with a capacity of more than 900 MW / m 3 is impractical due to the increase in energy costs.

Давление инертных газов на зеркало алюминиевого расплава в пределах (1,5...3)·105 Па обеспечивает необходимую скорость фильтрации и взаимодействия между расплавом алюминия и галогенидом тугоплавкого металла.The pressure of inert gases on the mirror of the aluminum melt in the range of (1.5 ... 3) · 10 5 Pa provides the necessary filtration rate and the interaction between the aluminum melt and the refractory metal halide.

Распыление металла при остаточном давлении 2...8 кПа блокирует окисление алюминия и максимально снижает количество неметаллических включений.Spraying the metal at a residual pressure of 2 ... 8 kPa blocks the oxidation of aluminum and minimizes the number of non-metallic inclusions.

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 плавильно-заливочной установке, например марки «Лин электроник» (Германия) или «Модулар» (Италия) /Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье. - Спб.: Политехника, 1996. - С.179...180/. Расплавляют технический алюминий марки А85 массой 15 кг и перегревают его до 750°С. Температуру контролируют по показаниям платино-платинородиевой термопары, встроенной в печь. В перфорированный графитовый стакан высотой и диаметром 50 мм, установленный в заливочную камеру установки, засыпают гранулированный порошок MoCl5. Стопор в плавильной камере и стакан в заливочной камере установки подсоединяются к генератору НЭМИ /Патент РФ № 2030097, МКИ Н03К 3/33, 3/45. Формирователь наносекундных электромагнитных импульсов. Белкин B.C., Шульженко Г.И. Заявл. 17.01.92/. Создают давление аргона на зеркало расплавленного алюминия в плавильной камере установки и осуществляют его продавливание через слой галогенида тугоплавкого металла (MoCl5) при включенном генераторе НЭМИ мощностью 800 МВт/м3 с одновременным вращением стакана со скоростью 240 об/мин и распылением легированного алюминия в вакууме при остаточном воздушном давлении в заливочной камере установки 5 кПа. В ходе испытаний варьируют давление аргона: (1,5; 2; 3)·105 Па.Example 1. The melting is carried out in a melting and casting plant, for example, the brand “Lin Electronics” (Germany) or “Modular” (Italy) / Magnitsky ON, Pirainen V.Yu. Art casting. - St. Petersburg: Polytechnic, 1996. - P.179 ... 180 /. Technical grade A85 aluminum is melted with a mass of 15 kg and overheated to 750 ° C. The temperature is controlled by the readings of a platinum-platinum-rhodium thermocouple integrated in the furnace. Granular MoCl 5 powder is poured into a perforated graphite glass with a height and a diameter of 50 mm installed in the filling chamber of the installation. The stopper in the melting chamber and the glass in the pouring chamber of the installation are connected to the generator NEMI / RF Patent No. 2030097, MKI N03K 3/33, 3/45. Shaper of nanosecond electromagnetic pulses. Belkin BC, Shulzhenko G.I. Claim 1/17/92 /. Create argon pressure on the mirror of molten aluminum in the melting chamber of the installation and push it through a layer of refractory metal halide (MoCl 5 ) with the NEMI generator turned on with a capacity of 800 MW / m 3 while rotating the beaker at a speed of 240 rpm and spraying the alloyed aluminum in vacuum at residual air pressure in the filling chamber of the installation 5 kPa. During the tests, the argon pressure varies: (1.5; 2; 3) · 10 5 Pa.

Форма, средний размер и распределение интерметаллидных включений в алюминиевой матрице зафиксированы с использованием электронного растрового низковакуумного микроскопа JEOL JSM 6460LV с волновым и энергодисперсионным анализаторами.The shape, average size and distribution of intermetallic inclusions in the aluminum matrix were recorded using a JEOL JSM 6460LV scanning electron microscope with wave and energy dispersive analyzers.

Подготовленные таким образом лигатуры применены для выплавки рабочего алюминиевого сплава АК12ч, дополнительно легированных 0,2...0,4 мас.% Мо. Влияние способов приготовления лигатур Al-Mo (прототип и разработанный вариант при разных давлениях инертного газа) на их свойства и характеристики силуминов представлено в табл.1.Ligatures prepared in this way are used for smelting AK12ch working aluminum alloy, additionally alloyed with 0.2 ... 0.4 wt.% Mo. The influence of the methods for the preparation of Al-Mo ligatures (prototype and developed version at different inert gas pressures) on their properties and characteristics of silumins is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1 Влияние способов приготовления лигатуры Al-Mo на свойства лигатуры и рабочего алюминиевого сплаваThe influence of methods for preparing Al-Mo ligatures on the properties of ligatures and working aluminum alloy СвойстваThe properties ПрототипPrototype Давление инертного газа, ×105 ПаInert gas pressure × 10 5 Pa 1,51,5 22 33 1. Степень усвоения тугоплавкого металла в матрице, %1. The degree of assimilation of the refractory metal in the matrix,% 20...2520 ... 25 6565 5858 4949 2. Продолжительность приготовления лигатуры, мин2. The duration of the preparation of the ligature, min 20...4020 ... 40 15fifteen 1212 1010 3. Средний размер интерметаллидов в лигатуре, мкм3. The average size of the intermetallic compounds in the ligature, microns 5...85 ... 8 0,40.4 0,20.2 0,10.1 4. Степень усвоения лигатуры, %4. The degree of mastering of the ligature,% 30...4030 ... 40 6868 7070 7575 5. Средний размер интерметаллидов в рабочем сплаве, мкм5. The average size of the intermetallic compounds in the working alloy, microns 8...208 ... 20 0,50.5 0,30.3 0,20.2 6. Размер зерна в рабочем сплаве, мкм6. The grain size in the working alloy, microns 70...10070 ... 100 1212 11eleven 1010 7. Предел прочности, МПа при температурах:7. Strength, MPa at temperatures: а) 20°Сa) 20 ° C 490490 510510 550550 560560 б) 300°Сb) 300 ° C 184184 240240 270270 280280 8. Твердость, НВ8. Hardness, HB 124124 170170 185185 190190 Примечание. Аналогичные результаты получены при обработке расплавленного алюминия хлоридом вольфрамаNote. Similar results were obtained in the treatment of molten aluminum with tungsten chloride.

Пример 2. Приготовление лигатуры алюминий молибден осуществляют аналогично примеру 1, но в ходе подготовки варьируют. В ходе испытаний варьируют мощность НЭМИ: 600, 800, 900 МВт/м3. Влияние этого параметра обработки на свойства лигатуры Al - Мо и рабочего алюминиевого сплава представлено в табл.2. Значения показателей по разработанному способу приведены при давлении инертного газа (Ar) на зеркало расплавленного алюминия 2·105 Па.Example 2. The preparation of the aluminum alloy molybdenum is carried out analogously to example 1, but during the preparation vary. During the tests, the power of the NEMI is varied: 600, 800, 900 MW / m 3 . The influence of this treatment parameter on the properties of Al - Mo alloys and working aluminum alloy is presented in Table 2. The values of the indicators according to the developed method are given at an inert gas (Ar) pressure on the molten aluminum mirror of 2 · 10 5 Pa.

Таблица 2table 2 Влияние мощности НЭМИ на свойства лигатуры Al-Мо и рабочего алюминиевого сплаваThe effect of NEMI power on the properties of Al-Mo ligatures and working aluminum alloy СвойстваThe properties Мощность НЭМИ, МВт/м3 Power of NEMI, MW / m 3 600600 800800 900900 1. Степень усвоения тугоплавкого металла в матрице, %1. The degree of assimilation of the refractory metal in the matrix,% 4646 5858 6161 2. Продолжительность приготовления лигатуры, мин2. The duration of the preparation of the ligature, min 1212 1212 1212 3. Средний размер интерметаллидов в лигатуре, мкм3. The average size of the intermetallic compounds in the ligature, microns 0,40.4 0,20.2 0,10.1 4. Степень усвоения лигатуры, %4. The degree of mastering of the ligature,% 5555 7070 7373 5. Средний размер интерметаллидов в рабочем сплаве, мкм5. The average size of the intermetallic compounds in the working alloy, microns 0,50.5 0,30.3 0,20.2 6. Размер зерна в рабочем сплаве, мкм6. The grain size in the working alloy, microns 18eighteen 11eleven 99 7. Предел прочности, МПа при температурах:7. Strength, MPa at temperatures: а) 20°Сa) 20 ° C 520520 550550 560560 б) 300°Сb) 300 ° C 195195 270270 290290 8. Твердость, НВ8. Hardness, HB 163163 185185 190190

Пример 3. Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл в этом случае аналогичен представленному в примере 1, но варьируется остаточное давление воздуха в заливочной камере установки при распылении легированного алюминия при вращении. Влияние этого показателя на свойства лигатуры и рабочего алюминиевого сплава приведено в табл.3. Значения показателей по разработанному способу приведены при давлении инертного газа (Ar) на зеркало расплавленного алюминия 2·105 Па и мощности НЭМИ 800 МВт/м3.Example 3. The method of preparing the aluminum – refractory metal alloys in this case is similar to that shown in Example 1, but the residual air pressure in the casting chamber of the unit varies when the alloyed aluminum is sprayed during rotation. The effect of this indicator on the properties of the ligature and working aluminum alloy is given in table 3. The values of the indicators according to the developed method are given at an inert gas (Ar) pressure on the molten aluminum mirror of 2 · 10 5 Pa and a NEMI power of 800 MW / m 3 .

Таблица 3Table 3 Влияние остаточного давления в заливочной камере на свойства лигатуры Al-Мо и рабочего алюминиевого сплаваEffect of residual pressure in the casting chamber on the properties of Al-Mo alloys and working aluminum alloy СвойстваThe properties Остаточное давление воздуха, кПаResidual air pressure, kPa 22 55 88 1. Средний размер интерметаллидов в лигатуре, мкм1. The average size of the intermetallic compounds in the ligature, microns 0,10.1 0,20.2 0,60.6 2. Степень усвоения лигатуры, %2. The degree of mastering of the ligature,% 7878 7070 6464 3. Средний размер интерметаллидов в рабочем сплаве, мкм3. The average size of the intermetallic compounds in the working alloy, microns 0,20.2 0,30.3 0,80.8 4. Размер зерна в рабочем сплаве, мкм4. The grain size in the working alloy, microns 1010 11eleven 15fifteen 5. Предел прочности, МПа при температурах:5. Strength, MPa at temperatures: а) 20°Сa) 20 ° C 560560 550550 530530 б) 300°Сb) 300 ° C 280280 270270 230230 6. Твердость, НВ6. Hardness, HB 195195 185185 180180

Результаты этих испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный способ обеспечивает переход от интерметаллидов размеров 5...8 мкм, пронизывающих зерна алюминиевой матрицы и «ослабляющих» ее, к сильно диспергированным компактным включениям со средним размером 0,1...0,5 мкм. Такая структура практически в нанометровом масштабе характеризуется высокой степенью равномерности распределения тугоплавких легирующих элементов в алюминиевой матрице и создает условия для эффективного наследования ее свойств в рабочем сплаве и усиления модифицирующего эффекта при выплавке силуминов с использованием приготовленных по разработанному способу лигатур. В результате обеспечивается повышение практически в 2...3 раза степени усвоения тугоплавкого легирующего элемента в матрице, самой лигатуры в рабочем алюминиевом сплаве. В целом, достигаются высокое качество приготовления модифицирующей лигатуры и увеличение на 30...40% прочностных характеристик указанных алюминиевых сплавов, в особенности при повышенных температурах.The results of these tests show that, in comparison with the prototype, the claimed method provides a transition from intermetallic compounds of sizes 5 ... 8 μm, penetrating the grains of the aluminum matrix and "weakening" it, to highly dispersed compact inclusions with an average size of 0.1 ... 0, 5 microns. Such a structure, practically on a nanometer scale, is characterized by a high degree of uniformity in the distribution of refractory alloying elements in an aluminum matrix and creates the conditions for the effective inheritance of its properties in a working alloy and for enhancing the modifying effect when sulumines are melted using ligatures prepared according to the developed method. The result is an increase in almost 2 ... 3 times the degree of assimilation of the refractory alloying element in the matrix, the ligature itself in the working aluminum alloy. In general, a high quality of preparation of the modifying ligature and an increase of 30 ... 40% in the strength characteristics of these aluminum alloys, especially at elevated temperatures, are achieved.

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, что заявленный способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл, по-сути, является основой нанотехнологии, он может быть использован в точном литье из алюминиевых сплавов для нужд машиностроения, приборостроения, аэрокосмического комплекса.Given that the claimed method of preparing the aluminum – refractory metal alloys, in fact, is the basis of nanotechnology, it can be used in precision casting from aluminum alloys for the needs of mechanical engineering, instrument making, and the aerospace complex.

Claims (3)

1. Способ приготовления лигатуры алюминий - тугоплавкий металл для выплавки литейных алюминиевых сплавов, включающий расплавление алюминия и обработку расплавленного алюминия галогенидом тугоплавкого металла при воздействии электромагнитными импульсами, отличающийся тем, что обработку расплавленного алюминия осуществляют продавливанием через слой гранул галогенида тугоплавкого металла при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами мощностью 600-900 МВт/м3, при этом одновременно с продавливанием расплав вращают и распыляют.1. The method of preparation of the ligature aluminum - refractory metal for the smelting of cast aluminum alloys, including the melting of aluminum and the processing of molten aluminum with a refractory metal halide when exposed to electromagnetic pulses, characterized in that the processing of molten aluminum is carried out by forcing through a layer of granules of a refractory metal halide when exposed to nanosecond electromagnetic pulses power of 600-900 mW / m 3, while simultaneously forcing the melt and rotated disintegrations lyayut. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продавливание расплавленного алюминия через слой галогенида тугоплавкого металла осуществляют давлением инертного газа на зеркало расплава в пределах (1,5-3)·105 Па.2. The method according to claim 1, characterized in that the extrusion of molten aluminum through a layer of refractory metal halide is carried out by the pressure of an inert gas on the melt mirror in the range of (1.5-3) · 10 5 Pa. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что распыление расплава осуществляют при остаточном давлении окружающего воздуха 2-8 кПа.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the spraying of the melt is carried out at a residual pressure of ambient air of 2-8 kPa.
RU2006133086/02A 2006-09-14 2006-09-14 Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys RU2323990C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133086/02A RU2323990C1 (en) 2006-09-14 2006-09-14 Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133086/02A RU2323990C1 (en) 2006-09-14 2006-09-14 Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2323990C1 true RU2323990C1 (en) 2008-05-10

Family

ID=39799958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133086/02A RU2323990C1 (en) 2006-09-14 2006-09-14 Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2323990C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477759C1 (en) * 2012-03-19 2013-03-20 Сергей Владимирович Махов Method for obtaining aluminium-titanium alloy combination (versions)
RU2537623C1 (en) * 2013-07-19 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Synthesis method of micro- and nanocomposite aluminium-carbon materials
RU2546948C1 (en) * 2013-10-01 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of aluminium alloys treatment

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477759C1 (en) * 2012-03-19 2013-03-20 Сергей Владимирович Махов Method for obtaining aluminium-titanium alloy combination (versions)
WO2013141744A1 (en) * 2012-03-19 2013-09-26 Makhov Sergey Vladimirovich A method for producing an aluminium-titanium master alloy (variants)
RU2537623C1 (en) * 2013-07-19 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Synthesis method of micro- and nanocomposite aluminium-carbon materials
RU2546948C1 (en) * 2013-10-01 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of aluminium alloys treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101342297B1 (en) - a method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
RU2564370C2 (en) Magnesium-based alloy with increased yield and resistance against hot tears, and method of its manufacturing
Ridvan et al. Influence of T6 heat treatment on A356 and A380 aluminium alloys manufactured by thixoforging combined with low superheat casting
Zheng et al. Effect of multiple thermal cycles on the microstructure evolution of GA151K alloy fabricated by laser-directed energy deposition
JPH0835029A (en) Cast aluminum alloy with high strength and high ductility and production thereof
Wu et al. Microstructure and properties of rheo-diecast Al-20Si-2Cu-1Ni-0.4 Mg alloy with direct ultrasonic vibration process
RU2323990C1 (en) Producing method of ligature aluminium-refractory, metal for melting casting aluminum alloys
Guo et al. Refining microstructure of AZ91 magnesium alloy by introducing limited angular oscillation during initial stage of solidification
Dong et al. Influence of Ti/C mass ratio on the microstructure of Al-Ti-C master alloy and refinement effect on pure aluminum
US6616729B2 (en) Method of grain refining cast magnesium alloy
CN107498010A (en) The preparation technology and device of a kind of light alloy semisolid slurry
RU2631545C1 (en) Modifying agent for heat-resistant nickel alloys
Zuo et al. Al-Si-P master alloy and its modification and refinement performance on Al-Si alloys
Rutskii et al. Effect of liquid–solid pouring on the as-cast structure and the distribution of nonmetallic inclusions in a 24.2-t steel 38KhN3MFA ingot
EP1264904A1 (en) Method for ultrasonic treatment of a melt of hypereutectic silumins
RU2232827C1 (en) Method of preparation of ligature of aluminum- refractory metal
RU2762442C1 (en) Method for modification of heat-resistant nickel-chromium alloys
US7025113B2 (en) Semi-solid casting process of aluminum alloys with a grain refiner
RU2538850C2 (en) Modification method of aluminium and aluminium-silicone alloys (silumins) by carbon
RU2523049C1 (en) Method of gamma-aluminide titanium-based alloys production
JP6800482B2 (en) Magnesium alloy manufacturing method
RU2454466C1 (en) Steel and alloy modification method
CA3162766A1 (en) Powder aluminium material
SU920075A1 (en) Method of producing master alloy compositions for making aluminium alloys
RU2798498C1 (en) Method for producing magnesium alloys of the magnesium-zinc-calcium system and device for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20080915