RU2455380C1 - Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов - Google Patents
Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455380C1 RU2455380C1 RU2011105787/02A RU2011105787A RU2455380C1 RU 2455380 C1 RU2455380 C1 RU 2455380C1 RU 2011105787/02 A RU2011105787/02 A RU 2011105787/02A RU 2011105787 A RU2011105787 A RU 2011105787A RU 2455380 C1 RU2455380 C1 RU 2455380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transition metals
- granules
- alloys
- granulation
- melt
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения слитков и отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, содержащих в своем составе добавки переходных металлов, например цирконий, титан, скандий. Осуществляют приготовление сплава алюминия с переходными металлами и процесс гранулирования этих сплавов из перегретого расплава. Гранулирование ведут при кристаллизации расплава со скоростью охлаждения 5×101-5×102 град/с, причем размер гранул в диаметре выдерживают не менее 5 мм, а суммарное содержание переходных металлов в гранулах поддерживают на уровне не более 5,0%. Изобретение позволяет получить лигатурный материал для внепечного модифицирования легких сплавов и повысить свойства изделий из легких сплавов за счет предельного измельчения размера зерна без образования крупных первичных интерметаллидов переходных металлов. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано при получении слитков и отливок из алюминиевых и магниевых сплавов для изделий авиакосмической, автомобильной и другой техники. Использование данного изобретения относится к технологии внепечного модифицирования.
Известен способ получения лигатуры алюминий-цирконий для модифицирования алюминиевых сплавов, выбранный в качестве аналога, включающий прямое сплавление компонентов или сплавление солей, содержащих цирконий, и алюминия, с последующей разливкой в чушки.
(Напалков В.И., Бондарев Б.И., Тарарышкин В.И., Чухров М.В. - Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов, М.: Металлургия, 1983 г., 160 с.).
Недостатком этого способа является наличие в структуре очень крупных частиц стабильного интерметаллида Al3Zr (до 100 мкм), а при высоких содержаниях циркония (более 1-2% Zr) такие сплавы обладают низкой жидкотекучестью.
Также известен способ получения сплавов алюминия с переходными металлами методом быстрой кристаллизации, в том числе гранулирование со скоростью охлаждения более 103 град/с (размер гранул <3 мм). (Добаткин В.И., Елагин В.И., Федоров В.М. - Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы, Москва, ВИЛС, 1995 г., 341 с.).
Недостатком этого способа для внепечного модифицирования является высокая удельная поверхность мелких гранул, состоящая из очень тонких пленок оксидов, наследуемая изготовленным из гранул лигатурным прутком, и в конечном итоге, слитком. А также то, что переходные металлы, в том числе цирконий, при таких скоростях охлаждения находятся преимущественно в твердом растворе, и при введении в поток расплава не являются массовыми активными иннокуляторами.
Известен также способ, который можно рассматривать как прототип, получения лигатуры через водоохлаждаемый лоток с последующей разливкой в чушки или слиток. Сущность такого метода заключается в высокой скорости охлаждения. При этом происходит измельчение первичных интерметаллидов, и растворимость их в алюминии увеличивается в связи с увеличением поверхности контакта дисперсных частиц. Это усиливает эффект измельчения структуры твердого раствора.
(Напалков В.И., Черепок Г.В., Махов С.В., Черновол Ю.М. - Непрерывное литье алюминиевых сплавов, Москва, Интермет Инжиниринг, Справочник, 2005 г., 512 с.).
Недостатком этого способа является образование крупных интерметаллидов Al3Zr размером 30-40 мкм с более грубой формой, что не позволяет достичь предельного измельчения зеренной структуры при добавления в алюминиевые сплавы небольшого количества лигатуры (0,01-0,03%).
Предлагаемый способ получения лигатурного материала направлен на получение технического результата, заключающегося в повышении свойств изделий за счет предельного измельчения размера зерна при внепечном модифицировании алюминиевых и магниевых сплавов, содержащих в своем составе добавки переходных металлов без образования крупных первичных интерметаллидов.
Предлагаемый способ получения лигатурного материала включает затвердевание расплава двойного сплава алюминия с переходными металлами в виде крупных гранул (≥5 мм) со скоростью кристаллизации (5×101-5×102 град/с) методом гранулирования и наложение кавитационной обработки на поток расплава. Содержание второго компонента поддерживают на уровне до 5,0%. Если в качестве добавок к алюминию используют более одного легирующего элемента, то общее содержание переходных металлов (из ряда Zr, Sc, Ti и т.п.) также составляет не более 5,0%.
Предлагаемый способ получения лигатурного материала отличается от прототипа тем, что за счет высокой скорости охлаждения в структуре гранул даже при высоком содержании циркония образуются мелкие интерметаллиды Al3Zr (меньше 20 мкм) как стабильного, так и метастабильного типа. Кавитационная обработка расплава перед гранулированием повышает его жидкотекучесть за счет очистки расплава от твердых неметаллических включений и преодоления капиллярных ограничений, а также способствует равномерности распределения интерметаллидов. Дальнейшее использование такой лигатуры при комплексном внепечном модифицировании позволяет предельно измельчить зеренную структуру сплавов для каждой скорости кристаллизации слитка.
Пример:
При производстве гранул системы Al-Zr, в жидкий алюминий вводят соль фторцирконата в определенном количестве так, чтобы содержание циркония составляло необходимый процент (например, от 1 до 3%). После перемешивания полученного расплава с него сливают образовавшийся флюс и производят разливку в литейное устройство-гранулятор. Полученные гранулы имеют размер в диаметре 5-15 мм. Размер первичных интерметаллидов не превышал 15-20 мкм.
Если перед процессом гранулирования поток жидкого металла обработать полями кавитации высокой интенсивности, то повышается равномерность распределения интерметаллидов по сечению гранул, а при содержании циркония более 2,0% за счет повышения жидкотекучести возможно снизить температуру литья на 100-150°C.
Для комплексного модифицирования (с применением ультразвуковой обработки) структуры слитков легких, преимущественно алюминиевых сплавов модифицирующий материал вводят в расплав либо в виде расходуемой навески отдельных гранул, либо в виде расходуемого лигатурного прутка, изготовленного из гранул.
Так, например, при литье высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr (сплав 1960 и др), лигатурный пруток состава Al-2,0%Zr, введенный в количестве 0,02 весовых процента, при внепечном модифицировании (при исходном содержании циркония в сплаве 0,12 весовых процента), позволяет измельчить зерно отливок диаметром 40 мм в 3-5 раз (с 350-500 мкм до 70-100 мкм).
Claims (5)
1. Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов, включающий приготовление сплава алюминия с переходными металлами и процесс гранулирования этих сплавов из перегретого расплава, отличающийся тем, что гранулирование ведут при кристаллизации расплава со скоростью охлаждения 5×101-5×102 град/с, причем размер гранул в диаметре выдерживают не менее 5 мм, а суммарное содержание переходных металлов в гранулах поддерживают на уровне не более 5,0%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед процессом гранулирования в расплавленный алюминий вводят различные комбинации переходных металлов, например, цирконий и титан или скандий и цирконий, таким образом, чтобы суммарное содержание переходных металлов в гранулах не превышало 5,0%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед процессом гранулирования поток жидкого металла обрабатывают в кавитационном поле высокой интенсивности.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед процессом гранулирования поток жидкого металла обрабатывают в кавитационном поле высокой интенсивности.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что после процесса гранулирования гранулы подвергают деформации с получением прутка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105787/02A RU2455380C1 (ru) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105787/02A RU2455380C1 (ru) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2455380C1 true RU2455380C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105787/02A RU2455380C1 (ru) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455380C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604284C1 (ru) * | 2015-05-19 | 2016-12-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства заготовок (полуфабрикатов) из быстрозакристаллизованных алюминиевых сплавов |
RU2613498C2 (ru) * | 2015-06-17 | 2017-03-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2555611A1 (fr) * | 1983-11-25 | 1985-05-31 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de preparation d'alliages d'aluminium et de terres rares |
RU2138574C1 (ru) * | 1998-04-15 | 1999-09-27 | Московский государственный авиационный технологический университет им.К.Э.Циолковского | Литейный сплав на основе алюминия |
CA2424595A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
RU2213795C1 (ru) * | 2001-11-12 | 2003-10-10 | Махов Сергей Владимирович | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) |
RU2395610C2 (ru) * | 2008-07-17 | 2010-07-27 | Олег Владимирович Анисимов | Способ получения добавок и лигатур для производства сплавов |
-
2011
- 2011-02-17 RU RU2011105787/02A patent/RU2455380C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2555611A1 (fr) * | 1983-11-25 | 1985-05-31 | Rhone Poulenc Spec Chim | Procede de preparation d'alliages d'aluminium et de terres rares |
RU2138574C1 (ru) * | 1998-04-15 | 1999-09-27 | Московский государственный авиационный технологический университет им.К.Э.Циолковского | Литейный сплав на основе алюминия |
CA2424595A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Alcoa Inc. | Aluminum alloys having improved cast surface quality |
RU2213795C1 (ru) * | 2001-11-12 | 2003-10-10 | Махов Сергей Владимирович | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) |
RU2395610C2 (ru) * | 2008-07-17 | 2010-07-27 | Олег Владимирович Анисимов | Способ получения добавок и лигатур для производства сплавов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДОБАТКИН В.И. и др. Быстро закристаллизованные алюминиевые сплавы. - М.: ВИЛС, 1995, с.302-304. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604284C1 (ru) * | 2015-05-19 | 2016-12-10 | Андрей Борисович Бондарев | Способ производства заготовок (полуфабрикатов) из быстрозакристаллизованных алюминиевых сплавов |
RU2613498C2 (ru) * | 2015-06-17 | 2017-03-16 | Открытое акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" (ОАО "ВИЛС") | Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mohammed et al. | Semisolid metal processing techniques for nondendritic feedstock production | |
JP5051636B2 (ja) | 鋳造方法とそれに用いる鋳造装置。 | |
JP2008200692A (ja) | 鋳造方法。 | |
ZHANG et al. | Effect of cooling condition on microstructure of semi-solid AZ91 slurry produced via ultrasonic vibration process | |
Czerwinski | Modern aspects of liquid metal engineering | |
Yan et al. | Morphological evolution of semi-solid Mg2Si/AM60 magnesium matrix composite produced by ultrasonic vibration process | |
Yang et al. | Melt superheating on the microstructure and mechanical properties of diecast Al-Mg-Si-Mn alloy | |
Bin et al. | Microstructure evolution of semi-solid 7075 Al alloy slurry during temperature homogenization treatment | |
Zhao et al. | Microstructure and properties of rheo-diecasting wrought aluminum alloy with Sc additions | |
RU2455380C1 (ru) | Способ получения лигатурного материала для комплексного модифицирования структуры слитков из легких сплавов | |
Wang et al. | Research on formability, microstructure and mechanical properties of selective laser melted Mg-Y-Sm-Zn-Zr magnesium alloy | |
JPS591650A (ja) | 金属合金製造方法 | |
Nafisi et al. | Semi-solid metal processing routes: an overview | |
Ranjan et al. | Effect of cooling slope process parameters on non-dendritic feedstock production: A comprehensive review | |
RU2486269C2 (ru) | Способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов | |
Zhou et al. | Forced convection rheomoulding process for semisolid slurry preparation and microstructure evolution of 7075 aluminum alloy | |
RU2163647C1 (ru) | Способ ультразвуковой обработки расплава заэвтектических силуминов | |
Tkacheva et al. | Influence of crystallization conditions on the structure and modifying ability of Al–Sc alloys | |
JP2010000514A (ja) | マグネシウム合金部材の製造方法 | |
CN101481766A (zh) | Mn-Al中间合金及其制备方法和用途 | |
US20040055724A1 (en) | Semi-solid metal casting process and product | |
Youn et al. | Nucleation enhancement of Al alloys by high intensity ultrasound | |
CN102002618B (zh) | 一种优化镁合金铸态组织的熔体过热处理方法 | |
RU2613498C2 (ru) | Способ изготовления поршневой заготовки из заэвтектического силумина | |
Nordin et al. | Alteration by Cerium Element on Primary and Eutectic Mg2Si Phases in Al-20% Mg2Si In Situ Composite |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180218 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190523 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200218 |