RU2528598C1 - Production of modifier for aluminium alloys - Google Patents
Production of modifier for aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528598C1 RU2528598C1 RU2013129156/02A RU2013129156A RU2528598C1 RU 2528598 C1 RU2528598 C1 RU 2528598C1 RU 2013129156/02 A RU2013129156/02 A RU 2013129156/02A RU 2013129156 A RU2013129156 A RU 2013129156A RU 2528598 C1 RU2528598 C1 RU 2528598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- superfine
- modifier
- particle size
- composition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для обработки алюминиевых сплавов.The invention relates to foundry and metallurgical production, in particular to the production of a modifier for processing aluminum alloys.
Из существующего уровня техники известен следующий способ изготовления лигатур на основе алюминия (патент №2190682 РФ, опубл. 10.10.2002). При изготовлении лигатур с алюминиевой матрицей, содержащих 40-80% тугоплавких частиц, помещают частицы в форму для пропитки и заливают жидким алюминием. При этом частицы и алюминий нагревают до разных температур. Алюминий нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления не больше, чем на 5-10°C, а частицы, находящиеся в форме, нагревают до пороговой температуры, значительно превышающей температуру жидкого алюминия и зависящей от удельной поверхности частиц и поверхностного натяжения алюминия. Превышение температуры нагрева частиц над температурой нагрева алюминия позволяет преодолеть капиллярное противодавление, улучшить смачиваемость всех частиц и, как следствие, предотвращает получение лигатуры, содержащей значительное количество непропитанных частиц, которые всплывают на поверхность и уходят в шлак.The following method is known from the prior art for the manufacture of aluminum-based alloys (patent No. 2190682 of the Russian Federation, publ. 10.10.2002). In the manufacture of alloys with an aluminum matrix containing 40-80% of refractory particles, the particles are placed in an impregnation mold and filled with liquid aluminum. In this case, the particles and aluminum are heated to different temperatures. Aluminum is heated to a temperature exceeding its melting point by no more than 5-10 ° C, and particles in the form are heated to a threshold temperature significantly higher than the temperature of liquid aluminum and depending on the specific surface of the particles and the surface tension of aluminum. Exceeding the heating temperature of particles over the heating temperature of aluminum allows one to overcome capillary backpressure, improve the wettability of all particles and, as a result, prevents the formation of a ligature containing a significant amount of impregnated particles that float to the surface and go to slag.
Данный способ предусматривает применение дополнительного энергоемкого оборудования для нагрева тугоплавких частиц карбида кремния (SiC). Невозможно получение лигатур с расчетным содержанием тугоплавких частиц за счет окисления и всплытия в шлак непропитанных частиц.This method involves the use of additional energy-intensive equipment for heating refractory particles of silicon carbide (SiC). It is impossible to obtain ligatures with a calculated content of refractory particles due to oxidation and ascent of impregnated particles into the slag.
Известен «Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор» (патент №2110597 РФ, опубл. 10.05.1998). Предлагаемый способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор предусматривает загрузку чушкового алюминия, его расплавления и нагревают до температуры 770°C, затем вводят бор из расчета получения в лигатуре содержания бора 1%. После введения и окончания реакции восстановления бора вводят губчатый титан из расчета получения в лигатуре 5%, затем расплав перемешивают для усреднения химического состава, снимают шлак и производят разливку. Из лигатурных слитков прессованием получают пруток диаметром 9-10 мм.The well-known "Method for producing rod alloys aluminum-titanium-boron" (patent No. 2110597 of the Russian Federation, publ. 05/10/1998). The proposed method for producing rod-shaped alloys aluminum-titanium-boron involves loading ingot aluminum, its melting and heated to a temperature of 770 ° C, then boron is introduced based on the calculation of 1% boron content in the ligature. After the introduction and completion of the boron reduction reaction, sponge titanium is introduced at the rate of obtaining 5% in the ligature, then the melt is mixed to average the chemical composition, the slag is removed and cast. From ligature ingots by pressing, a bar with a diameter of 9-10 mm is obtained.
Недостатком известного способа является использование дополнительной операции прессования для получения прутка, неравномерность распределения боридов по сечению прутка. Данная лигатура не оказывает существенного модифицирующего эффекта при введении в литейные силумины.The disadvantage of this method is the use of additional pressing operations to obtain a bar, the uneven distribution of borides over the cross section of the bar. This ligature does not have a significant modifying effect when introduced into foundry silumins.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов» (патент №2475334 РФ, опубл. 20.02.2013), который включает получение модификатора в виде прутка путем смешивания алюминиевого порошка с размером частиц 0,5-0,7 мм и ультрадисперсного порошка нитрида титана со средним размером частиц порядка 40 нм, полученного методом плазмохимического синтеза в планетарной мельнице в течение 5 минут при 400 об/мин и прессования полученной композиции в пруток.Closest to the claimed technical solution is the "Method of obtaining a modifier for pre-eutectic aluminum-silicon alloys" (patent No. 2475334 of the Russian Federation, publ. 02.20.2013), which includes obtaining a modifier in the form of a rod by mixing aluminum powder with a particle size of 0.5-0 , 7 mm and an ultrafine titanium nitride powder with an average particle size of about 40 nm, obtained by plasma chemical synthesis in a planetary mill for 5 minutes at 400 rpm and pressing the resulting composition into a bar.
Недостатками данного технического решения являются: высокая энергоемкость способа получения порошка нитрида титана; дорогое и сложное оборудование; особые условий хранения порошка в связи с его способностью к окислению на воздухе.The disadvantages of this technical solution are: high energy intensity of the method for producing titanium nitride powder; expensive and sophisticated equipment; special storage conditions of the powder due to its ability to oxidize in air.
Технический результат заключается в разработке способа получения модификатора с наименьшими затратами с высоким содержанием ультрадисперсного порошка, повышении времени действия (живучести) модификатора и в повышении физико-механических свойств алюминиевых сплавов.The technical result consists in developing a method for producing a modifier at the lowest cost with a high content of ultrafine powder, increasing the modifier's action time (survivability) and in increasing the physicomechanical properties of aluminum alloys.
Технический результат достигается тем, что выполняют смешивание порошка носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессования полученной композиции, при этом в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется композиция порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет β-модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используется медь с размером частиц менее 180 мкм в соотношении Сu: ультрадисперсный порошок 9:1.The technical result is achieved by mixing the carrier powder and the ultrafine modifying powder in a planetary mill and pressing the resulting composition, while the composition of silicon carbide (SiC) powders is 50 ÷ 70%, silicon nitride (Si 3 N 4 ) - 20 ÷ 30%, sodium hexafluoroaluminate (Na 3 AlF 6 ) - 10 ÷ 20%, obtained by the azide technology of self-propagating high-temperature synthesis with particle sizes of 70-100 nm, while silicon carbide has a β-modification, and Copper with a particle size of less than 180 microns in a ratio of Cu: ultrafine powder of 9: 1 is used as a carrier of ultrafine powder.
В качестве ультрадисперсного модификатора была выбрана композиция порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия со средним размером частиц 70-100 нм, полученные по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-А3). Данный способ получения порошков позволяет получить карбид кремния β-модификации, который предположительно должен хорошо смачиваться расплавом алюминия.A composition of powders of silicon carbide, silicon nitride and sodium hexafluoroaluminate with an average particle size of 70-100 nm, obtained by the azide technology of self-propagating high-temperature synthesis (SHS-A 3 ), was chosen as an ultrafine modifier. This method of producing powders allows to obtain β-modification silicon carbide, which is supposed to be well wetted by aluminum melt.
Состав композиции порошков выбран на основе следующих данных. Карбид кремния согласно правила Данкова-Конобеевского (принцип размерно-структурного соответствия) имеет тип и параметры кристаллической решетки, близкие кристаллической решетки α-А1. Кристаллические решетки карбида кремния β-модификации и алюминия относятся к одному типу (кубическая гранецентрированная), а параметры кристаллической решетки карбида кремния β-модификации (а=4,3596 Å) и алюминия (а=4,0413 Å) достаточно близки. Расхождения в параметрах кристаллической решетки составляют ~7,9%. Входящий в состав Nа3АlF6 является давно известным и общепринятым афинирующее-модифицирующим реагентом для алюминиевых сплавов.The composition of the powder composition is selected based on the following data. Silicon carbide according to the Dankov-Konobeyevsky rule (principle of dimensional-structural correspondence) has the type and parameters of the crystal lattice close to the α-A1 crystal lattice. The crystal lattices of β-modification silicon carbide and aluminum are of the same type (face-centered cubic), and the crystal lattice parameters of β-modification silicon (a = 4.3596 Å) and aluminum (a = 4.0413 Å) are quite close. The differences in the crystal lattice parameters are ~ 7.9%. Included in the composition of Na 3 AlF 6 is a long-known and generally accepted affinity-modifying reagent for aluminum alloys.
Медь, входящая в состав модификатора (псевдолигатуры), выбрана с учетом ее высокой плотности (8,2 г/см3) по отношению к алюминиевому расплаву (~2,4 г/см3) и служит носителем композиции порошков на основе карбида кремния. Кроме того, медь, входящая в состав модификатора, служит в качестве микролегирующего компонента для алюминиевого сплава.Copper, which is part of the modifier (pseudo-ligature), is selected taking into account its high density (8.2 g / cm 3 ) with respect to aluminum melt (~ 2.4 g / cm 3 ) and serves as the carrier of the composition of powders based on silicon carbide. In addition, copper, which is part of the modifier, serves as a microalloying component for an aluminum alloy.
Пример выполнения способа. An example of the method.
Полученная по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза композиция ультрадисперсных порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия размером 70-100 нм предварительно смешивали с порошком меди размером менее 180 мкм в соотношении 9:1, загружали в стакан планетарной мельницы и приводили ее в действие на 2 мин при 1500 об/мин. Полученную композицию прессовали в прутки диаметром 10 мм при усилии прессования 4,84 т (40 атм). В результате получали прутки, содержащие 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции.Obtained by the azide technology of self-propagating high-temperature synthesis, the composition of ultrafine powders of silicon carbide, silicon nitride, and sodium hexafluoroaluminate of size 70-100 nm was preliminarily mixed with copper powder smaller than 180 microns in a ratio of 9: 1, loaded into a glass of a planetary mill and put it into action for 2 min at 1500 rpm The resulting composition was pressed into rods with a diameter of 10 mm with a pressing force of 4.84 tons (40 atm). The result was bars containing 8-12% of an ultrafine modifying composition.
Эффективность модификатора оценивали при модифицировании промышленного алюминиевого сплава АК6М2 по ГОСТ 1583-2003 (таблица 1).The effectiveness of the modifier was evaluated when modifying the industrial aluminum alloy AK6M2 according to GOST 1583-2003 (table 1).
На рисунке 1 - Микроструктуру сплава АК6М2: а, б - без модифицирования; в, г - модифицирование лигатурой CuSiC10 из расчета 0,02%(SiC+Si3N4+Na3AlF6) от массы плавки.Figure 1 - Microstructure of AK6M2 alloy: a, b - without modification; c, d — modification with CuSiC 10 ligature at the rate of 0.02% (SiC + Si 3 N 4 + Na 3 AlF 6 ) of the smelting mass.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129156/02A RU2528598C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Production of modifier for aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129156/02A RU2528598C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Production of modifier for aluminium alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2528598C1 true RU2528598C1 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51583000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013129156/02A RU2528598C1 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Production of modifier for aluminium alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528598C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757879C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-10-22 | Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа | Method for modifying aluminum-silicon alloys |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL136357B1 (en) * | 1982-07-02 | 1986-02-28 | Huta Aluminium | Process for manufacturing aluminium-titanium-boron master alloy for modification of aluminium and aluminium alloys |
RU2110597C1 (en) * | 1996-06-17 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Красноярский металлургический завод" | Method of preparing aluminum/titanium/boron addition alloy bars |
CN101538666A (en) * | 2009-05-05 | 2009-09-23 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | Al-Sb-Y-Mg modifier for hypoeutectic Al-Si alloy and preparation process thereof |
RU2475334C2 (en) * | 2011-06-02 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Method of making conditioning agent for hypoeutectic aluminium-silicon alloys |
-
2013
- 2013-06-25 RU RU2013129156/02A patent/RU2528598C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL136357B1 (en) * | 1982-07-02 | 1986-02-28 | Huta Aluminium | Process for manufacturing aluminium-titanium-boron master alloy for modification of aluminium and aluminium alloys |
RU2110597C1 (en) * | 1996-06-17 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Красноярский металлургический завод" | Method of preparing aluminum/titanium/boron addition alloy bars |
CN101538666A (en) * | 2009-05-05 | 2009-09-23 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | Al-Sb-Y-Mg modifier for hypoeutectic Al-Si alloy and preparation process thereof |
RU2475334C2 (en) * | 2011-06-02 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Method of making conditioning agent for hypoeutectic aluminium-silicon alloys |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757879C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-10-22 | Государственное Научное Учреждение Институт Порошковой Металлургии Имени Академика О.В. Романа | Method for modifying aluminum-silicon alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Braszczyńska-Malik et al. | AZ91 magnesium matrix foam composites with fly ash cenospheres fabricated by negative pressure infiltration technique | |
US20190024214A1 (en) | Method for manufacturing quasicrystal and alumina mixed particulate reinforced magnesium-based composite material | |
Tengfei et al. | Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance | |
KR101214939B1 (en) | Grain refiner of magnesium alloys and method for grain refining, method for manufacturing of magnesium alloys using the same, and magnesium alloys prepared thereby | |
KR101310622B1 (en) | Magnesium alloy chips and process for manufacturing molded article using same | |
WO2014027184A1 (en) | Al-nb-b master alloy for grain refining | |
Chen et al. | Recycling silicon kerf waste: Use cryolite to digest the surface oxide layer and intensify the removal of impurity boron | |
EP2526214A2 (en) | Particulate aluminium matrix nano-composites and a process for producing the same | |
Shin et al. | Microstructure refining of aluminum alloys using aluminothermic reaction with ZnO nanoparticles | |
Ghahremanian et al. | Production of Al-Si-SiCp cast composites by injection of low-energy ball-milled Al-SiCp powder into the melt | |
RU2437949C1 (en) | Cast composite material on base of magnesium alloy and procedure for its manufacture | |
Jamalpour et al. | Effects of heat treatment and Y addition on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg–Si alloys | |
JP2011089161A (en) | Composite material | |
RU2475334C2 (en) | Method of making conditioning agent for hypoeutectic aluminium-silicon alloys | |
RU2567779C1 (en) | Method of producing of modified aluminium alloys | |
RU2528598C1 (en) | Production of modifier for aluminium alloys | |
Acharya et al. | Individual and synergistic effect of gamma alumina (γ-Al2O3) and strontium on microstructure and mechanical properties of Al-20Si alloy | |
RU2637545C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING Al-Ti MODIFYING ALLOY | |
Amosov et al. | Fabrication of Al-AlN nanocomposites | |
RU2533245C1 (en) | Method of base metal production for aluminium alloys | |
RU2538850C2 (en) | Modification method of aluminium and aluminium-silicone alloys (silumins) by carbon | |
Lü et al. | Preparation and squeeze casting of nano-SiCP/A356 composite assisted with ultrasonic vibration process | |
Emamy et al. | Fluidity of Al based metal matrix composites containing Al2O3 and SiC particles | |
CN110885935B (en) | Casting method suitable for Mg-Al alloy grain refinement | |
RU2537623C1 (en) | Synthesis method of micro- and nanocomposite aluminium-carbon materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150626 |