RU2538850C2 - Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом - Google Patents
Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538850C2 RU2538850C2 RU2013110263/02A RU2013110263A RU2538850C2 RU 2538850 C2 RU2538850 C2 RU 2538850C2 RU 2013110263/02 A RU2013110263/02 A RU 2013110263/02A RU 2013110263 A RU2013110263 A RU 2013110263A RU 2538850 C2 RU2538850 C2 RU 2538850C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminium
- carbon
- aluminum
- melt
- alloys
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении литых алюминия, доэвтектических, эвтектических и заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов). Способ включает модифицирование расплава углеродом в количестве 0,05-0,5% от массы шихты при температуре 740-800°C, углерод вводится в несвязанном виде в наноструктурном состоянии или аморфном состоянии. Технический результат заключается в повышении механических и эксплуатационных характеристик отливок за счет уменьшения размеров дендритов алюминия и всех составляющих структур алюминиево-кремниевого сплава: α-твердого раствора, эвтектики и первичных кристаллов кремния. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении литых доэвтектических, эвтектических и заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов), применяемых для получения отливок с целью повышения их качества.
Известен способ модифицирования алюминиевых сплавов (патент №: 2210611, C22C 1/03, 20.08.2003), включающий введение в поток расплава легирующих добавок Al-Ti-B, Al-Ti-C. Поток расплава на пути в кристаллизатор подвергают ультразвуковой обработке в режиме развитой кавитации, а легирующие добавки вводят в поток расплава в зоне ультразвуковой обработки расплава. Легирующие добавки вводят в поток расплава в виде лигатурного прутка. Расплав в зоне ультразвуковой обработки дополнительно перемешивают, в частности, наложением электромагнитного поля. Модифицирующий эффект связан с образованием в расплаве тугоплавких частиц (интерметаллидов, боридов, карбидов), служащих центрами кристаллизации, как правило, только α-твердого раствора.
Недостатками метода являются: необходимость получения лигатур, которые могут характеризоваться различной дисперсностью и формой (блочной, пластинчатой, игольчатой) структуры интерметаллидов, обусловленной разной интенсивностью затвердевания, что снижает эффект модифицирования. Модифицирующий эффект применения указанных лигатур относится только к α-твердому раствору, не оказывая значительного воздействия на первичные кристаллы Si; область применения ограничена только доэвтектическими силуминами.
Известен способ модифицирования (патент РФ №2439166, МПК C21C 1/00, 10.01.2012) металлов ультрадисперсным порошком (УДП) в виде смеси, содержащей карбидоподобную фазу FeAlCn, оксид алюминия Al2O3 и гидрооксид алюминия Al(OH)3 с размером частиц 102-103 нм, измельчают смесь в постоянном магнитном поле напряженностью 0,1-0,5 Тс и вводят полученный порошок в расплав. Способ заключается в том, что модифицирование чугуна и силумина ультрадисперсным порошком, содержащим оксид алюминия Al2O3 проводят путем подготовки ультрадисперсного порошка, в виде смеси, дополнительно содержащей карбидоподобную фазу FeAlCn и гидрооксид алюминия Al(OH)3, с размером частиц 102-103 нм, при этом измельчение смеси производят в постоянном магнитном поле напряженностью 0,1-0,5 Тс, преимущественно 0,2-0,3 Тс, и вводят полученный порошок в расплав металла. Ультрадисперсный порошок, полученный из сплава в виде фаз Al2O3, Al3C4 и FeAlCn, перед введением в расплав подвергают механическому воздействию и пропусканию через вальцы грохота с регулируемой щелью и индуктивную катушку, которая позволяла достичь напряженности магнитного поля ≈0,3 Тс, а затем смешивают со струей жидкого металла при заливке в форму.
Недостатками метода являются технологическая усложненность метода получения модификатора, требующего обязательного наложения магнитного поля; возможность загрязнения сплава оксидными включениями. Модифицирующий эффект относится только к α-твердому раствору, не оказывая значительного воздействия на первичные кристаллы Si; область применения ограничена только доэвтектическими силуминами.
Известен способ модифицирования алюминия и алюминиевых сплавов смесью, содержащей углерод в виде углекислого кальция и магния (патент №: 2136773, МПК C22C 1/06, 10.09.1999). Способ заключается в обработке расплава алюминия или Al-Si-сплавов смесью, содержащей углекислый кальций, при этом смесь дополнительно содержит углекислый магний, причем соотношение углекислого кальция и углекислого магния в смеси по массе равное, смесь вводят в расплав в количестве 1-7% по массе и обработку расплава ведут в течение 3-15 мин. Изобретение обеспечивает повышение технологических и физических свойств алюминия и его сплавов.
Недостатками метода являются проявление эффекта модифицирования только для эвтектики Al-Si-сплавов, что ограничивает область применения данного модификатора эвтектическими силуминами; увеличение загрязненности сплава оксидами.
Наиболее близким способом к заявляемому является способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья (патент №2184789, МПК C22C 1/02, д.п. 10.07.2002), который включает плавление металлической шихты, легирование, рафинирование сплава от примесей железа и кремния посредством введения в жидкий сплав циркония или титана в количестве 0,006-0,08% от веса шихты при температуре 740-760°C и модифицирование сплава при этих температурах углеродосодержащими веществами, магнезитом или гексахлорэтаном, вводимыми в расплав в количествах более 0,4% от веса шихты (магнезита) и более 0,1% от веса шихты (гексахлорэтана), обеспечивается повышение чистоты сплава, его коррозионной стойкости, улучшение механических свойств. При продувке сплава гексахлорэтаном, последний разлагается на свободный углерод и хлор. Углерод взаимодействует с алюминием, образуя карбид, который служит центром кристаллизации.
Недостатки способа - неэкологичность процесса модифицирования; кратковременность действия эффекта модифицирования.
Наиболее близким способом к заявленному является способ модифицирования алюминия и алюминиевых сплавов смесью, содержащей углерод в виде углекислого кальция и магния (патент РФ №2137663, МПК С22С1/06, 10.09.1999). Способ заключается в обработке расплава алюминия или Al-Si-сплавов смесью, содержащей углекислый кальций, при этом смесь дополнительно содержит углекислый магний, причем соотношение углекислого кальция и углекислого магния в смеси по массе равное, смесь вводят в расплав в количестве 1-7% по массе и обработку расплава ведут в течение 3-15 мин. Изобретение обеспечивает повышение технологических и физических свойств алюминия и его сплавов.
Недостатками метода являются проявление эффекта модифицирования только эвтектики Al-Si-сплавов, что ограничивает область применения данного модификатора эвтектическими силуминами; увеличение загрязненности сплава оксидами.
Задача, на решение которой направленно заявленное изобретение, заключается в создании высокоэффективного и экологичного модификатора для алюминия и всей группы алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) с целью повышения механических и эксплуатационных характеристик отливок, изготавливаемых из этих сплавов, за счет уменьшения размеров дендритов алюминия, α-твердого раствора, эвтектики и первичных кристаллов кремния.
Технический результат выражается в уменьшении размеров дендритов алюминия и всех составляющих структур алюминиево-кремниевого сплава: α-твердого раствора, эвтектики и первичных кристаллов кремния. Эффект модифицирования наблюдается для чистого алюминия, доэвтектического, эвтектического и заэвтектического составов алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов).
Технический результат достигается тем, что в способе модифицирования углеродом расплавов алюминия и сплавов на его основе, содержащих кремний расплав модифицируют при температуре 740-800°C, а углерод вводят в несвязанном виде в количестве 0,05-0,5% от массы шихты, при этом углерод вводят в несвязанном виде в наноструктурном состоянии, углерод вводят в несвязанном виде в аморфном состоянии.
Сущность способа заключается в том, что после расплавления алюминия или алюминиево-кремниевого сплавов расплав доводят до температуры модифицирования T=740-800°C. Углерод в количестве 0,05-0,5% от массы шихты заворачивают в алюминиевую фольгу в виде гильзы. При температуре модифицирования вводят углерод в алюминиевой гильзе при помощи колокольчика. Перемешивают расплав и выдерживают. После выдержки производят заливку обработанного расплава в форму.
Введение углерода в несвязанном состоянии с другими химическими элементами приводит к изменению механизмов кристаллизации расплава, сопровождающиеся изменением поверхностного натяжения и химическими реакциями образования карбидов внутри расплава. Введенный наноуглерод, устойчиво существующий до температур T=1200°C, может также служить дополнительными центрами кристаллизации. В результате введения несвязанного углерода наблюдается модифицирующий эффект как на чистом алюминии, так и на всех группах алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов).
Claims (3)
1. Способ модифицирования углеродом алюминия и сплавов на его основе, содержащих кремний, отличающийся тем, что расплав модифицируют при температуре 740-800°C, а углерод вводят в несвязанном виде в количестве 0,05-0,5% от массы шихты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углерод вводят в несвязанном виде в наноструктурном состоянии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что углерод вводят в несвязанном виде в аморфном состоянии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110263/02A RU2538850C2 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110263/02A RU2538850C2 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013110263A RU2013110263A (ru) | 2014-09-20 |
RU2538850C2 true RU2538850C2 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=51583317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110263/02A RU2538850C2 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538850C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107058776A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-08-18 | 南通宏德机电有限公司 | 一种协同亚共晶铸造铝硅合金变质与微合金化的方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2609109C1 (ru) * | 2015-08-18 | 2017-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | Шунгит как модификатор для алюминиево-кремниевых сплавов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2504154B1 (fr) * | 1981-04-15 | 1985-09-06 | Pechiney Aluminium | Procede d'affinage du silicium primaire des aluminium-silicium hypereutectiques |
SU1747524A1 (ru) * | 1990-02-19 | 1992-07-15 | Владимирский политехнический институт | Модификатор |
WO1998030726A1 (en) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Advanced Metal Technologies Ltd. | Aluminum alloys and method for their production |
RU2136773C1 (ru) * | 1998-03-05 | 1999-09-10 | Сибирский государственный индустриальный университет | Способ модифицирования алюминия и его сплавов |
RU2439166C2 (ru) * | 2010-02-10 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Способ модифицирования чугуна и силумина |
-
2013
- 2013-03-07 RU RU2013110263/02A patent/RU2538850C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2504154B1 (fr) * | 1981-04-15 | 1985-09-06 | Pechiney Aluminium | Procede d'affinage du silicium primaire des aluminium-silicium hypereutectiques |
SU1747524A1 (ru) * | 1990-02-19 | 1992-07-15 | Владимирский политехнический институт | Модификатор |
WO1998030726A1 (en) * | 1997-01-13 | 1998-07-16 | Advanced Metal Technologies Ltd. | Aluminum alloys and method for their production |
RU2136773C1 (ru) * | 1998-03-05 | 1999-09-10 | Сибирский государственный индустриальный университет | Способ модифицирования алюминия и его сплавов |
RU2439166C2 (ru) * | 2010-02-10 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Способ модифицирования чугуна и силумина |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107058776A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-08-18 | 南通宏德机电有限公司 | 一种协同亚共晶铸造铝硅合金变质与微合金化的方法 |
CN107058776B (zh) * | 2017-04-05 | 2019-12-10 | 江苏宏德特种部件股份有限公司 | 一种协同亚共晶铸造铝硅合金变质与微合金化的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013110263A (ru) | 2014-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pengfei et al. | Effect of erbium on properties and microstructure of Al-Si eutectic alloy | |
KR101342297B1 (ko) | 액체-고체 금속 합성물을 제조하기 위한 장치 및 방법 | |
JP5923117B2 (ja) | 金属合金の微細化方法 | |
Tengfei et al. | Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance | |
Li et al. | Effect of samarium (Sm) addition on the microstructure and tensile properties of Al–20% Si casting alloy | |
Lei et al. | On the influences of Li on the microstructure and properties of hypoeutectic Al-7Si alloy | |
Jiang et al. | Effects of Sc or/and Ge addition on microstructure and mechanical properties of as-cast 6016 Al alloy | |
Wu et al. | Microstructure and properties of rheo-diecast Al-20Si-2Cu-1Ni-0.4 Mg alloy with direct ultrasonic vibration process | |
Zhu et al. | Microstructure and wear behaviour of Al-20Mg2Si alloy with combined Zr and Sb additions | |
Borodianskiy et al. | Nanomaterials applications in modern metallurgical processes | |
WO2014027184A1 (en) | Al-nb-b master alloy for grain refining | |
Zhang et al. | Improve mechanical properties of high pressure die cast Al9Si3Cu alloy via dislocation enhanced precipitation | |
Barbosa et al. | Physical modification of intermetallic phases in Al–Si–Cu alloys | |
Kui et al. | Microstructure of Al-5Ti-1B-1RE nanoribbon and its refining efficiency on as-cast A356 alloys | |
Qiu et al. | Effects of Mn and Sn on microstructure of Al-7Si-Mg alloy modified by Sr and Al-5Ti-B | |
RU2538850C2 (ru) | Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом | |
Zuo et al. | Al-Si-P master alloy and its modification and refinement performance on Al-Si alloys | |
Vončina et al. | The role of Zr and T6 heat treatment on microstructure evolution and hardness of AlSi9Cu3 (Fe) diecasting alloy | |
Lu et al. | Effect of cooling slope and manganese on the microstructure of hypereutectic Al-Si alloy with 2% Fe | |
RU2609109C1 (ru) | Шунгит как модификатор для алюминиево-кремниевых сплавов | |
Ajith Kumar et al. | Microstructural evolution and mechanical properties of misch metal added Mg-Si alloys | |
Chunxiang et al. | Grain refinement of AZ31 magnesium alloy by Al-Ti-CY master alloy | |
RU2692542C1 (ru) | Способ плавки и литья литейного алюминиевого сплава | |
Tahiri et al. | Effects of grain refining on columnar-to-equiaxed transition in aluminum alloys | |
JP2015071189A (ja) | Al粒子とTi粒子を用いた鋳造Al用結晶粒微細化剤および当該微細化剤を用いた鋳造材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160308 |