RU2539886C1 - Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination - Google Patents
Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539886C1 RU2539886C1 RU2013128133/02A RU2013128133A RU2539886C1 RU 2539886 C1 RU2539886 C1 RU 2539886C1 RU 2013128133/02 A RU2013128133/02 A RU 2013128133/02A RU 2013128133 A RU2013128133 A RU 2013128133A RU 2539886 C1 RU2539886 C1 RU 2539886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- mixture
- ligature
- phosphorus
- tablets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения сплавов на основе алюминия.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used to produce aluminum-based alloys.
Для изготовления отливок с повышенной твердостью и прочностью, сохраняющих постоянство размеров в процессе эксплуатации и имеющих высокую чистоту обработанной поверхности, используют сплавы на основе системы Al-Si-Cu. Эти сплавы имеют многофазную структуру, обусловливающую высокую склонность их к горячим трещинам. Основными структурными составляющими сплавов являются первичные кристаллы твердого раствора αAl двойная эвтектика αAl+Si, тройная эвтектика αAl+Si+CuAl2, а в сплавах с магнием выделяется четверная эвтектика αAl+Si+CuAl2+Mg2Si. При кристаллизации кремний выделяется в виде хорошо ограненных крупных частиц, которые обладают высокой твердостью и хрупкостью, затрудняя механическую обработку отливок и являясь причиной полной потери ими пластичности. Для придания изделиям из сплава заданных свойств сплавы подвергают модифицированию - измельчению макрозерна, первично кристаллизующихся фаз и фаз, входящих в эвтектики, а также изменению формы выделения хрупких фаз, алюминиевые сплавы подвергают модифицированию, в частности, фосфором.For the manufacture of castings with increased hardness and strength, maintaining dimensional stability during operation and having a high surface finish, alloys based on the Al-Si-Cu system are used. These alloys have a multiphase structure, which makes them highly susceptible to hot cracks. The main structural components of the alloys are primary crystals of the solid solution α Al double eutectic α Al + Si, triple eutectic α Al + Si + CuAl 2 , and in alloys with magnesium, the quadruple eutectic α Al + Si + CuAl 2 + Mg 2 Si is released. During crystallization, silicon is released in the form of well-faceted large particles that have high hardness and brittleness, complicating the mechanical processing of castings and causing them to completely lose ductility. In order to give the desired properties to alloy products, the alloys are modified - crushed by macrograins, primary crystallizing phases and phases included in the eutectic, as well as by changing the shape of the release of brittle phases; aluminum alloys are modified, in particular, by phosphorus.
Фосфор в алюминиевые сплавы вводят в виде смеси, содержащей, например, фосфат алюминия, хлористый калий, гексахлорэтан и серу (патент РФ №2287604, C22F 1/04, 20.11.2006), или в виде лигатур Cu-Р, получаемых, например, загрузкой в печь шихты, состоящей из смеси оксидных кальций - фосфорсодержащих материалов, восстановителя и меди, плавление при заданной температуре и выпуск продуктов плавки из печи, при этом в качестве восстановителя используют металлический кремний, а компоненты шихты, взятые в количестве, обеспечивающем отношение P2O5:Si:Cu в пределах 1:(0,4-1,0):(2,5-5,0), плавят при 1623-1823K и раздельным сливом отделяют шлак от лигатуры (патент РФ №2171310, C22C 35/00, C22C 9/00, 27.07.2001).Phosphorus in aluminum alloys is introduced in the form of a mixture containing, for example, aluminum phosphate, potassium chloride, hexachloroethane and sulfur (RF patent No. 2287604, C22F 1/04, 11/20/2006), or in the form of Cu-P alloys obtained, for example, loading into the furnace a mixture consisting of a mixture of calcium oxide - phosphorus-containing materials, a reducing agent and copper, melting at a given temperature and releasing melting products from the furnace, metal silicon being used as a reducing agent, and charge components taken in an amount providing a ratio of P 2 O 5 : Si: Cu within 1: (0.4-1.0 ) :( 2.5-5.0), melted at 1623-1823K and the slag is separated from the ligature by separate discharge (RF patent No. 2171310, C22C 35/00, C22C 9/00, 07/27/2001).
Известен также способ получения лигатуры алюминий-фосфор для модифицирования силуминов, включающий перемешивание с получением однородной смеси частиц феррофосфора и металлического алюминия и прессование ее в формы (Авторское свидетельство СССР №1793742, C22C 1/06, 30.03.1994).There is also a method of producing aluminum-phosphorus alloys for modifying silumins, including mixing to obtain a uniform mixture of particles of ferrophosphorus and metallic aluminum and pressing it into molds (USSR Author's Certificate No. 1793742, C22C 1/06, 03/30/1994).
К недостаткам известного способа следует отнести высокую крупность частиц в лигатуре и, соответственно, неравномерное их распределение, что снижает модифицирующую способность лигатуры и приводит к образованию с компонентами сплава тройной промежуточной фазы β (AlFeSi), кристаллизующейся в форме грубых иглообразных выделений, резко снижающих пластичные свойства сплавов.The disadvantages of this method include the high fineness of the particles in the ligature and, accordingly, their uneven distribution, which reduces the modifying ability of the ligature and leads to the formation of a triple intermediate phase β (AlFeSi), which crystallizes in the form of coarse needle-like precipitates, sharply reducing plastic properties alloys.
Задачей изобретения является повышение модифицирующих свойств лигатуры, получение сплавов на основе алюминия с заданными свойствами при меньших производственных затратах и при повышении экологических характеристик процесса. Техническим результатом является уменьшение среднего размера частиц в лигатуре до 1,5-2,5 мкм, формирование вторых фаз и равномерное их распределение по объему формуемой таблетки.The objective of the invention is to increase the modifying properties of the ligature, obtaining alloys based on aluminum with desired properties at lower production costs and while improving the environmental characteristics of the process. The technical result is to reduce the average particle size in the ligature to 1.5-2.5 microns, the formation of the second phases and their uniform distribution over the volume of the molded tablet.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения лигатуры алюминий-фосфор, включающем перемешивание алюминиевых гранул и порошка феррофосфора и прессование смеси, перемешивание компонентов осуществляют в шаровой мельнице, и осуществляют холодное прессование смеси с получением таблеток состава, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that in the method of producing an aluminum-phosphorus ligature, comprising mixing aluminum granules and ferrophosphorus powder and compressing the mixture, mixing the components is carried out in a ball mill, and the mixture is cold pressed to obtain tablets of the composition, wt.%:
Перемешивание компонентов лигатуры в шаровой мельнице не только измельчает частицы до необходимого размера, позволяющего равномерно распределить частицы по объему таблеток, но и сформировать в микроструктуре помимо алюминиевого твердого раствора фазы Al3Fe, Fe2P и FeAlP, которые подавляют образование β-фазы и сами имеют компактную форму. Холодное прессование предотвращает перекристаллизацию лигатуры, а состав ее является оптимальным для получения, в частности, алюминиевых сплавов марок AK6M2, AK12M2, A390 и многих других. Плотность лигатуры выше плотности жидкого алюминия и составляет 2,7-3,2 г/см3.Mixing the ligature components in a ball mill not only crushes the particles to the required size, which makes it possible to evenly distribute the particles over the volume of the tablets, but also form phases Al 3 Fe, Fe 2 P and FeAlP in the microstructure, which suppress the formation of the β phase themselves have a compact form. Cold pressing prevents recrystallization of the ligature, and its composition is optimal for producing, in particular, aluminum alloys of the grades AK6M2, AK12M2, A390 and many others. The density of the ligature is higher than the density of liquid aluminum and is 2.7-3.2 g / cm 3 .
Содержащееся в лигатуре соединение Fe2P имеет параметры кристаллической решетки (а=0,5864 нм), близкие к параметрам решетки кремния (а=0,5431 нм). При введении этой лигатуры в расплав в нем появляются дополнительные центры кристаллизации первичного кремния в виде готовых частиц Fe2P, измельчающих структуру.The Fe 2 P compound contained in the ligature has crystal lattice parameters (a = 0.5864 nm) close to silicon lattice parameters (a = 0.5431 nm). With the introduction of this ligature into the melt, additional crystallization centers of primary silicon appear in it in the form of finished Fe 2 P particles grinding the structure.
Несмотря на то что феррофосфор вносит дополнительное количество железа, являющегося вредной примесью для алюминиевых сплавов, микроструктурный анализ образцов показал, что после обработки алюминиевого сплава заявленной лигатурой образуются интерметаллиды железа с алюминием и кремнием в виде иголок, однако размеры иголок этой фазы в структуре образца соизмеримы с размером иголок эвтектического кремния и даже короче их, а доля включений железистой фазы по отношению к площади шлифа незначительна. Кроме того, заявленная лигатура используется для получения сложнолегированных алюминиевых сплавов, в состав которых входят марганец, никель, хром, которые изменяют морфологию железистых фаз и тем самым снижают их негативное влияние на свойства сплавов.Despite the fact that ferrophosphorus introduces an additional amount of iron, which is a harmful impurity for aluminum alloys, microstructural analysis of the samples showed that after processing the aluminum alloy with the stated ligature, iron intermetallides with aluminum and silicon in the form of needles are formed, however, the size of the needles of this phase in the structure of the sample is comparable with the size of eutectic silicon needles and even shorter than them, and the fraction of inclusions of the glandular phase with respect to the thin section is insignificant. In addition, the claimed ligature is used to obtain complex alloyed aluminum alloys, which include manganese, nickel, chromium, which change the morphology of the glandular phases and thereby reduce their negative effect on the properties of the alloys.
Способ получения лигатуры может также характеризоваться дополнительными признаками, усиливающими технический результат. В частности, перемешивание компонентов осуществляют со скоростью вращения мельницы 60-250 об./мин; перемешивание компонентов проводят при соотношении масс мелющих тел к обрабатываемому материалу от 5:1 до 10:1; мелющими телами служат стальные шары диаметром 10-20 мм; время перемешивания компонентов составляет 1-7 часов; обработку смеси проводят в воздушной атмосфере; из полученных порошковых смесей прессуют таблетки диаметром 20-100 мм с усилием 100-5000 кг при свободной насыпке порошка на гидравлическом прессе; порошковая смесь дополнительно содержит стружку лигатуры А1-10Fe.A method of obtaining a ligature can also be characterized by additional features that enhance the technical result. In particular, the mixing of the components is carried out at a rotational speed of the mill of 60-250 rpm./min; mixing of the components is carried out at a ratio of the masses of grinding media to the processed material from 5: 1 to 10: 1; grinding balls are steel balls with a diameter of 10-20 mm; the mixing time of the components is 1-7 hours; processing the mixture is carried out in an air atmosphere; from the obtained powder mixtures, tablets with a diameter of 20-100 mm are pressed with a force of 100-5000 kg with a free filling of the powder on a hydraulic press; the powder mixture additionally contains chips of ligature A1-10Fe.
Изобретение поясняется примерами.The invention is illustrated by examples.
Пример 1.Example 1
В шаровой мельнице смешивали гранулированный алюминий и порошок феррофосфора. Соотношение масс мелющих тел к обрабатываемому материалу брали 5:1. Диаметр стальных шаров - 15 мм. Время перемешивания составило 7 часов. Скорость вращения составляла 100 об/мин. Состав обрабатываемого материала, мас.%:Granular aluminum and ferrophosphorus powder were mixed in a ball mill. The ratio of the masses of grinding media to the processed material was taken 5: 1. The diameter of the steel balls is 15 mm. The mixing time was 7 hours. The rotation speed was 100 rpm. The composition of the processed material, wt.%:
После обработки материала в шаровой мельнице смесь прессовали с усилием 300 кг.After processing the material in a ball mill, the mixture was pressed with a force of 300 kg.
При выполнении приведенного примера получают 2%-ную лигатуру А1-P с извлечением последнего 97%.When performing the above example, get 2% ligature A1-P with the extraction of the latter 97%.
Пример 2. Example 2
В шаровой мельнице смешивали гранулированный алюминий, стружку лигатуры A1-10Fe и порошок феррофосфора. Соотношение масс мелющих тел к обрабатываемому материалу брали 7:1. Диаметр стальных шаров - 15 мм. Время перемешивания составило 5 часов. Скорость вращения составляла 150 об/мин. Состав обрабатываемого материала, мас.%:In a ball mill, granular aluminum, A1-10Fe ligature chips and ferrophosphorus powder were mixed. The ratio of the masses of grinding media to the processed material was taken 7: 1. The diameter of the steel balls is 15 mm. The mixing time was 5 hours. The rotation speed was 150 rpm. The composition of the processed material, wt.%:
После обработки материала в шаровой мельнице смесь прессовали с усилием 1000 кг.After processing the material in a ball mill, the mixture was pressed with a force of 1000 kg.
При выполнении приведенного примера получают 2%-ную лигатуру А1-P с извлечением последнего 95%.When performing the above example, get 2% ligature A1-P with the extraction of the latter 95%.
Пример 3. Example 3
В шаровой мельнице смешивали гранулированный алюминий и порошок феррофосфора. Соотношение масс мелющих тел к обрабатываемому материалу брали 10:1. Диаметр стальных шаров - 15 мм. Время перемешивания составило 3,5 часов. Скорость вращения составляла 250 об/мин. Состав обрабатываемого материала, мас.%:Granular aluminum and ferrophosphorus powder were mixed in a ball mill. The ratio of the masses of grinding media to the processed material was taken 10: 1. The diameter of the steel balls is 15 mm. The mixing time was 3.5 hours. The rotation speed was 250 rpm. The composition of the processed material, wt.%:
После обработки материала в шаровой мельнице смесь прессовали с усилием 3000 кг.After processing the material in a ball mill, the mixture was pressed with a force of 3000 kg.
При выполнении приведенного примера получают 2%-ную лигатуру А1-P с извлечением последнего 99,8%.When performing the above example, get 2% ligature A1-P with the extraction of the latter 99.8%.
Полученную лигатуру использовали для производства сплавов на основе алюминия следующих марок.The resulting ligature was used for the production of aluminum alloys of the following grades.
Модифицирующая способность полученных лигатур была проверена на сплаве A1-17SL. В силумин был введен фосфор в количестве 0,008%. В литой структуре немодифицированного сплава A1-17Si (фиг.1а) первичные кристаллы кремния грубые, неравномерно распределенные в плоскости шлифа. Форма кристаллов меняется от достаточно равноосной граненой до пластинчатой, при этом средний размер их составляет примерно 50 мкм (максимальный - 120 мкм). При введении фосфора лигатурой Al-8Fe-2P в количестве 0,008% уже наблюдается значительный эффект модифицирования (фиг.1б). Первичные кристаллы кремния равномерно распределены в плоскости шлифа в форме равноосных граненых кристаллов со средним размером 15 мкм (максимальный - 30 мкм).The modifying ability of the resulting ligatures was tested on A1-17SL alloy. Phosphorus was added to silumin in an amount of 0.008%. In the cast structure of the unmodified alloy A1-17Si (Fig. 1a), the primary silicon crystals are coarse, unevenly distributed in the thin section plane. The shape of the crystals varies from fairly equiaxed faceted to lamellar, with an average size of about 50 microns (maximum - 120 microns). With the introduction of phosphorus by the Al-8Fe-2P alloy in an amount of 0.008%, a significant modification effect is already observed (Fig. 1b). Primary silicon crystals are uniformly distributed in the thin section plane in the form of equiaxed faceted crystals with an average size of 15 μm (maximum - 30 μm).
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128133/02A RU2539886C1 (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128133/02A RU2539886C1 (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013128133A RU2013128133A (en) | 2014-12-27 |
RU2539886C1 true RU2539886C1 (en) | 2015-01-27 |
Family
ID=53278473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128133/02A RU2539886C1 (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539886C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105603236B (en) * | 2016-02-01 | 2017-05-17 | 中山市三丰金属锻造有限公司 | Preparation method of aluminum-silicon alloy modifier |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB837016A (en) * | 1956-12-29 | 1960-06-09 | Foundry Flux Ltd | Means for treating molten metals |
GB989802A (en) * | 1961-09-25 | 1965-04-22 | Council Scient Ind Res | Improvement in or relating to the modification of aluminium base alloys containing silicon |
SU1293240A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-28 | Белорусский Политехнический Институт | Inoculant of hypereutectic silumins |
SU1793742A1 (en) * | 1990-09-18 | 1994-03-30 | Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов | Method of modifying agent preparing for silumins |
RU2287604C1 (en) * | 2005-07-29 | 2006-11-20 | Ярославский государственный технический университет | Complex modifying agent for aluminum-silicon super eutectic alloys |
-
2013
- 2013-06-20 RU RU2013128133/02A patent/RU2539886C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB837016A (en) * | 1956-12-29 | 1960-06-09 | Foundry Flux Ltd | Means for treating molten metals |
GB989802A (en) * | 1961-09-25 | 1965-04-22 | Council Scient Ind Res | Improvement in or relating to the modification of aluminium base alloys containing silicon |
SU1293240A1 (en) * | 1985-07-29 | 1987-02-28 | Белорусский Политехнический Институт | Inoculant of hypereutectic silumins |
SU1793742A1 (en) * | 1990-09-18 | 1994-03-30 | Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов | Method of modifying agent preparing for silumins |
RU2287604C1 (en) * | 2005-07-29 | 2006-11-20 | Ярославский государственный технический университет | Complex modifying agent for aluminum-silicon super eutectic alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013128133A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6439683B2 (en) | Flame retardant magnesium alloy and method for producing the same | |
Zhu et al. | Improvement in as-cast strength of high pressure die-cast Al–Si–Cu–Mg alloys by synergistic effect of Q-Al5Cu2Mg8Si6 and θ-Al2Cu phases | |
US20080299001A1 (en) | Aluminum alloy formulations for reduced hot tear susceptibility | |
CN110157935B (en) | Al-V-B refiner for casting aluminum-silicon alloy, preparation method and application thereof | |
CN109182800B (en) | Grain refiner and preparation method and application thereof | |
JP6667485B2 (en) | Recycling method of Al alloy | |
Salleh et al. | Influence of Cu content on microstructure and mechanical properties of thixoformed Al–Si–Cu–Mg alloys | |
Borodianskiy et al. | Nanomaterials applications in modern metallurgical processes | |
JP2011144443A (en) | Aluminum alloy for semisolid casting | |
JP2020158788A (en) | Aluminum alloy | |
WO2016144274A1 (en) | Grain refining method for aluminum alloys | |
RU2539886C1 (en) | Method for obtaining aluminium-phosphorus alloy combination | |
US20040035250A1 (en) | Preparing aluminium-silicon alloys | |
JP6800128B2 (en) | How to regenerate Al alloy | |
Zuo et al. | Al-Si-P master alloy and its modification and refinement performance on Al-Si alloys | |
JP3283550B2 (en) | Method for producing hypereutectic aluminum-silicon alloy powder having maximum crystal grain size of primary silicon of 10 μm or less | |
Lech-Grega et al. | Iron Phases in Model Al-Mg-Si-Cu Alloys | |
JP6864704B2 (en) | How to regenerate Al alloy | |
Vuksanovic et al. | Effect of chemical composition and T6 heat treatment on the mechanical properties and fracture behaviour of Al-Si alloys for IC engine components | |
Kim et al. | Microstructural Refinement of As-Cast Al–Mg Alloy by Ultrasonic Melt Treatment Using a Titanium Sonotrode under Fully Liquid Condition | |
Mahallawi et al. | Understanding the Role of Nanodispersions on the Properties of A390 Hypereutectic Al-Si Cast Alloy | |
Mostavan et al. | The Effect of Element (Sr, Ti, B, and Mg) Modification on Microstructure to Increase Micro-Hardness of A356 Aluminum Alloy | |
JPS6360251A (en) | Aluminum-silicon alloy and its production | |
JPS591647A (en) | Manufacture of zinc alloy for bearing | |
Toptan et al. | Production of Al-Ti-C Grain Refiners with the Addition of Elemental Carbon and K 2 TiF 6 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150621 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160510 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180409 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190621 |