RU2555321C2 - Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава - Google Patents
Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555321C2 RU2555321C2 RU2013129404/02A RU2013129404A RU2555321C2 RU 2555321 C2 RU2555321 C2 RU 2555321C2 RU 2013129404/02 A RU2013129404/02 A RU 2013129404/02A RU 2013129404 A RU2013129404 A RU 2013129404A RU 2555321 C2 RU2555321 C2 RU 2555321C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- charge
- addition
- flux
- production
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению литых алюмоматричных композиционных сплавов. Способ включает плавление алюминия, введение в расплав порциями экзотермической шихты, состоящей из порошков титана и углерода, и перемешивание расплава, при этом перед введением в расплав экзотермическую шихту гранулируют с использованием связующего, являющегося флюсом и представляющим собой фторкаучук, с получением гранул размером 0,2-6,0 мм и содержанием сухого фторкаучука 1-2%, полученные гранулы вводят в расплав порциями в алюминиевой фольге толщиной 0,2-0,5 мм, а по окончании ввода шихты осуществляют выдержку расплава не менее 5 мин. Применение флюса и искусственного гранулирования позволяет облегчить процесс ввода шихты в расплав, увеличить степень усвоения шихтовых компонентов в расплаве и повысить равномерность распределения синтезируемых частиц упрочняющей фазы в матричном сплаве. 1 пр., 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения литого композиционного сплава путем введения в расплав алюминия подготовленной специальным образом шихты, состоящей из порошков титана и углерода, образующих в расплаве упрочняющую дисперсную фазу карбида титана. Главное условие получения композиционного материала - смачивание наполнителя жидким металлом, но без образования продуктов химического взаимодействия. Существует множество предложений по способам подготовки и ввода шихты в расплав.
Известен способ получения композиционного материала на основе алюминиевого сплава [1], упрочненного карбидом титана, включающий подачу смеси тетрахлорида титана и тетрахлорида углерода в молярном соотношении 1:1 на поверхность расплава при непрерывном перемешивании, отличающийся тем, что смесь хлоридов подают на поверхность алюминиево-магниевого сплава и по окончании процесса восстановления полученный продукт выдерживают в вакууме при температуре 650-750°С.
Недостатком такого способа является использование вредных для здоровья человека хлоридов в больших количествах и необходимость выдержки в вакууме, требующая наличия специального оборудования.
Также интересен способ получения композиционных материалов, в котором применяется способ изготовления алюминиевых сплавов с упрочняющими включениями карбида кремния [2]. Данный способ получения литейного композиционного материала состоит в механическом перемешивании порошкового материала, содержащего в качестве матричного компонента алюминиевый сплав (Al+3% Mg, зернистость - до 200 мкр), а в качестве армирующего дискретные керамические частицы карбида кремния (SiC, зернистость - 30-50 мкр), и последующем брикетировании полученного порошкового материала под давлением 28-35 МПа. Содержание армирующих дискретных керамических частиц в прессуемом порошковом материале может достигать, 75 масс.%, при дальнейшем увеличении концентрации наблюдается хрупкость брикетов. Полученные брикеты вводят в расплав алюминиевого сплава, где происходит их равномерное распределение по всему объему сплава за счет диффузионных процессов.
Однако при реализации данного способа возникает необходимость приобретения уже готового карбида кремния, а также предварительного брикетирования шихты, что значительно усложняет предварительную подготовку армирующего компонента.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ приготовления композиционного сплава алюминий-карбид титана с применением метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [3]. Поставленная цель достигается последовательным выполнением следующих технологических операций: плавление алюминия, введение в расплав алюминия порциями экзотермической смеси из порошков титана, углерода и флюса криолита в стехиометрическом соотношении с осуществлением после введения каждой порции СВС-реакции и кристаллизации множества керамических включений карбида титана с размером ≤1-2 мкм и перемешивание расплава перед введением следующей порции экзотермической смеси, при этом получают сплав, содержащий 10% карбида титана.
Однако в данной технологии существенную трудность представляет введение порошков в расплав алюминия, поскольку введение их непосредственно в первоначальном состоянии неизбежно приводит к выгоранию на поверхности расплава части шихты и приводит к снижению количества образуемой целевой фазы.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процесса подготовки и ввода шихты в расплав, увеличение степени усвоения шихтовых компонентов в расплаве и повышение равномерности распределения синтезируемых частиц упрочняющей фазы в матричном сплаве.
Технический результат достигается последовательным выполнением следующих технологических операций: плавление алюминия, введение в расплав алюминия порциями экзотермической шихты, состоящей из порошков титана и углерода, и перемешивание расплава, при этом перед введением в расплав экзотермическую шихту гранулируют с использованием связующего, являющегося флюсом и представляющим собой фторкаучук, с получением гранул размером 0,2-6,0 мм и содержанием сухого фторкаучука 1-2%, полученные гранулы вводят в расплав порциями в алюминиевой фольге толщиной 0,2-0,5 мм, а по окончании ввода шихты осуществляют выдержку расплава не менее 5 мин.
Пример выполнения способа получения композиционного сплава Al-10% TiC.
В состав исходной порошковой шихты входят следующие компоненты: порошок титана марки ТПП-7 (ТУ 1715-449-057853 88), порошок углерода технической марки П-701 (ГОСТ 7585-86), связующее в качестве флюса, например, синтетический фторкаучук СКФ-26 (ГОСТ 18376-79).
Подготовка шихты производится следующим образом: порошки титана и углерода, взятые в стехиометрическом соотношении (4:1), подвергаются искусственному гранулированию в следующем порядке:
1) Приготовление раствора связки - синтетического фторкаучука (C5H2F8)n - в ацетоне с концентрацией 10-15 масс.%; 2) Сухое смешивание исходных порошков (Ti-C) в течение 5-10 мин; 3) Влажное смешивание с раствором фторкаучука в течение 20-30 мин; 4) Протирание влажной смеси через металлическую сетку с размером ячейки 0,2-6,0 мм; 5) Испарение растворителя (ацетона) при температуре 80-90°С в течение 24 ч; 6) Получение конечных гранул размером 0,2-6,0 мм с сухим содержанием фторкаучука 1-2%.
Ввод искусственно гранулированной экзотермической порошковой шихты в расплав осуществляется порциями в алюминиевой фольге толщиной 0,2-0,5 мм (3-6 навесок в зависимости от массы плавки) при температуре 900°С.
Каждая навеска выдерживается под зеркалом расплава до начала СВС-реакции, о наличии которой судят по бурному искрообразованию и газовыделению. После завершения реакции расплав перемешивается и вводится следующая навеска. Развивающиеся значения температур в зоне экзотермических реакций (до 1500°С) обеспечивают высокие скорости образования целевой керамической фазы. После завершения реакции горения происходит кристаллизация керамических включений карбида титана. Локальные разогревы в месте ввода навесок снижают вязкость расплава, повышают смачиваемость кристаллизующейся после прохождения реакции фазы и увеличивают равномерность распределения образующихся включений в расплаве при его перемешивании. Время ввода всех порций (навесок) составляет 2-3 мин. По окончании ввода шихты осуществляется выдержка при включенной печи - не менее 5 мин. Разливка осуществляется в чугунную вафельную изложницу или в стальной кокиль. По результатам экспериментальных исследований были сделаны следующие выводы:
1) введение в состав экзотермической шихты синтетического фторкаучука, содержащего активные атомы фтора, приводит к образованию газообразных легколетучих продуктов, которые оказывают рафинирующее воздействие на расплав в целом. Свидетельством данного процесса является:
- значительное сокращение времени задержки СВС-реакции (с 25-30 с в случае применения шихты без флюса до 5-6 с при использовании шихты, содержащей данный флюс) (табл.1);
- повышенное искро- и газовыделение, фиксирующее полноту прохождения и завершение СВС-реакции.
2) гранулирование исходной порошковой шихты и ввод в виде навесок из алюминиевой фольги обеспечивает постоянный и плотный контакт между частицами реагентов и исключает выгорание части шихты на поверхности расплава, способствует более полному ее усвоению. Полнота прохождения СВС-реакции подтверждается данными спектрального анализа (табл.1), на основании которых следует, что усвоение введенных шихтовых компонентов повысилось с 89 до 97%.
Таблица 1 | ||||||||
Технологические и СВС-параметры процесса получения композиционного сплава Al-10% TiC при начальной температуре расплава 900°С | ||||||||
Вид флюса | СВС-параметры | Технологические параметры | (Ti, С), % масс. (спектр. анализ) | % усвоенной шихты | ||||
Тмах, °С | Тзал, °С | τзад, c | ВГ, % | mост, г | излом | |||
без флюса | 980 | 950 | 26 | 56 | 40 | грязный | Ti=7,4; C=1,5 | 89 |
с флюсом СКФ-26 | 1000 | 940 | 6 | 71 | 40 | чистый | Ti=7,9; C=1,8 | 97 |
где: Тмах - максимальная температура расплава после прохождения СВС-реакции; Тзал - температура, при которой осуществлялась разливка расплава; τзад - время задержки реакции, по истечении которого наблюдалось искро- и газовыделение; ВГ - выход годного продукта; mост - масса остатка в тигле после разливки сплава; |
3) вследствие полного прохождения СВС-реакции фиксируется «чистый» излом однородного серого цвета и наблюдается более равномерное распределение синтезируемых частиц упрочняющей фазы в матричном сплаве. На рис.1 - Изломы образцов композиционного сплава Al-10% TiC (ТПП-7, П-701), полученных: а - без флюса; б - с применением флюса СКФ-26.
На рис.2 - Структура образцов композиционного сплава Al-10% TiC (ТПП-7, П-701) (×400), полученных: а - без флюса; б - с применением флюса СКФ-26.
Использованная литература
1. Заявка на изобретение РФ 97121120/02, приоритет от 02.12.1997 г. Способ получения композиционного материала.
2. Патент РФ №2353475, приоритет от 20.03.2007 г. Литой композиционный материал на основе алюминиевого сплава и способ его получения.
3. Патент РФ №2448178, приоритет от 18.08.2009 г. Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана.
Claims (1)
- Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава, включающий плавление алюминия, введение в расплав порциями экзотермической шихты, состоящей из порошков титана и углерода, и перемешивание расплава, отличающийся тем, что перед введением в расплав экзотермическую шихту гранулируют с использованием связующего, являющегося флюсом и представляющим собой фторкаучук, с получением гранул размером 0,2-6,0 мм и содержанием сухого фторкаучука 1-2%, полученные гранулы вводят в расплав порциями в алюминиевой фольге толщиной 0,2-0,5 мм, а по окончании ввода шихты осуществляют выдержку расплава не менее 5 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129404/02A RU2555321C2 (ru) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013129404/02A RU2555321C2 (ru) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013129404A RU2013129404A (ru) | 2015-01-10 |
RU2555321C2 true RU2555321C2 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53278787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013129404/02A RU2555321C2 (ru) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555321C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2739898C1 (ru) * | 2020-01-10 | 2020-12-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения композиционного металлического сплава, содержащего карбид титана |
RU2742874C1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения композиционного материала на основе алюминия или его сплава, легированного титаном |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4710348A (en) * | 1984-10-19 | 1987-12-01 | Martin Marietta Corporation | Process for forming metal-ceramic composites |
WO1988003574A1 (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-19 | Martin Marietta Corporation | Process for producing metal-second phase composites and product |
RU2138572C1 (ru) * | 1997-10-20 | 1999-09-27 | Самарский государственный технический университет | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор |
RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
CN102952957A (zh) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 金刚 | 一种晶粒细化剂及在铝合金轮毂中的应用 |
-
2013
- 2013-06-26 RU RU2013129404/02A patent/RU2555321C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4710348A (en) * | 1984-10-19 | 1987-12-01 | Martin Marietta Corporation | Process for forming metal-ceramic composites |
WO1988003574A1 (en) * | 1986-11-05 | 1988-05-19 | Martin Marietta Corporation | Process for producing metal-second phase composites and product |
RU2138572C1 (ru) * | 1997-10-20 | 1999-09-27 | Самарский государственный технический университет | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор |
RU2448178C2 (ru) * | 2009-08-18 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана |
CN102952957A (zh) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 金刚 | 一种晶粒细化剂及在铝合金轮毂中的应用 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2739898C1 (ru) * | 2020-01-10 | 2020-12-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения композиционного металлического сплава, содержащего карбид титана |
RU2742874C1 (ru) * | 2020-08-10 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения композиционного материала на основе алюминия или его сплава, легированного титаном |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013129404A (ru) | 2015-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101343699B (zh) | 一种铝硅合金精炼剂及其制造方法 | |
RU2448178C2 (ru) | Способ получения литейного композиционного сплава алюминий-карбид титана | |
AU2014286638B2 (en) | Method and device for producing a tablet | |
CN110144500B (zh) | 一种含锑高强高韧铝硅合金及制备方法 | |
US3704230A (en) | Exothermic compositions | |
RU2555321C2 (ru) | Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава | |
RU2700892C2 (ru) | Способ получения слитков из сплавов циркония на основе магниетермической губки | |
RU2437949C1 (ru) | Литой композиционный материал на основе магниевого сплава и способ его получения | |
CN1285746C (zh) | 一种铝镁钛硼合金及其制备工艺 | |
CA1209593A (fr) | Produits refractaires constitues de grains lies par des residus carbones et du silicium metal en poudre, et procede de fabrication | |
RU2492261C1 (ru) | Литой композиционный сплав и способ его получения | |
RU2658566C2 (ru) | Способ получения компактных материалов, содержащих диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
RU2623942C1 (ru) | Способ изготовления дисперсно-упрочненного композиционного электродного материала для электроискрового легирования и электродуговой наплавки | |
RU2477337C2 (ru) | Способ получения боридных покрытий из борной кислоты | |
RU2138572C1 (ru) | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор | |
RU2291217C2 (ru) | Способ алюминотермического получения феррохрома низкоуглеродистого | |
RU2636212C1 (ru) | Способ получения титановой лигатуры для алюминиевых сплавов | |
RU2539228C2 (ru) | Способ стабилизации распадающегося шлака | |
CN112609095A (zh) | 一种铸造添加用镁铝铍中间合金的制备方法 | |
RU2466202C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор | |
RU2810143C1 (ru) | Прекурсор лигатуры Al-Ti-B | |
RU2637198C1 (ru) | Способ получения компактных материалов, содержащих карбиды хрома и титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (варианты) | |
RU2599464C2 (ru) | Шихта и способ алюминотермического получения сплава на основе хрома с ее использованием | |
RU2767111C1 (ru) | Способ получения композиционного материала преимущественно рассекателя для барботационной установки | |
RU2809613C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих боридные составляющие хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150627 |