RU2644221C1 - Aluminium-titanium-boron master alloy - Google Patents
Aluminium-titanium-boron master alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644221C1 RU2644221C1 RU2016152034A RU2016152034A RU2644221C1 RU 2644221 C1 RU2644221 C1 RU 2644221C1 RU 2016152034 A RU2016152034 A RU 2016152034A RU 2016152034 A RU2016152034 A RU 2016152034A RU 2644221 C1 RU2644221 C1 RU 2644221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- ligature
- aluminum
- boron
- weight
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано для получения модифицирующих лигатур на основе алюминия, используемых для измельчения структуры полуфабрикатов и изделий из алюминия и его сплавов. О получении тройной лигатуры Al-Ti-B впервые заявлено специалистами голландской фирмы «Кавекки» в патентах №802701 (Англия), 1957 г. и №395549, №395550 (Швейцария), 1965 г. В соответствии с этими патентами лигатуру Al-Ti-B готовят алюминотермическим восстановлением тетрафторбората и гексафтортитаната щелочных металлов при интенсивном перемешивании расплава.The invention relates to the metallurgy of aluminum and can be used to obtain modifying ligatures based on aluminum, used to grind the structure of semi-finished products and products from aluminum and its alloys. The receipt of a triple Al-Ti-B ligature was first announced by specialists of the Dutch company Cavecchi in patents No. 802701 (England), 1957 and No. 395549, No. 395550 (Switzerland), 1965. In accordance with these patents, the Al-Ti ligature -B is prepared by aluminothermic reduction of tetrafluoroborate and alkali metal hexafluorotitanate with vigorous stirring of the melt.
В научной и патентной литературе имеется большой объем информации по составам лигатуры Al-Ti-B и способам ее получения. Известно несколько типовых составов лигатуры Al-Ti-B.In the scientific and patent literature there is a large amount of information on the composition of the Al-Ti-B ligature and methods for its preparation. Several typical Al-Ti-B ligature formulations are known.
ГОСТ 53777-2010, Лигатуры алюминиевые, Технические условия, М., Стандартинформ, 2012 [1], предусматривает производство и использование 4-х видов лигатур Al-Ti-B, содержание бора и титана в которых приведено в таблице 1.GOST 53777-2010, Aluminum ligatures, Technical conditions, M., Standartinform, 2012 [1], provides for the production and use of 4 types of Al-Ti-B alloys, the content of boron and titanium in which are given in table 1.
Некоторые производители алюминиевых лигатур расширяют номенклатуру выпускаемой продукции. В частности, Инженерная компания SAS, в дополнение к перечисленным в ГОСТ 53777-2010 лигатурам, производит лигатуру Al-3Ti-0,2B (E-mail: info@sasua.com.ua; http://sasua.com.ua [2]). Эта лигатура применяется «при использовании возврата или шихты с высоким содержанием титана». По технической сущности и наличию сходных признаков к заявляемому решению эти составы лигатур Al-Ti-B выбраны в качестве ближайшего аналога.Some manufacturers of aluminum alloys expand the range of products. In particular, the SAS Engineering Company, in addition to the ligatures listed in GOST 53777-2010, produces the Al-3Ti-0,2B ligature (E-mail: info@sasua.com.ua; http://sasua.com.ua [ 2]). This ligature is applied "when using return or charge with a high titanium content." According to the technical nature and the presence of similar features to the claimed solution, these Al-Ti-B alloys compositions are selected as the closest analogue.
В известных составах лигатур Al-Ti-B присутствует два вида интерметаллических соединений: алюминид титана Al3Ti и диборид титана TiB2. На фиг. 1 приведена фотография типичной микроструктуры лигатуры Al-Ti-B. Более светлые и крупные кристаллы алюминида титана Al3Ti имеют размер 10÷50 мкм, в отдельных случаях до 100 мкм. Размер темных и мелких кристаллов диборида титана составляет 1÷3 мкм. По литературным данным (В.И. Напалков, Б.И. Бондарев, В.И. Тарарышкин, Чухров М.В. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1983, 160 с. [3]) максимальный эффект при измельчении структуры алюминия и его сплавов обеспечивают кристаллы диборида титана TiB2. Диборид титана практически не растворяется в жидком алюминии, а мелкий размер кристаллов создает большое количество центров кристаллизации. Алюминид титана Al3Ti растворяется в жидком алюминии. Скорость и полнота растворения алюминида титана зависит от температуры алюминия, размера кристаллов Al3Ti и времени от момента введения лигатуры в расплав до кристаллизации металла.In the known compositions of Al-Ti-B alloys, there are two types of intermetallic compounds: titanium aluminide Al 3 Ti and titanium diboride TiB 2 . In FIG. 1 is a photograph of a typical Al-Ti-B ligature microstructure. Lighter and larger crystals of titanium aluminide Al 3 Ti have a size of 10 ÷ 50 μm, in some cases up to 100 μm. The size of dark and small crystals of titanium diboride is 1 ÷ 3 microns. According to literature data (V.I. Napalkov, B.I. Bondarev, V.I. Tararyshkin, Chukhrov M.V. Ligatures for the production of aluminum and magnesium alloys. M: Metallurgy, 1983, 160 pp. [3]) maximum The effect of grinding the structure of aluminum and its alloys is provided by crystals of titanium diboride TiB 2 . Titanium diboride practically does not dissolve in liquid aluminum, and the small size of the crystals creates a large number of crystallization centers. Titanium aluminide Al 3 Ti dissolves in liquid aluminum. The speed and completeness of dissolution of titanium aluminide depends on the temperature of aluminum, the size of Al 3 Ti crystals and the time from the moment the ligature is introduced into the melt to the crystallization of the metal.
Основной недостаток известных лигатур Al-Ti-B связан с тем, что крупные кристаллы алюминида титана вносят незначительный вклад в эффективность измельчения структуры алюминия и его сплавов. Возросшие требования к содержанию примесей в товарном металле привели к тому, что на алюминиевых и металлургических заводах в большинстве случаев лигатуру Al-Ti-B стали вводить в расплав перед установками рафинирования жидкого металла инертными газами и пенокерамическими фильтрами. Это делается для того, чтобы увеличить время пребывания лигатуры в модифицируемом металле и максимально растворить крупные кристаллы алюминида титана. В результате кристаллы алюминида титана ограниченно участвуют в процессе модифицирования, поскольку либо флотируются и переходят в шлак в установках рафинирования металла инертными газами, либо задерживаются в пенокерамических фильтрах. При рафинировании металла продувкой инертными газами и очисткой в пенокерамических фильтрах, наряду с кристаллами алюминида титана частично переходят в шлак и улавливаются мелкие кристаллы диборида титана.The main disadvantage of the known Al-Ti-B alloys is that large crystals of titanium aluminide make an insignificant contribution to the grinding efficiency of the structure of aluminum and its alloys. Increased requirements for the content of impurities in the commodity metal have led to the fact that in most cases at the aluminum and metallurgical plants, Al-Ti-B ligature was introduced into the melt before inert gas refining plants with inert gases and ceramic foam filters. This is done in order to increase the ligature residence time in the metal being modified and to dissolve large crystals of titanium aluminide as much as possible. As a result, titanium aluminide crystals participate to a limited extent during the modification process, because they either float and pass to slag in metal refining inert gases, or are retained in ceramic foam filters. When refining a metal by blowing with inert gases and cleaning in ceramic foam filters, along with crystals of titanium aluminide, they partially pass into slag and small crystals of titanium diboride are captured.
Подачу модифицирующей лигатуры Al-Ti-B в расплав до установок рафинирования металла производят для того, чтобы исключить попадание в товарную продукцию крупных кристаллов алюминида титана размером в несколько десятков микрон, а также оксидных пленок с поверхности лигатурного прутка. Крупные кристаллы алюминида титана размером 10÷50 мкм при последующей переработке модифицированных слитков, например, на алюминиевую фольгу толщиной 5-7 мкм, увеличивают выход бракованной продукции. В результате лигатура Al-Ti-B используется неэффективно. В этом заключается главный недостаток известных составов лигатур Al-Ti-B.The Al-Ti-B modifying ligature is fed into the melt to metal refining units in order to prevent large titanium aluminide crystals of several tens of microns in size, as well as oxide films from the surface of the ligature rod, getting into the marketable products. Large crystals of titanium aluminide with a size of 10 ÷ 50 μm during subsequent processing of modified ingots, for example, onto aluminum foil with a thickness of 5-7 μm, increase the yield of defective products. As a result, the Al-Ti-B alloy is used inefficiently. This is the main disadvantage of the known Al-Ti-B master alloy compositions.
Задачей предлагаемого изобретения является оптимизация состава лигатуры Al-Ti-B.The task of the invention is to optimize the composition of the Al-Ti-B ligature.
Технический результат при внедрении изобретения:The technical result when implementing the invention:
- снижение расхода титансодержащей легирующей присадки (K2TiF6, титановой губки, брикетов титановой губки с флюсом) на получение лигатуры Al-Ti-B;- reducing the consumption of titanium-containing dopant (K 2 TiF 6 , titanium sponge, briquettes of titanium sponge with flux) to obtain Al-Ti-B alloys;
- сокращение расхода лигатуры Al-Ti-B на модифицирование благодаря уменьшению потерь интерметаллидов в установках рафинирования;- reduction of Al-Ti-B ligature consumption for modification due to reduction of intermetallic losses in refining plants;
- возможное изменение схемы подачи лигатуры Al-Ti-B в модифицируемый расплав: введение лигатуры после установок рафинирования металла;- a possible change in the Al-Ti-B ligature supply scheme to the melt being modified: introduction of the ligature after metal refining plants;
- снижение количества брака вследствие исключения попадания в товарную продукцию крупных кристаллов алюминида титана.- reduction in the number of defects due to the exclusion of large crystals of titanium aluminide in commercial products.
Технический результат достигается тем, что лигатура Al-Ti-B содержит не менее 90% вес. частиц диборида титана TiB2 и не более 10% вес. частиц алюминида титана Al3Ti или борида алюминия AlB2.The technical result is achieved in that the Al-Ti-B alloy contains at least 90% by weight. particles of titanium diboride TiB 2 and not more than 10% weight. particles of titanium aluminide Al 3 Ti or aluminum boride AlB 2 .
Техническая сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.The technical nature of the proposed technical solution is as follows.
Заявляемый состав лигатуры Al-Ti-B характеризуется максимальным содержанием мелких кристаллов диборида титана и минимальной концентрацией грубых кристаллов алюминида титана и борида алюминия (Фиг. 2). Максимальное (не менее 90%) содержание мелкодисперсных кристаллов диборида титана и минимальное (не более 10%) содержание в заявляемом составе лигатуры Al-Ti-B крупных кристаллов алюминида титана или борида алюминия увеличивает количество центров кристаллизации при модифицировании металла и сокращает потери крупных кристаллов алюминида титана или борида алюминия.The claimed composition of the Al-Ti-B ligature is characterized by a maximum content of small crystals of titanium diboride and a minimum concentration of coarse crystals of titanium aluminide and aluminum boride (Fig. 2). The maximum (not less than 90%) content of finely dispersed crystals of titanium diboride and the minimum (not more than 10%) content of the claimed Al-Ti-B ligature composition of large crystals of titanium aluminide or aluminum boride increases the number of crystallization centers during metal modification and reduces the loss of large aluminide crystals titanium or aluminum boride.
Заявленные пределы по содержанию в предлагаемой лигатуре Al-Ti-B диборида титана, алюминида титана или борида алюминия соответствуют весовому отношению титана к бору в лигатуре Ti:B=(1,918÷2,356):1. Например: при содержании бора в лигатуре 1% вес. концентрация титана в ней составит от 1,918% вес. до 2,356% вес. Ни в одном из известных составов лигатур Al-Ti-B такое соотношение титана к бору не встречается.The stated limits on the content in the proposed Al-Ti-B alloy ligature of titanium diboride, titanium aluminide or aluminum boride correspond to the weight ratio of titanium to boron in the ligature Ti: B = (1.918 ÷ 2.356): 1. For example: when the boron content in the ligature is 1% weight. the concentration of titanium in it will be from 1.918% by weight. up to 2,356% weight. None of the known Al-Ti-B master alloy compositions have such a ratio of titanium to boron.
Следует отметить, что в расплаве лигатуры Al-Ti-B, в случае превышения предела растворимости титана и бора в алюминии, в первую очередь образуется диборид титана. Это подтверждается сравнением стандартных энтальпий образования интерметаллидов: для TiB2 ΔH298=-279,9 кДж/моль; для Al3Ti ΔH298=-144 кДж/моль; для AlB2 ΔH0 298=-67 кДж/моль [3, 4]. Если после образования диборида титана в избытке остается титан, в расплаве синтезируется алюминид титана, если в избытке бор - то образуется борид алюминия.It should be noted that in the Al-Ti-B ligature melt, if the solubility limit of titanium and boron in aluminum is exceeded, titanium diboride is primarily formed. This is confirmed by comparing the standard enthalpies of formation of intermetallic compounds: for TiB 2 ΔH 298 = -279.9 kJ / mol; for Al 3 Ti, ΔH 298 = -144 kJ / mol; for AlB 2 ΔH 0 298 = -67 kJ / mol [3, 4]. If after the formation of titanium diboride, titanium remains in excess, titanium aluminide is synthesized in the melt, if there is an excess of boron, then aluminum boride is formed.
Стехиометрический состав лигатуры Al-Ti-B, в которой присутствуют только кристаллы диборида титана (100% вес. TiB2), соответствует весовому отношению титана к бору в лигатуре Ti:В=2,222:1. При содержании в лигатуре 90% вес. диборида титана и 10% вес. алюминида титана, весовое отношение титана к бору в лигатуре составляет 2,356: 1. При содержании в лигатуре 90% вес. диборида титана и 10% вес. борида алюминия, весовое отношение титана к бору в лигатуре равно 1,918:1.The stoichiometric composition of the Al-Ti-B ligature, in which only titanium diboride crystals are present (100% by weight of TiB 2 ), corresponds to the weight ratio of titanium to boron in the Ti: B = 2.222: 1 ligature. When the content in the ligature 90% weight. titanium diboride and 10% weight. titanium aluminide, the weight ratio of titanium to boron in the ligature is 2.356: 1. When the content in the ligature is 90% by weight. titanium diboride and 10% weight. aluminum boride, the weight ratio of titanium to boron in the ligature is 1.918: 1.
Наличие пределов по содержанию интерметаллидов связано с тем, что получить лигатуру Al-Ti-B, в которой присутствуют только кристаллы диборида титана (100% вес. TiB2), достаточно сложно. На практике, как правило, имеет место передозировка или недостаточное количество введенного титана или бора в лигатуру. Поэтому в зависимости от того, какой элемент (титан или бор) в избытке, наряду с диборидом титана образуется или алюминид титана (избыток титана) или борид алюминия (избыток бора). Наличие пределов по содержанию в лигатуре кристаллов диборида титана (не менее 90%) и кристаллов Al3Ti или AlB2 (не более 10%) связано с технологическими особенностями приготовления лигатуры (температура, продолжительность, перемешивание…), при которых извлечение титана и бора из разных легирующих присадок в лигатуру может меняться.The presence of limits on the content of intermetallic compounds is due to the fact that it is rather difficult to obtain an Al-Ti-B ligature in which only titanium diboride crystals are present (100% by weight. TiB 2 ). In practice, as a rule, there is an overdose or insufficient amount of titanium or boron introduced into the ligature. Therefore, depending on which element (titanium or boron) is in excess, along with titanium diboride, either titanium aluminide (excess titanium) or aluminum boride (excess boron) is formed. The presence of limits on the content in the ligature of titanium diboride crystals (not less than 90%) and Al 3 Ti or AlB 2 crystals (not more than 10%) is associated with the technological features of the preparation of the ligature (temperature, duration, mixing ...), at which titanium and boron extraction from different alloying agents to the ligature may vary.
Заявленные пределы по содержанию в лигатуре - не менее 90% вес. частиц диборида титана TiB2 и не более 10% вес. частиц алюминида титана Al3Ti или борида алюминия AlB2 - обеспечивают гарантированное получение лигатуры Al-Ti-B с максимальной концентрацией диборида титана при использовании различных видов легирующих присадок и разных технологических приемах производства лигатуры.The declared limits on the content in the ligature is not less than 90% by weight. particles of titanium diboride TiB 2 and not more than 10% weight. particles of titanium aluminide Al 3 Ti or aluminum boride AlB 2 - provide guaranteed production of Al-Ti-B alloys with a maximum concentration of titanium diboride using various types of alloying additives and various technological methods for producing ligatures.
Присутствие в лигатуре Al-Ti-B, наряду с кристаллами диборида титана, алюминида титана или борида алюминия, связано условиями приготовления лигатуры. В случае, когда весовое отношение титана к бору в лигатуре более 2,222, в избытке титан, поэтому наряду с TiB2 в лигатуре присутствует Al3Ti. В случае, когда весовое отношение титана к бору в лигатуре менее 2,222, в избытке бор, поэтому, наряду с TiB2, в лигатуре присутствует AlB2.The presence of Al-Ti-B in the ligature, along with crystals of titanium diboride, titanium aluminide or aluminum boride, is due to the conditions for the preparation of the ligature. In the case where the weight ratio of titanium to boron in the ligature is more than 2.222, there is an excess of titanium, therefore, along with TiB 2 , Al 3 Ti is present in the ligature. In the case where the weight ratio of titanium to boron in the ligature is less than 2.222, boron is abundant, therefore, along with TiB 2 , AlB 2 is present in the ligature.
Сравнение предлагаемого решения с ближайшим аналогом показывает следующее. Предлагаемое решение и ближайший аналог характеризуются сходными признаками, в соответствии с которыми обе лигатуры Al-Ti-B содержат интерметаллические соединения на основе алюминия, титана и бора.Comparison of the proposed solution with the closest analogue shows the following. The proposed solution and the closest analogue are characterized by similar features, according to which both Al-Ti-B alloys contain intermetallic compounds based on aluminum, titanium and boron.
Отличие предлагаемого решения от ближайшего аналога заключается в следующем. В таблице 2 приведены составы лигатур Al-Ti-B по ближайшему аналогу и по предлагаемому техническому решению. Заявленный состав лигатуры содержит от 90% вес. до 100% вес. частиц диборида титана TiB2, до 10% вес. частиц алюминида титана Al3Ti или до 10% вес. частиц борида алюминия AlB2.The difference of the proposed solution from the closest analogue is as follows. Table 2 shows the compositions of Al-Ti-B ligatures according to the closest analogue and according to the proposed technical solution. The claimed composition of the ligature contains from 90% by weight. up to 100% weight. particles of titanium diboride TiB 2 , up to 10% weight. particles of titanium aluminide Al 3 Ti or up to 10% weight. particles of aluminum boride AlB 2 .
В известных составах лигатуры Al-Ti-B среднее содержание частиц диборида титана TiB2 изменяется от 5,0% до 60,7% вес., а средняя концентрация частиц алюминида титана Al3Ti - от 39,3% до 95,0% вес.In the known compositions of the Al-Ti-B ligature, the average content of particles of titanium diboride TiB 2 varies from 5.0% to 60.7% by weight, and the average concentration of particles of titanium aluminide Al 3 Ti from 39.3% to 95.0% the weight.
В предлагаемом составе лигатуры Al-Ti-B среднее содержание частиц диборида титана TiB2 изменяется от 90% до 100% вес., средняя концентрация частиц алюминида титана Al3Ti - от 0% до 10% вес., средняя концентрация частиц борида алюминия AlB2 - от 0% до 10% вес.In the proposed composition of the Al-Ti-B ligature, the average content of particles of titanium diboride TiB 2 varies from 90% to 100% by weight, the average concentration of particles of titanium aluminide Al 3 Ti - from 0% to 10% by weight, the average concentration of particles of aluminum boride AlB 2 - from 0% to 10% weight.
Предлагаемое техническое решение характеризуется признаками как сходными с признаками ближайшего аналога, так и отличительными признаками, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».The proposed technical solution is characterized by features similar to those of the closest analogue, and distinctive features, which allows us to conclude that it meets the patentability condition of "novelty."
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с известными решениями в данной области техники, проведенный по результатам поиска в патентной и научно-технической литературе, выявил следующее:A comparative analysis of the proposed technical solutions with known solutions in this technical field, carried out according to the search results in the patent and scientific literature, revealed the following:
Компания «Орион Спецсплав» (188304, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Солодухина, дом 2, E-mail: orion_gatchina@mail.ru [5]) производит различные виды легирующих присадок, в т.ч. лигатуру Al-Ti-B по ГОСТ 53777-2010 с содержанием титана от 3,0% до 5,0% вес. и бора от 0,2% до 1,0% вес. Составы выпускаемых лигатур Al-Ti-B соответствуют составам по ближайшему аналогу (таблица 2).The Orion Spetsplav company (188304, Leningrad Region, Gatchina, Solodukhina St., 2, E-mail: orion_gatchina@mail.ru [5]) produces various types of alloying additives, including Al-Ti-B ligature according to GOST 53777-2010 with a titanium content of 3.0% to 5.0% by weight. and boron from 0.2% to 1.0% by weight. The compositions of the produced Al-Ti-B alloys correspond to the compositions according to the closest analogue (table 2).
Известен способ получения лигатуры алюминий-титан-бор для модифицирования алюминиевых сплавов, включающий введение в расплав алюминия компонента, образующего с ним эвтектику, последующую загрузку губчатого титана и фторбората калия в смеси с хлоридом калия при соотношении (4,3÷4,9:1) по массе (Патент №1774964, С22С 1/02, 1/06, опубл. 07.11.1992. [6]). В примерах реализации способа описано получение лигатуры Al-Ti-B с содержанием титана 3,8÷4,7% и бора 0,6÷0,7%.A known method of producing aluminum-titanium-boron alloys for the modification of aluminum alloys, comprising introducing into the aluminum melt a component forming a eutectic with it, subsequent loading of sponge titanium and potassium fluoroborate in a mixture with potassium chloride at a ratio of (4.3 ÷ 4.9: 1) ) by mass (Patent No. 1774964, С22С 1/02, 1/06, publ. 07.11.1992. [6]). In examples of the method, the preparation of Al-Ti-B alloys with a titanium content of 3.8 ÷ 4.7% and boron of 0.6 ÷ 0.7% is described.
Известен способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор (Патент №2215810, С22С, опубл. 10.11.2003. [7]), включающий плавление алюминия, порционное введение в расплав алюминия смеси титана с борсодержащим компонентом, перемешивание расплава и его разливку, отличающийся тем, что предварительно титан в виде титановой губки измельчают до размера 10-15 мм, смешивают с борсодержащим компонентом в виде тетрафторбората калия, смесь помещают в металлический контейнер и нагревают до температуры 515-530°C, затем уплотняют давлением до исчезновения жидкой фазы и после снятия давления полученную смесь вынимают из контейнера. В примерах, поясняющих техническую сущность изобретения, состав полученных лигатур представлен титаном (4,5÷5,2%) и бором (1,06÷1,20%). При среднем содержании титана 4,85% и бора 1,13% концентрация интерметаллидов в лигатуре составит: TiB2=3,64%; Al3Ti=6,29% или в пересчете от 100% суммарного содержания интерметаллидов: 36,7% TiB2 и 63,3% Al3Ti.A known method of preparing the aluminum-titanium-boron alloys (Patent No. 2215810, C22C, publ. 10.11.2003. [7]), comprising melting aluminum, portioned introduction of a mixture of titanium with a boron-containing component into the aluminum melt, mixing the melt and pouring it, characterized in that preliminarily titanium in the form of a titanium sponge is crushed to a size of 10-15 mm, mixed with a boron-containing component in the form of potassium tetrafluoroborate, the mixture is placed in a metal container and heated to a temperature of 515-530 ° C, then compacted with pressure until the liquid phase disappears and After removal of pressure the resulting mixture was taken out of the container. In the examples explaining the technical essence of the invention, the composition of the obtained ligatures is represented by titanium (4.5 ÷ 5.2%) and boron (1.06 ÷ 1.20%). With an average titanium content of 4.85% and boron 1.13%, the concentration of intermetallic compounds in the ligature will be: TiB 2 = 3.64%; Al 3 Ti = 6.29% or in terms of 100% of the total content of intermetallic compounds: 36.7% TiB 2 and 63.3% Al 3 Ti.
Проведенный авторами анализ показал, что на момент подачи заявки на изобретение не выявлены технические решения, характеризующиеся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью известных и неизвестных признаков, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».The analysis carried out by the authors showed that at the time of filing the application for the invention, technical solutions were not identified that are characterized by a combination of known and unknown features similar to the proposed solution, which indicates the compliance of the proposed technical solution with the condition of patentability of the invention “inventive step”.
Соответствие условию патентоспособности «промышленная применимость» доказывается экспериментальными данными, полученными в ходе лабораторных исследований и испытаний.Compliance with the patentability condition “industrial applicability” is proved by experimental data obtained during laboratory research and testing.
ПримерExample
В печи сопротивления расплавляют 5 кг алюминия марки А8, нагревают расплав до 800±5°C и, после снятия шлака с поверхности металла, под уровень расплава в несколько приемов с помощью титанового колокольчика вводят 650 г тетрафторбората калия KBF4 марки ЧДА. Расплав выдерживают с периодическим перемешиванием в течение 30 мин, после чего с поверхности металла снимают шлак. Полученную лигатуру алюминий-бор перед разливкой тщательно перемешивают, отбирают пробу для анализа на содержание бора и разливают в стальные изложницы. Вес полученной лигатуры Al-B равен 4890 г. По результатам анализа трех проб содержание бора в лигатуре Al-B составило 0,92±0,04%. Извлечение бора в лигатуру - 80,6%.In a resistance furnace, 5 kg of aluminum of grade A8 is melted, the melt is heated to 800 ± 5 ° C and, after removing the slag from the metal surface, 650 g of potassium tetrafluoroborate KBF 4 of grade ChDA are introduced into the melt level in several stages using a titanium bell. The melt is maintained with periodic stirring for 30 minutes, after which slag is removed from the metal surface. The resulting aluminum-boron ligature is thoroughly mixed before casting, a sample is taken for analysis for boron content and poured into steel molds. The weight of the obtained Al-B ligature is 4890 g. According to the analysis of three samples, the boron content in the Al-B ligature was 0.92 ± 0.04%. Extraction of boron in the ligature - 80.6%.
В печи сопротивления в четырех тиглях расплавляют по 1 кг полученной лигатуры Al-В. Расплавленную лигатуру нагревают до 900±10°C и загружают в каждый тигель расчетное количество титановой губки марки ТГ-100 ГОСТ 17746-79, предварительно пропитанной расплавом карналлита KCl⋅MgCl2. Пропитка титановой губки карналлитовым флюсом обеспечивает самопроизвольное погружение губки на дно тигля и ее быстрое растворение в лигатуре Al-В с минимальными потерями. Сплавы выдерживают при 900±20°C с периодическим перемешиванием в течение 30 мин., снимают с поверхности металла шлак и разливают в массивные железные изложницы. В результате получают 4 лигатуры Al-Ti-B. Первые три лигатуры №№1-3 соответствуют заявляемому составу, 4-й состав лигатуры - с известным соотношением титана к бору, равным ~5: 1.In a resistance furnace, 1 kg of the obtained Al-B alloy is melted in four crucibles. The molten ligature is heated to 900 ± 10 ° C and the calculated amount of titanium sponge grade ТГ-100 GOST 17746-79, pre-impregnated with carnallite melt KCl⋅MgCl 2, is loaded into each crucible. Impregnation of a titanium sponge with carnallite flux ensures spontaneous immersion of the sponge on the bottom of the crucible and its rapid dissolution in Al-B ligature with minimal losses. The alloys are maintained at 900 ± 20 ° C with periodic stirring for 30 minutes, the slag is removed from the metal surface and poured into massive iron molds. The result is 4 ligatures Al-Ti-B. The first three ligatures No. 1–3 correspond to the claimed composition, the fourth composition of the ligature is with a known ratio of titanium to boron equal to ~ 5: 1.
Исходные данные и результаты опытов приведены в таблицах 3, 4.The initial data and the results of the experiments are shown in tables 3, 4.
Полученные в опытах №№1-4 лигатуры Al-Ti-B используют для модифицирования алюминия марки A7. Для этого в четырех тиглях последовательно расплавляют по 5 кг алюминия и доводят температуру металла до 720±5°C. После удаления шлака с поверхности расплава алюминия, в каждый из четырех тиглей вводят по 8 грамм лигатур Al-Ti-B, полученных в опытах №№1-4. Расплав в каждом тигле тщательно перемешивают в течение 5 мин, после чего заливают в чугунную цилиндрическую изложницу диаметром 80 мм через воронку. В воронку устанавливают нагретый до ~750°C пенокерамический фильтр с пористостью 40 ppi (размер пор 1250-1500 мкм), имитируя фильтрацию алюминия в промышленных условиях. Условия модифицирования, разливки и кристаллизации алюминия во всех четырех опытах одинаковые.The Al-Ti-B alloys obtained in experiments Nos. 1-4 are used to modify A7 grade aluminum. To do this, 5 kg of aluminum are successively melted in four crucibles and the metal temperature is adjusted to 720 ± 5 ° C. After removing slag from the surface of the aluminum melt, 8 grams of Al-Ti-B alloys obtained in experiments Nos. 1-4 are introduced into each of the four crucibles. The melt in each crucible is thoroughly mixed for 5 minutes, after which it is poured into a cast-iron cylindrical mold with a diameter of 80 mm through a funnel. A foam ceramic filter with a porosity of 40 ppi (pore size 1250-1500 μm) is installed in a funnel, simulating aluminum filtration in an industrial environment. The conditions for the modification, casting and crystallization of aluminum are the same in all four experiments.
От каждого из полученных слитков модифицированного алюминия вырезают по три поперечных темплета: 1-й - 50 мм от верха слитка, 2-й - 50 мм от низа слитка, 3-й - по середине слитка. Поверхность темплетов обрабатывают на шлифовальном круге и травят в растворе каустической соды NaOH до появления зернистой макроструктуры алюминия.Three transverse templates are cut from each of the obtained modified aluminum ingots: 1st — 50 mm from the top of the ingot, 2nd — 50 mm from the bottom of the ingot, and 3rd — in the middle of the ingot. The surface of the templates is treated on a grinding wheel and etched in a solution of caustic soda NaOH until a granular macrostructure of aluminum.
Макроструктуру образцов изучали с применением сканера и стереоскопического микроскопа Stemi 2000-С, Carl Zeiss. Размер зерна определяли методом линейного анализа (по методу секущих).The macrostructure of the samples was studied using a scanner and a stereoscopic microscope Stemi 2000-C, Carl Zeiss. Grain size was determined by linear analysis (secant method).
Механические характеристики образцов алюминия определяли по результатам статических испытаний на растяжение цилиндрических образцов (Тип 3) с диаметром рабочей части 5 мм и длиной рабочей части 25 мм в соответствие с ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».The mechanical characteristics of aluminum samples were determined by the results of static tensile tests of cylindrical samples (Type 3) with a diameter of the working part of 5 mm and a length of the working part of 25 mm in accordance with GOST 1497-84 “Metals. Tensile test methods. "
Усредненные результаты опытов по измельчению макроструктуры технического алюминия и физико-механическим характеристикам образцов представлены в таблице 5.The averaged results of experiments on grinding the macrostructure of technical aluminum and the physicomechanical characteristics of the samples are presented in table 5.
Использование предлагаемого технического решения сокращает более чем в 2 раза расход титансодержащей легирующей присадки (в данном примере титановой губки, а в общем случае любого титансодержащего сырья: K2TiF6, брикетов титановой губки с флюсом…) на получение лигатуры Al-Ti-B без снижения модифицирующей способности лигатуры и физико-механических характеристик модифицированного алюминия.Using the proposed technical solution reduces the consumption of a titanium-containing alloying additive (in this example, a titanium sponge, and in the general case of any titanium-containing raw material: K 2 TiF 6 , briquettes of a titanium sponge with flux ...) to obtain an Al-Ti-B alloy without reducing the modifying ability of the ligature and physico-mechanical characteristics of the modified aluminum.
ИнформацияInformation
1. ГОСТ 53777-2010. Лигатуры алюминиевые. Технические условия. М., Стандартинформ. 2012.1. GOST 53777-2010. Ligatures are aluminum. Technical conditions M., Standartinform. 2012.
2. Инженерная компания SAS. Продукция. E-mail: info@sasua.com.ua; http://sasua.com.ua.2. Engineering company SAS. Products E-mail: info@sasua.com.ua; http://sasua.com.ua.
3. Напалков В.И., Бондарев Б.И., Тарарышкин В.И., Чухров М.В. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов. // М.: Металлургия. - 1983. - 160 с.3. Napalkov V.I., Bondarev B.I., Tararyshkin V.I., Chukhrov M.V. Ligatures for the production of aluminum and magnesium alloys. // M .: Metallurgy. - 1983 .-- 160 s.
4. Термические константы веществ. / Под ред. В.П. Глушко и др. М.: изд. ВИНИТИ АН СССР Вып. 7, ч. 1, 2.4. Thermal constants of substances. / Ed. V.P. Glushko et al. M .: ed. VINITI AN USSR Issue. 7,
5. Компания «Орион Спецсплав», 188304, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Солодухина, дом 2. E-mail: orion_gatchina@mail.ru.5. The company "Orion Spetsplav", 188304, Leningrad region, Gatchina, st. Solodukhina,
6. Патент №1774964, C22C 1/02, 1/06, опубл. 07.11.1992.6. Patent No. 1774964, C22C 1/02, 1/06, publ. 11/07/1992.
7. Патент №2138572, C22C, опубл. 27.09.1999.7. Patent No. 2138572, C22C, publ. 09/27/1999.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152034A RU2644221C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Aluminium-titanium-boron master alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016152034A RU2644221C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Aluminium-titanium-boron master alloy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644221C1 true RU2644221C1 (en) | 2018-02-08 |
Family
ID=61173790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016152034A RU2644221C1 (en) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Aluminium-titanium-boron master alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644221C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU526671A1 (en) * | 1974-07-29 | 1976-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | The method of obtaining ligatures aluminum titan-boron |
GB2174103A (en) * | 1985-03-25 | 1986-10-29 | Cabot Corp | Grain refiner for aluminum containing silicon |
SU1700078A1 (en) * | 1989-10-09 | 1991-12-23 | Братский алюминиевый завод | Method of producing a@-t@-b alloying additive |
US5180447A (en) * | 1985-03-25 | 1993-01-19 | Kb Alloys, Inc. | Grain refiner for aluminum containing silicon |
RU2466202C1 (en) * | 2011-07-28 | 2012-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for obtaining aluminium-titanium-boron alloy combination |
EP2401411B1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-12-19 | Tubitak | Process for producing improved grain refining aluminium-titanium-boron master alloys for aluminum foundry alloys |
-
2016
- 2016-12-27 RU RU2016152034A patent/RU2644221C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU526671A1 (en) * | 1974-07-29 | 1976-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | The method of obtaining ligatures aluminum titan-boron |
GB2174103A (en) * | 1985-03-25 | 1986-10-29 | Cabot Corp | Grain refiner for aluminum containing silicon |
US5180447A (en) * | 1985-03-25 | 1993-01-19 | Kb Alloys, Inc. | Grain refiner for aluminum containing silicon |
SU1700078A1 (en) * | 1989-10-09 | 1991-12-23 | Братский алюминиевый завод | Method of producing a@-t@-b alloying additive |
EP2401411B1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-12-19 | Tubitak | Process for producing improved grain refining aluminium-titanium-boron master alloys for aluminum foundry alloys |
RU2466202C1 (en) * | 2011-07-28 | 2012-11-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method for obtaining aluminium-titanium-boron alloy combination |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5923117B2 (en) | Metal alloy refinement method | |
CN110157935B (en) | Al-V-B refiner for casting aluminum-silicon alloy, preparation method and application thereof | |
Show et al. | Development of a novel 6351 Al–(Al4SiC4+ SiC) hybrid composite with enhanced mechanical properties | |
JP2010528187A (en) | Aluminum alloy formulations for reducing hot cracking susceptibility | |
JP4674160B2 (en) | Improved aluminum alloy-boron carbide composite material | |
US20150218673A1 (en) | Al-nb-b master alloy for grain refining | |
Zhengjun et al. | Synthesis and refinement performance of the novel Al-Ti-B-RE master alloy grain refiner | |
Wang et al. | Production of Al–B master alloys by mixing KBF4 salt into molten aluminum | |
Szkliniarz et al. | The chemical composition and microstructure of Ti-47Al-2W-0.5 Si alloy melted in ceramic crucibles | |
Chen et al. | Grain refinement of AZ91D magnesium alloy by MgCO3 | |
RU2644221C1 (en) | Aluminium-titanium-boron master alloy | |
Kuz'min et al. | Production of primary silumins ingots modified with strontium | |
Máté et al. | The comparative analysis of the inclusion removal efficiency of different fluxes | |
US20110165014A1 (en) | Aluminium-based grain refiner | |
Samal et al. | A Novel technique for improved recovery of Mg-Analysis of the microstructure and physical properties | |
Yilmaz et al. | Improvement of mechanical properties of AA1070 aluminium by the addition of borax under different holding conditions | |
Zhiyong et al. | Effect of Ce-rich rare earth on microstructure and mechanical properties of Mg-10Zn-5Al-0.1 Sb magnesium alloy. | |
Shlyaptseva et al. | Prospects of using titanium dioxide as a component of modifying composition for aluminum casting alloys | |
Skachkov et al. | Introduction of scandium, zirconium and hafnium into aluminum alloys. Dispersion hardening of intermetallic compounds with nanodimensional particles | |
Emamy et al. | Effects of Zr, Ti and B on structure and tensile properties of Al–10Mg alloy (A520) | |
Gowda et al. | Influence of heat treatment on corrosion resistance of A356/RHA/Al2O3 based hybrid composites | |
Liu et al. | The influences of holmium on microstructure and properties of in situ Mg2Si/Al composites | |
Popova et al. | Al-Sc-Zr master alloy and estimation of its modifying capacity | |
Fedorov et al. | DEVELOPMENT OF MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINUM-SILICON ALLOYS. | |
RU2528598C1 (en) | Production of modifier for aluminium alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181102 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201228 |