RU2725496C1 - Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys - Google Patents

Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2725496C1
RU2725496C1 RU2019129344A RU2019129344A RU2725496C1 RU 2725496 C1 RU2725496 C1 RU 2725496C1 RU 2019129344 A RU2019129344 A RU 2019129344A RU 2019129344 A RU2019129344 A RU 2019129344A RU 2725496 C1 RU2725496 C1 RU 2725496C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ligature
aluminum
alloys
sintered
alloying
Prior art date
Application number
RU2019129344A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иосиф Сергеевич Гершман
Александр Евгеньевич Миронов
Пинарготе Нестор Вашигтон Солис
Павел Анатольевич Подрабинник
Екатерина Викторовна Кузнецова
Антон Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН")
Priority to RU2019129344A priority Critical patent/RU2725496C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2725496C1 publication Critical patent/RU2725496C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C35/00Master alloys for iron or steel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy of metals and alloys, namely, to production of ligatures based on aluminum for alloying of aluminum-based alloys. Sintered ligature of powder materials for alloying aluminum alloys contains, wt%: chrome 40–50, copper 4.0–4.5 and aluminum – the rest.EFFECT: improved distribution and increased rate of dissolution of alloying components in melt, high stability of compositions of molten alloys, elimination or significant reduction of amount of iron in ligature.1 cl, 4 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии металлов и сплавов, а именно к производству лигатур на основе алюминия для легирования сплавов на основе алюминия, а также для получения точного содержания компонентов в отливках.The invention relates to the field of powder metallurgy of metals and alloys, in particular to the production of aluminum alloys for alloying aluminum-based alloys, as well as to obtain the exact content of components in castings.

Процесс легирования предназначен для облегчения введения различных компонентов (в том числе тугоплавких) в расплав для обеспечения необходимого химического состава сплава. При легировании в качестве сырья широко применяются двойные или многокомпонентные лигатуры. Лигатура - вспомогательный сплав, который добавляется к расплавам металлов и сплавов с целью придания им определенных свойств, например, жидкотекучести, повышенной механической прочности, улучшенных антифрикционных и других свойств.The alloying process is designed to facilitate the introduction of various components (including refractory) into the melt to provide the necessary chemical composition of the alloy. When alloying, double or multicomponent ligatures are widely used as raw materials. Ligature is an auxiliary alloy that is added to molten metals and alloys in order to give them certain properties, for example, fluidity, increased mechanical strength, improved antifriction and other properties.

Использование лигатур для легирования обусловлено тем, что процесс усвоения легирующего элемента из лигатуры более надежен и эффективен, чем при введении его в чистом виде. Кроме того, применение лигатур позволяет ввести в расплав химические элементы, которые в чистом виде ввести в расплав практически невозможно, а так же обеспечивает более равномерное распределение легирующего элемента в объеме расплава. Химический состав и структура лигатур оказывают существенное влияние на структуру и свойства слитков и полученных из них изделий.The use of ligatures for alloying is due to the fact that the process of assimilation of the alloying element from the ligature is more reliable and efficient than when it is introduced in pure form. In addition, the use of ligatures allows the introduction of chemical elements into the melt, which it is practically impossible to introduce into the melt in its pure form, and also provides a more uniform distribution of the alloying element in the melt volume. The chemical composition and structure of ligatures have a significant impact on the structure and properties of ingots and products obtained from them.

В производстве различных металлов и сплавов, например, титановых, магниевых, никелевых, медных, алюминиевых и других, содержащих тугоплавкие компоненты, как, например, хром, часто применяются литые лигатуры на основе алюминия для его введения в расплав. Одним из недостатков литых лигатур Аl-Сr является низкое содержание хрома в них. Несмотря на это, использование подобных литых алюминиевых лигатур оказалось настолько эффективно, что были созданы государственные и международные стандарты, регламентирующие содержание компонентов в них.In the production of various metals and alloys, for example, titanium, magnesium, nickel, copper, aluminum and others containing refractory components, such as chromium, cast alloys based on aluminum are often used to introduce it into the melt. One of the disadvantages of cast Al-Cr alloys is their low chromium content. Despite this, the use of such cast aluminum alloys turned out to be so effective that state and international standards were established that regulate the content of components in them.

Известна алюминиевая лигатура АlСr5 (В), получаемая методом плавления, для легирования и модифицирования при производстве деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Данная лигатура содержит кремний, железо, медь, марганец, магний, хром, никель, цинк, титан, неизбежные примеси и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %: кремний 0,5, железо 0,7, медь 0,2, марганец 0,4, магний 0,5, хром 4,5-5,5, никель 0,2, цинк 0,2, титан 0,1, неизбежные примеси 0,1 и алюминий - остальное (ГОСТ Р 53777-2010, Лигатуры алюминиевые. Технические условия. Таблица 1, страница 3).Known aluminum alloy Alcr5 (B), obtained by melting, for alloying and modification in the production of wrought and cast aluminum alloys. This ligature contains silicon, iron, copper, manganese, magnesium, chromium, nickel, zinc, titanium, inevitable impurities and aluminum in the following ratio of components, wt. %: silicon 0.5, iron 0.7, copper 0.2, manganese 0.4, magnesium 0.5, chromium 4.5-5.5, nickel 0.2, zinc 0.2, titanium 0.1 , inevitable impurities of 0.1 and aluminum - the rest (GOST R 53777-2010, Aluminum alloys. Specifications. Table 1, page 3).

Недостатком данной лигатуры является невысокое содержание хрома, что приводит к ее большому расходу для достижения требуемого содержания легирующего элемента в расплаве. В свою очередь, это приводит к длительному процессу выплавки сплава и большим затратам электроэнергии. Кроме того, присутствие железа и марганца является причиной ограничения применения данной лигатуры в алюминиевых антифрикционных сплавах, так как эти элементы - вредные примеси и от них необходимо избавляться.The disadvantage of this ligature is the low chromium content, which leads to its high consumption to achieve the desired content of the alloying element in the melt. In turn, this leads to a long alloy smelting process and high energy costs. In addition, the presence of iron and manganese is the reason for limiting the use of this ligature in aluminum antifriction alloys, since these elements are harmful impurities and must be disposed of.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа алюминиевая лигатура АlСr20 (А), получаемая методом плавления, для легирования и модифицирования при производстве деформируемых и литейных алюминиевых сплавов. Данная лигатура содержит кремний, железо, хром, неизбежные примеси и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %: кремний 0,3, железо 0,3, хром 18-20, неизбежные примеси 0,1 и алюминий - остальное (ГОСТ Р 53777-2010, Лигатуры алюминиевые. Технические условия. Таблица 1, страница 3).Closest to the technical nature of the present invention is selected as a prototype aluminum alloy AlСr20 (A), obtained by melting, for alloying and modification in the production of wrought and cast aluminum alloys. This ligature contains silicon, iron, chromium, inevitable impurities and aluminum in the following ratio of components, wt. %: silicon 0.3, iron 0.3, chromium 18-20, inevitable impurities 0.1 and aluminum - the rest (GOST R 53777-2010, Aluminum alloys. Specifications. Table 1, page 3).

Преимущество данной лигатуры заключается в том, что содержание хрома в ней можно значительно увеличить до 20 мас. %, что повышает эффективность использования лигатуры. Это позволяет сэкономить потребление электроэнергии при значительном сокращении времени плавления основного сплава по сравнению с аналогом. Кроме того, в лигатуре АlСr20 польностью исключилось присутствие вредной примеси марганца и других компонетов таких как медь, марганец, магний, никель, цинк и титан, а уровень железа был уменьшен до 0,3 мас. %.The advantage of this ligature is that the chromium content in it can be significantly increased to 20 wt. %, which increases the efficiency of using ligatures. This saves energy consumption with a significant reduction in the melting time of the base alloy compared to the analogue. In addition, the presence of harmful impurities of manganese and other components such as copper, manganese, magnesium, nickel, zinc and titanium was completely eliminated in the AlСr20 ligature, and the iron level was reduced to 0.3 wt. %

Недостатками известного решения, в том числе техническими проблемами, являются ограниченное содержание хрома до 20 мас. % в лигатуре, сложность в ее производстве, а также ограничение ее применения в алюминиевых антифрикционных сплавах из-за присутствия железа, уровень которого не может быть сведен до нуля, так как его введение происходит непроизвольно при изготовлении расплава. Кроме того, применение данной литой лигатуры не гарантирует однородность распределения легирующих компонентов в готовом слитке и стабильность составов выплавленных сплавов в разных плавках, что создает определенные технические проблемы при легировании алюминиевых сплавов.The disadvantages of the known solutions, including technical problems, are the limited chromium content of up to 20 wt. % in the ligature, the difficulty in its production, as well as the limitation of its use in aluminum antifriction alloys due to the presence of iron, the level of which cannot be reduced to zero, since its introduction occurs involuntarily in the manufacture of the melt. In addition, the use of this cast ligature does not guarantee the uniform distribution of alloying components in the finished ingot and the stability of the compositions of melted alloys in different melts, which creates certain technical problems when alloying aluminum alloys.

Предложенное техническое решение ставит своей задачей устранение указанных технических проблем и позволяет получить технический результат -техническое расширение эксплуатационных возможностей лигатуры для использования в алюминиевых сплавах, в том числе и для антифрикционных алюминиевых сплавов за счет улучшения распределения и увеличения скорости растворения легирующих компонентов в расплаве, повышения стабильности составов выплавленных сплавов в разных плавках с целью получения более точного и гомогенного их содержания во всем объеме расплава и готового слитка путем повышения содержания хрома в лигатуре, полного исключения или существенного снижения количества железа в лигатуре, и применения технологии искрового плазменного спекания для консолидации порошков компонентов лигатуры с добавлением меди.The proposed technical solution aims at eliminating the specified technical problems and allows to obtain a technical result — the technical expansion of the operational capabilities of the ligature for use in aluminum alloys, including antifriction aluminum alloys by improving the distribution and increasing the dissolution rate of alloying components in the melt, increasing stability compositions of smelted alloys in different melts in order to obtain a more accurate and homogeneous content in the entire volume of the melt and the finished ingot by increasing the chromium content in the ligature, completely eliminating or significantly reducing the amount of iron in the ligature, and using spark plasma sintering technology to consolidate the ligature component powders with the addition of copper.

Технический результат достигается спеченной лигатурой из порошковых материалов для легирования алюминиевых сплавов, включающей хром и алюминий, дополнительно содержащей медь в следующем соотношении вышеупомянутых компонентов, мас. %: хром 40-50, медь 4,0-4,5 и алюминий - остальное.The technical result is achieved by a sintered alloy of powder materials for alloying aluminum alloys, including chromium and aluminum, additionally containing copper in the following ratio of the above components, wt. %: chromium 40-50, copper 4.0-4.5 and aluminum - the rest.

Изобретение охарактеризовано следующим образом.The invention is characterized as follows.

Спеченная лигатура из порошковых материалов для легирования алюминиевых сплавов включает, мас. %:Sintered alloy of powder materials for alloying aluminum alloys includes, by weight. %:

хром 40-50;chrome 40-50;

медь 4,0-4,5;copper 4.0-4.5;

алюминий - остальное.aluminum - the rest.

Использование порошков хрома, меди и алюминия в качестве исходных материалов позволяет изготавливать спеченную лигатуру с точным содержанием компонентов, а также исключить или снизить наличие значимого количества железа в ней. Поскольку для алюминиевых антифрикционных сплавов железо является вредной примесью, то его устранение из лигатуры позволяет расширить ее эксплуатационные возможности для использования в антифрикционных сплавах.The use of chromium, copper and aluminum powders as starting materials makes it possible to produce sintered ligatures with the exact content of components, as well as to eliminate or reduce the presence of a significant amount of iron in it. Since iron is a harmful impurity for aluminum antifriction alloys, its elimination from the ligature allows us to expand its operational capabilities for use in antifriction alloys.

Консолидация порошкообразных компонентов лигатуры осуществляется с помощью технологии искрового плазменного спекания (Spark Plasma Sintering). Эта технология позволяет контролировать размер зерен при спекании, сохранить структуру исходных порошков, получить однородные микроструктуры в лигатуре, применить низкие значения давления при спекании по сравнению с другими подобными методами, что значительно повышает пористость и площадь поверхности лигатуры. Таким образом, применение данной технологии спекания для консолидации исходных порошков дает возможность получать спеченную лигатуру с гомогенным распределением компонентов во всем ее объеме и с большой поверхностью контакта с расплавом, ускоряя растворение лигатуры в расплаве, что, в свою очередь, приводит к сокращению процесса выплавки сплава, повышению стабильности химических составов сплава в разных плавках и снижению затрат электроэнергии.The consolidation of the powdered components of the ligature is carried out using spark plasma sintering technology (Spark Plasma Sintering). This technology allows you to control the grain size during sintering, to preserve the structure of the initial powders, to obtain uniform microstructures in the ligature, to apply low values of pressure during sintering in comparison with other similar methods, which significantly increases the porosity and surface area of the ligature. Thus, the use of this sintering technology to consolidate the initial powders makes it possible to obtain a sintered ligature with a homogeneous distribution of components in its entire volume and with a large contact surface with the melt, accelerating the dissolution of the ligature in the melt, which, in turn, reduces the alloy smelting process , increasing the stability of the chemical compositions of the alloy in different melts and reducing energy costs.

Добавление к основным компонентам (хром и алюминий) порошка меди в количестве 4,0-4,5 мас. % увеличивает механическую прочность спеченной лигатуры за счет улучшения адгезии между частицами меди, алюминия и хрома при сохранении повышенной пористости. Кроме того, указанная масса меди будет дополнять необходимое количество этого элемента, который присутствует в составе большинства антифрикционных алюминиевых сплавов.Addition to the main components (chromium and aluminum) of copper powder in an amount of 4.0-4.5 wt. % increases the mechanical strength of the sintered ligature due to improved adhesion between particles of copper, aluminum and chromium while maintaining increased porosity. In addition, the indicated mass of copper will complement the required amount of this element, which is present in most anti-friction aluminum alloys.

Совместное применение порошковых компонентов лигатуры и технологии искрового плазменного спекания позволяет изготавливать спеченную лигатуру, не имеющую ограничения по содержанию хрома в алюминии, как это имеет место при получении литой лигатуры. Благодаря этому возможно изготавливать спеченную из порошковых материалов лигатуру, содержащую большое количество хрома (40-50 мас. %) в алюминиевой матрице, что увеличивает эффективность использования лигатуры за счет уменьшения ее расхода для достижения требуемого содержания хрома в расплаве. Кроме того, применение одной лигатуры Al-Cr-Cu позволяет заменить использование двух двойных литых лигатур Al-Cu и Аl-Сr.The combined use of the powder components of the ligature and the technology of spark plasma sintering makes it possible to produce sintered ligature that does not have a limitation on the chromium content in aluminum, as is the case when obtaining cast ligatures. Due to this, it is possible to produce a ligature sintered from powder materials containing a large amount of chromium (40-50 wt.%) In an aluminum matrix, which increases the efficiency of using the ligature by reducing its consumption to achieve the required chromium content in the melt. In addition, the use of one Al-Cr-Cu ligature allows replacing the use of two double cast ligatures Al-Cu and Al-Cr.

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждают следующие примеры конкретного выполнения.The industrial applicability of the invention is confirmed by the following examples of specific performance.

Как пример рассматривается изготовление двух спеченных порошковых лигатур и применение известной коммерческой литой лигатуры АlСr20 (А) (ГОСТ Р 53777-2010) для отливки цилиндрических слитков диаметром 100 мм и высотой 500 мм из сплава Al-1Cr. Для получения данных слитков требуется расплавить в открытой высокочастотной индукционной печи 12 кг сплава, содержащего 120 г Сr.As an example, we consider the manufacture of two sintered powder alloys and the use of the well-known commercial cast alloy AlСr20 (А) (GOST R 53777-2010) for casting cylindrical ingots with a diameter of 100 mm and a height of 500 mm from Al-1Cr alloy. To obtain these ingots, it is required to melt 12 kg of an alloy containing 120 g of Cr in an open high-frequency induction furnace.

В качестве применяемых лигатур использовались: 1 - спеченная лигатура АlСr40Сu4; 2 - спеченная лигатура АlСr50Сu4,5; 3 - литая лигатура (прототип) АlСr20 (А).The following ligatures were used: 1 - sintered AlСr40Сu4 ligature; 2 - sintered AlCr50Cu4.5 ligature; 3 - cast ligature (prototype) AlСr20 (A).

С целью выяснения стабильности легирования для каждого примера отливалось три слитка, отличающихся временем выдержки расплава после растворения лигатуры: две из них выдерживались по 10 минут, а третья - 22 минуты.In order to determine the stability of alloying for each example, three ingots were cast, differing in the melt holding time after dissolution of the ligature: two of them were aged for 10 minutes, and the third - 22 minutes.

Пример 1Example 1

Для приготовления спеченной лигатуры АlСr40Сu4 использовали следующие порошковые материалы при следующем соотношении компонентов, мас. %: хром 40, медь 4,0 и алюминий - остальное.To prepare the sintered AlCr40Cu4 alloy, the following powder materials were used in the following ratio of components, wt. %: chromium 40, copper 4.0 and aluminum - the rest.

Порошки компонентов перемешиваются в шаровой мельнице в изопропиловом спирте вместе с шариками из твердого сплава до их полной механической активации с последующей сушкой в вакуумном шкафу при температуре 90°С до получения порошкообразной массы - шихты. Далее полученная шихта просеивается через сито размером ячейки 100 мкм, затем загружают 20 г полученной массы в графитовую матрицу для искрового плазменного спекания с целью получения диска диаметром 40 мм и высотой ~ 4 мм. Процесс спекания проводится при температуре 400°С без выдержки и давлении 48 МПа.The powders of the components are mixed in a ball mill in isopropyl alcohol together with hard alloy balls until they are completely mechanically activated, followed by drying in a vacuum oven at a temperature of 90 ° C to obtain a powder mass - a mixture. Next, the resulting mixture is sieved through a sieve with a mesh size of 100 μm, then 20 g of the obtained mass are loaded into a graphite matrix for spark plasma sintering in order to obtain a disk with a diameter of 40 mm and a height of ~ 4 mm The sintering process is carried out at a temperature of 400 ° C without exposure and a pressure of 48 MPa.

Результаты определения химического состава полученной спеченной лигатуры приведены в таблице 1, а показатели пористости и предела прочности спеченных дисков приводится в таблице 2.The results of determining the chemical composition of the obtained sintered alloys are shown in table 1, and the porosity and tensile strength of the sintered discs are given in table 2.

Затем полученные диски из спеченной лигатуры использовали при отливке цилиндрических слитков из сплава Al-1Cr. Для отливки одного слитка потребуется 300 грамм спеченной лигатуры АlСr40Сu4 на 11,7 кг расплавленного алюминия.Then, the obtained disks from sintered alloys were used in casting cylindrical ingots from Al-1Cr alloy. For casting one ingot, 300 grams of sintered AlСr40Сu4 ligature per 11.7 kg of molten aluminum will be required.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Испытания показали, что растворение необходимой массы лигатуры АlСr40Сu4 происходит через 6 минут после ее ввода в расплав, таблица 3. После этого расплав заливали в изложницу.Tests showed that the dissolution of the required mass of AlCr40Cu4 ligature occurs 6 minutes after it is introduced into the melt, table 3. After that, the melt was poured into the mold.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Далее проводился химический анализ в трех местах слитка на расстоянии 50, 250 и 450 мм от его дна. Результаты по распределению хрома в сечениях слитка приводятся в таблице 4. Распределение железа по слитку было относительно равномерным и находится в интервале 0,07 - 0,1 мас. %.Next, a chemical analysis was carried out in three places of the ingot at a distance of 50, 250 and 450 mm from its bottom. The results on the distribution of chromium in the sections of the ingot are given in table 4. The distribution of iron over the ingot was relatively uniform and is in the range of 0.07 - 0.1 wt. %

Пример 2Example 2

По аналогии с примером 1 была изготовлена шихта для приготовления спеченной лигатуры АlСr50Сu4,5. Для этого использовали следующие порошковые материалы при следующем соотношении компонентов, мас. %: хром 50, медь 4,5 и алюминий - остальное.By analogy with example 1, a mixture was prepared for the preparation of sintered AlCr50Cu4.5 ligature. For this, the following powder materials were used in the following ratio of components, wt. %: chrome 50, copper 4.5 and aluminum - the rest.

Далее полученная шихта просеивается через сито размером 100 мкм, затем загружают 20 г полученной массы в графитовую матрицу для искрового плазменного спекания для получения диска диаметром 40 мм и высотой ~ 4 мм. Процесс спекания проводится при температуре 400°С без выдержки и давлении 48 МПа.Next, the resulting mixture is sieved through a 100 μm sieve, then 20 g of the resulting mass are loaded into a graphite matrix for spark plasma sintering to obtain a disk with a diameter of 40 mm and a height of ~ 4 mm. The sintering process is carried out at a temperature of 400 ° C without exposure and a pressure of 48 MPa.

Результаты определения химического состава полученной спеченной лигатуры приведены в таблице 1, а показатели пористости и предела прочности спеченных дисков приводятся в таблице 2.The results of determining the chemical composition of the obtained sintered alloys are shown in table 1, and the porosity and tensile strength of the sintered discs are given in table 2.

Затем полученные диски из спеченной лигатуры использовали при отливке цилиндрических слитков из сплава Al-1Cr. Для отливки одного слитка потребуется 240 грамм спеченной лигатуры АlСr50Сu4,5 на 11,76 кг расплавленного алюминия. Испытания показали, что растворение необходимой массы лигатуры АlСr50Сu4,5 происходит через 8 минут после ее ввода в расплав, таблица 3. После этого расплав заливали в изложницу.Then, the obtained disks from sintered alloys were used in casting cylindrical ingots from Al-1Cr alloy. For casting one ingot, 240 grams of sintered AlСr50Сu4.5 ligature per 11.76 kg of molten aluminum will be required. Tests have shown that the dissolution of the required mass of AlCr50Cu4.5 ligature occurs 8 minutes after it is introduced into the melt, table 3. After that, the melt was poured into the mold.

После затвердевания проводился химический анализ в трех местах слитка на расстоянии 50, 250 и 450 мм от его дна. Результаты по распределению хрома в сечениях слитка приводятся в таблице 4. Распределение железа по слитку было относительно равномерным и находится в интервале 0,07 - 0,1 мас. %.After hardening, a chemical analysis was carried out in three places of the ingot at a distance of 50, 250 and 450 mm from its bottom. The results on the distribution of chromium in the sections of the ingot are given in table 4. The distribution of iron over the ingot was relatively uniform and is in the range of 0.07 - 0.1 wt. %

Пример 3Example 3

Для сравнения полученных спеченных лигатур было необходимо изготовить отливки цилиндрических слитков из сплава Al-1Cr с применением литой лигатуры. Для осуществления данного примера была использована коммерческая литая лигатура АlСr20 (А) (ГОСТ Р 53777-2010). Результаты определения химического состава данной лигатуры приведены в таблице 1.To compare the obtained sintered ligatures, it was necessary to make castings of cylindrical ingots from Al-1Cr alloy using cast ligatures. For the implementation of this example, a commercial cast alloy Alcr20 (A) was used (GOST R 53777-2010). The results of determining the chemical composition of this ligature are shown in table 1.

Для отливки одного слитка потребуется 600 грамм лигатуры АlСr20 (А) на 11,39 кг расплавленного алюминия. Испытания показали, что растворение необходимой массы лигатуры АlСr20 (А) происходит через 28 минут после ее ввода в расплав, таблица 3. После этого расплав заливали в изложницу.For casting one ingot, 600 grams of AlCr20 (A) master alloy per 11.39 kg of molten aluminum will be required. Tests showed that the dissolution of the required mass of AlCr20 (A) ligature occurs 28 minutes after it was introduced into the melt, table 3. After that, the melt was poured into the mold.

После затвердевания проводился химический анализ в трех местах слитка на расстоянии 50, 250 и 450 мм от его дна. Результаты по распределению хрома в сечениях слитка приводятся в таблице 4. Распределение железа по слитку было относительно равномерным, и находится в интервале 0,14-0,17 мас. %.After hardening, a chemical analysis was carried out in three places of the ingot at a distance of 50, 250 and 450 mm from its bottom. The results of the distribution of chromium in the cross sections of the ingot are given in table 4. The distribution of iron over the ingot was relatively uniform, and is in the range of 0.14-0.17 wt. %

Полученные результаты исследования лигатур и слитков показали, что использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить содержание хрома в лигатуре до 40-50 мас. %, увеличить скорость растворения легирующих компонентов в расплаве, повысить стабильность составов выплавленных сплавов в разных плавках, получить более точное и гомогенное содержание легирующего компонента во всем объеме готового слитка, полностью исключить количество железа в лигатуре и, тем самым, существенно снизить количество железа в слитках до 0,07-0,1 мас. %.The results of the study of ligatures and ingots showed that the use of the invention allows to increase the chromium content in the ligature to 40-50 wt. %, increase the dissolution rate of alloying components in the melt, increase the stability of the compositions of the alloyed alloys in different melts, obtain a more accurate and homogeneous content of the alloying component in the entire volume of the finished ingot, completely eliminate the amount of iron in the ligature and, thereby, significantly reduce the amount of iron in the ingots up to 0.07-0.1 wt. %

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы изобретения, обеспечивает достижение заявленного технического результата - техническое расширение эксплуатационных возможностей лигатуры для использования в алюминиевых сплавах, в том числе и для антифрикционных алюминиевых сплавов за счет улучшения распределения и увеличения скорости растворения легирующих компонентов в расплаве, повышения стабильности составов выплавленных сплавов в разных плавках с целью получения более точного и гомогенного их содержания во всем объеме расплава и готового слитка путем повышения содержания хрома в лигатуре, полного исключения или существенного снижения количества железа в лигатуре, и применения технологии искрового плазменного спекания для консолидации порошков компонентов лигатуры с добавлением меди.Thus, the claimed combination of essential features, reflected in the independent claim, ensures the achievement of the claimed technical result - technical expansion of the operational capabilities of the ligature for use in aluminum alloys, including for antifriction aluminum alloys due to improved distribution and increased dissolution rate of alloying components in the melt, to increase the stability of the compositions of melted alloys in different melts in order to obtain a more accurate and homogeneous content in the entire volume of the melt and the finished ingot by increasing the chromium content in the ligature, completely eliminating or significantly reducing the amount of iron in the ligature, and using spark plasma sintering technology for the consolidation of powders of ligature components with the addition of copper.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary characteristics, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required synergistic (super-total) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение при его осуществлении предназначен для производства лигатур на основе алюминия для легирования сплавов на основе алюминия, а также для получения точного содержания компонентов в отливках;- the object embodying the claimed technical solution in its implementation is intended for the production of aluminum alloys for alloying aluminum-based alloys, as well as to obtain the exact content of the components in the castings;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательный уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the patentability criteria of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims (1)

Спеченная лигатура из порошковых материалов для легирования алюминиевых сплавов, содержащая хром и алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь в следующем соотношении вышеупомянутых компонентов, мас. %: хром 40-50; медь 4,0-4,5; алюминий - остальное.Sintered alloy of powder materials for alloying aluminum alloys, containing chromium and aluminum, characterized in that it additionally contains copper in the following ratio of the above components, wt. %: chromium 40-50; copper 4.0-4.5; aluminum - the rest.
RU2019129344A 2019-09-18 2019-09-18 Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys RU2725496C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129344A RU2725496C1 (en) 2019-09-18 2019-09-18 Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129344A RU2725496C1 (en) 2019-09-18 2019-09-18 Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2725496C1 true RU2725496C1 (en) 2020-07-02

Family

ID=71510370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129344A RU2725496C1 (en) 2019-09-18 2019-09-18 Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2725496C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1110813A1 (en) * 1982-12-09 1984-08-30 Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им.И.П.Бардина Master alloy for alloying aluminium alloys
RU2245388C1 (en) * 2003-12-19 2005-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Aluminum-based material
US8920533B2 (en) * 2008-10-10 2014-12-30 Gkn Sinter Metals, Llc Aluminum alloy powder metal bulk chemistry formulation
CN104532072A (en) * 2014-12-23 2015-04-22 内蒙古科技大学 Al-ETM-LTM-TE aluminum-based amorphous alloy and preparation method thereof
WO2017077137A2 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts
US20180133790A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-17 Hrl Laboratories, Llc Master alloy metal matrix nanocomposites, and methods for producing the same
RU2657271C1 (en) * 2017-05-11 2018-06-09 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Master alloy for aluminum alloys

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1110813A1 (en) * 1982-12-09 1984-08-30 Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им.И.П.Бардина Master alloy for alloying aluminium alloys
RU2245388C1 (en) * 2003-12-19 2005-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) Aluminum-based material
US8920533B2 (en) * 2008-10-10 2014-12-30 Gkn Sinter Metals, Llc Aluminum alloy powder metal bulk chemistry formulation
CN104532072A (en) * 2014-12-23 2015-04-22 内蒙古科技大学 Al-ETM-LTM-TE aluminum-based amorphous alloy and preparation method thereof
WO2017077137A2 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts
US20180133790A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-17 Hrl Laboratories, Llc Master alloy metal matrix nanocomposites, and methods for producing the same
RU2657271C1 (en) * 2017-05-11 2018-06-09 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Master alloy for aluminum alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2673270C2 (en) Composition of aluminum alloy with improved mechanical properties at increased temperature
US9085815B2 (en) Magnesium alloy for room temperature and manufacturing method thereof
CN101857934B (en) Heat-resistant magnesium alloy and preparation method thereof
CN106521274A (en) High-strength Mg-Li-Al-Y-Ca alloy and preparation method thereof
CN114231802A (en) Rare earth aluminum alloy bar for forging aluminum alloy hub and preparation method thereof
CN110744044B (en) Spark plasma sintering preparation method of fine-grain Ti-48Al-2Cr-8Nb titanium-aluminum alloy
JP2020158788A (en) Aluminum alloy
RU2725496C1 (en) Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys
RU2722378C2 (en) Composite materials with improved mechanical properties at high temperatures
JP3870380B2 (en) Aluminum alloy for plastic working and manufacturing method thereof
RU2725498C1 (en) Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys
JP6993646B2 (en) Inoculant for cast iron
EP0494900B1 (en) Strontium-magnesium-aluminum master alloy
RU2725494C1 (en) Sintered ligature from powder materials for alloying aluminum alloys
WO2017110813A1 (en) High-hardness high-toughness powder
JP2634707B2 (en) Manufacturing method of spheroidal graphite cast iron
RU2613234C2 (en) Cast brass
RU2590772C1 (en) Method for production of aluminium cast iron
JPH04131350A (en) Magnesium alloy for casting with narrow freezing temperature range
Mandal et al. Development of a novel hypereutectic aluminum-siliconmagnesium alloy for die casting
JP2921114B2 (en) Method for manufacturing hypereutectic Al-Si alloy member having high strength and high toughness
KR102091563B1 (en) Mg alloy and method of fabricating the same
EP2374906B1 (en) Manufacturing method of a magnesium alloy for room temperature applications
WO2023213987A1 (en) AlSiMgX MASTER ALLOY AND USE OF THE MASTER ALLOY IN THE PRODUCTION OF AN ALUMINIUM ALLOY
JP2752971B2 (en) High strength and heat resistant aluminum alloy member and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210728

Effective date: 20210728