RU2732809C1 - Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов - Google Patents
Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732809C1 RU2732809C1 RU2020101578A RU2020101578A RU2732809C1 RU 2732809 C1 RU2732809 C1 RU 2732809C1 RU 2020101578 A RU2020101578 A RU 2020101578A RU 2020101578 A RU2020101578 A RU 2020101578A RU 2732809 C1 RU2732809 C1 RU 2732809C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ligature
- minutes
- aluminides
- obtaining
- aluminium
- Prior art date
Links
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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, содержащих алюминиды никеля и РЗМ, предназначенных для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов соответственно систем Al-Cu и Al-Si. Способ получения лигатурного сплава на основе алюминия для модифицирования алюминиевых сплавов системы Al-Si и Al-Cu включает приготовление из предварительно высушенных порошков шихты, состоящей из 40 мас.% алюминия и 60 мас.% гранулированного модификатора, содержащего, мас.%: 33 Al, 3,1 Ca, 3,1 Fe, 15,5 Ce, 7,8 La, 4,8 Nd, 1,4 Pr, Ni - остальное, размещение шихты в тигле, нагрев на воздухе до температуры 900°С, выдержку в течение 30 мин, нанесение на полученный расплав флюса и проведение через 15 мин дегазации, выдержку в течение 20 мин для получения однородного расплава и разливку в охлажденные изложницы с одновременной кристаллизацией алюминидов РЗМ и Ni. Изобретение направлено на повышение модифицирующей способности и времени действия модификатора, а также на снижение затрат при получении лигатуры с высоким содержанием ультрадисперсных упрочняющих фаз. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, содержащих алюминиды никеля и РЗМ, предназначенных для модифицирования деформируемых и литейных алюминиевых сплавов соответственно систем Al-Cu и Al-Si.
Известен способ получения лигатуры алюминий-скандий (патент RU №2507291 С22С 1/03). Данный способ получения лигатуры алюминий-скандий включает расплавление алюминия, алюминотермическое восстановление скандия из исходной шихты, содержащей фторид скандия, хлорид калия и фторид натрия под покровным флюсом и последующую выдержку полученного расплава. Перед алюминотермическим восстановлением исходную шихту помещают в тигель и предварительно нагревают до температуры 790°С, а затем вводят в расплавленный алюминий и осуществляют алюминотермическое восстановление при температуре не менее 830°С.
Однако, процесс получения лигатуры достаточно сложен, требует предварительной операции по подогреву шихты, использования фторидов натрия и хлоридов кальция для восстановления в расплаве алюминия скандия из трифторида скандия.
Также известен способ приготовления лигатуры алюминий-тугоплавкий металл, включающий обработку алюминиевого расплава галогенидом тугоплавкого металла при одновременном воздействии наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 1000-1500 МВт/м3 (патент РФ 2232827, МПК С22С 21/00, 1/03, опубл. 20.07.2004).
Способ позволяет получать лигатуры алюминий-тугоплавкий металл за счет распада соответствующего галогенида с образованием алюминида тугоплавкого металла и газообразного экологически вредного галогенида алюминия.
Однако, при получении таким способом лигатур Al-Ti, Al-Zr образующиеся в них алюминиды титана и циркония не позволяют обеспечить высокую модифицирующую способность этих лигатур, поскольку тетрагональный тип их решеток, на которых зарождается матрица алюминиевых сплавов, совмещается с ее гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой только отдельными плоскостями.
Также известен способ приготовления лигатуры Al-Ni-Y-Ce, включающий получение в качестве сырья для замены чистых редкоземельных элементов Y и Се используются алюминиевые сплавы промышленного производства с массовым процентным содержанием Al-25% Y и А1-25% Се (патент КНР 107829048, МПК С22С 1/03, опубл. 23.03.2018). Способ позволяет получать лигатуры Al-Ni-Y-Ce за счет совместного сплавления легкоплавких лигатур.
Однако, при получении таким способом лигатуры Al-Ni-Y-Ce образующиеся в них алюминиды никеля и РЗМ не позволяют обеспечить высокую модифицирующую способность этих лигатур, поскольку полученные интерметаллидные включения имеют стабильную фазу.
Наиболее близкий к заявленному изобретению можно отнести способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор для модифицирования алюминиевых сплавов типа Al-Si и Al-Cu (патент РФ 2138572, МПК С22С 21/00, 1/03, опубл. 27.09.1999), включающий смешивание предварительно высушенных и просеянных порошков, последовательное, порционное введение их в расплав алюминия, воспламенение, горение смеси и образование целевых дисперсных фаз внутри расплава алюминия, механическое перемешивание расплава и его кристаллизацию в литейной форме, в качестве порошковой композиции используются смеси порошков для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) - алюминия, титана и бора при соотношении мольных частей СВС смесей в соответствии со стехиометрическим составом синтезируемых в расплаве целевых дисперсных фаз согласно уравнениям химических реакций 3Аl+Ti=Al3Ti+172 кДж; Ti+2 В=TiB2+279 кДж.
Недостатками полученной лигатуры Al-Ti-B являются ограниченность использования возврата, а также формирование частиц алюминида титана в форме «иголок», что негативно сказывается на модифицирующем эффекте лигатуры, поскольку наиболее благоприятной является «блочная» форма модифицирующих частиц.
Технической задачей, решаемой изобретением, является снижение затрат при получении лигатуры с высоким содержанием ультрадисперсных упрочняющих фаз, повышение модифицирующей способности и времени действия (живучести) модификатора.
Поставленная задача достигается получением лигатурного сплава на основе алюминия для модифицирования алюминиевых сплавов системы Al-Si и Al-Cu, включающим приготовление из предварительно высушенных порошков шихты, состоящей из 40 мас.% алюминия и 60 мас.% гранулированного модификатора, содержащего, мас.%: 33 Al, 3,1 Ca, 3,1 Fe, 15, 5 Ce, 7,8 La, 4,8 Nd, 1,4 Pr, Ni – остальное, размещение шихты в тигле и нагрев на воздухе до температуры 900 °С, выдержку в течение 30 мин, нанесение на полученный расплав флюса и проведение через 15 мин дегазации, выдержку в течение 20 мин для получения однородного расплава и разливку в охлажденные изложницы с одновременной кристаллизацией алюминидов РЗМ и Ni.
Таким образом, чем ближе структурное и размерное соответствие решеток, тем выше эффект модифицирования. Это соответствие обеспечивается заявляемым соотношением в лигатуре никеля, лантана, церия, празеодима и неодима, условиями нагрева и кристаллизации расплава, при которых образуются комплексные метастабильные алюминиды, имеющие ГЦК решетку структурного тип L12, совпадающую с ГЦК решеткой структурного типа А1 алюминиевой матрицы всеми плоскостями.
Пример реализации способа. Готовят шихту следующего состава (масс. %): технический алюминий марки А7 - 40; лигатурный сплав АКЦе - 60. Лигатурный сплав, в виде гранул, просушивают при температуре 300°С для удаления диспергированной воды в течении 3 часов в сушильном шкафу. Общая масса шихты составляет 20 кг. Исходную шихту загружают в отдельный многократно используемый конический тигель из чугуна, покрытый огнеупорной краской. После этого шихту нагревают в атмосфере воздуха до 900°С, выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. На поверхность расплава наносится покровно-рафинирующий флюс «Эвтектика» (для защиты от окисления), через 15 минут проводится дегазация гексахлорэтаном. Далее реакционную ванну выдерживают при заданной температуре (900°С) в течение 20 мин, что обеспечивает полное протекание реакции растворения матрицы лигатуры. В то же время достаточно высокая температура не дает образовываться кристаллам интерметаллидов, сохраняя расплав однородным.
Далее производят разливку металлического расплава в охлаждаемые изложницы. Это обеспечивает отсутствие ликвации и однородную структуру слитка.
По результатам количественного химического анализа содержание элементов в лигатуре (мас. %: 65,84 Аl; 20,67 Ni; 11,52 ΣРЗМ, 1,79 Са; 0,343 Fe).
Таким образом, предлагаемый способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ существенно снижает энергозатраты, материальные затраты на их производство, токсичность процесса приготовления лигатур и увеличивает производительность и модифицирующую способность лигатуры без ее деформационной обработки.
Claims (1)
- Способ получения лигатурного сплава на основе алюминия для модифицирования алюминиевых сплавов системы Al-Si и Al-Cu, включающий приготовление из предварительно высушенных порошков шихты, состоящей из 40 мас.% алюминия и 60 мас.% гранулированного модификатора, содержащего, мас.%: 33 Al, 3,1 Ca, 3,1 Fe, 15,5 Ce, 7,8 La, 4,8 Nd, 1,4 Pr, Ni - остальное, размещение шихты в тигле и нагрев на воздухе до температуры 900°С, выдержку в течение 30 мин, нанесение на полученный расплав флюса и проведение через 15 мин дегазации, выдержку в течение 20 мин для получения однородного расплава и разливку в охлажденные изложницы с одновременной кристаллизацией алюминидов РЗМ и Ni.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101578A RU2732809C1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101578A RU2732809C1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732809C1 true RU2732809C1 (ru) | 2020-09-22 |
Family
ID=72922293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020101578A RU2732809C1 (ru) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732809C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111276C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Способ получения лигатур для приготовления алюминиевых сплавов |
RU2138572C1 (ru) * | 1997-10-20 | 1999-09-27 | Самарский государственный технический университет | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор |
CN107829048A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 河北工业大学 | 一种Al‑Ni‑Y‑Ce铝基非晶态合金及其制备方法 |
CN109881125A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | 常州大学 | 一种拓宽铝基非晶初晶析出温度区间的方法 |
-
2020
- 2020-01-15 RU RU2020101578A patent/RU2732809C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111276C1 (ru) * | 1994-04-27 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Способ получения лигатур для приготовления алюминиевых сплавов |
RU2138572C1 (ru) * | 1997-10-20 | 1999-09-27 | Самарский государственный технический университет | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор |
CN107829048A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 河北工业大学 | 一种Al‑Ni‑Y‑Ce铝基非晶态合金及其制备方法 |
CN109881125A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | 常州大学 | 一种拓宽铝基非晶初晶析出温度区间的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018142141A1 (en) | Methods and process to improve the mechanical properties of cast aluminium alloys at ambient temperature and at elevated temperatures | |
US8992827B2 (en) | Process for producing improved grain refining aluminum—titanium—boron master alloys for aluminum foundry alloys | |
KR101264219B1 (ko) | 마그네슘계 합금 및 그 제조방법 | |
JPH11502570A (ja) | TiB▲下2▼微粒子セラミックで強化されたアルミニウム・合金金属・マトリックス コンポジット | |
Tengfei et al. | Microstructure of Al-Ti-B-Er refiner and its grain refining performance | |
KR20070089221A (ko) | 액체-고체 금속 합성물을 제조하기 위한 장치 및 방법 | |
EP2675930A2 (en) | Method of refining metal alloys | |
Zhang et al. | Improve mechanical properties of high pressure die cast Al9Si3Cu alloy via dislocation enhanced precipitation | |
CN102021428B (zh) | Sc-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
CN102021412A (zh) | 以C变质的Mo-W-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
CN101774013A (zh) | 用于Mg-Al合金的晶粒复合细化剂及其制备方法 | |
RU2732809C1 (ru) | Способ получения лигатуры с алюминидами никеля и РЗМ для модифицирования алюминиевых сплавов | |
CN102162054A (zh) | 一种高强韧镁合金及其制备方法 | |
RU2518041C2 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий | |
CN101805848A (zh) | 以C变质的Be-Co-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
RU2542191C1 (ru) | Способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов | |
RU2138572C1 (ru) | Способ приготовления лигатуры алюминий-титан-бор | |
CA2359181A1 (en) | Grain refining agent for cast aluminum products | |
CN112239818A (zh) | 一种含AlmREn相的Mg-Al基镁合金或铝合金的制备方法 | |
Uşurelu et al. | On the mechanism and thermodynamics of the precipitation of TiB2 particles in 6063 matrix aluminum alloy | |
Wang et al. | Characterization of phases in Mg-10Y-5Gd-2Zn-0.5 Zr alloy processed by heat treatment | |
CN102021436A (zh) | 以C变质的Li-Nb-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
RU2370560C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ Al-Mg-Mn-Y ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ | |
CN102021406B (zh) | 以C变质的Nb-Ni-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 | |
CN102021439A (zh) | 以C变质的Li-Ni-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 |