RU2757879C1 - Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов - Google Patents
Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757879C1 RU2757879C1 RU2021107086A RU2021107086A RU2757879C1 RU 2757879 C1 RU2757879 C1 RU 2757879C1 RU 2021107086 A RU2021107086 A RU 2021107086A RU 2021107086 A RU2021107086 A RU 2021107086A RU 2757879 C1 RU2757879 C1 RU 2757879C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modifier
- aluminum
- powder
- silicon
- melt
- 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
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве алюминиево-кремниевых сплавов. Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов включает введение модификатора в расплав, перемешивание и выдержку, при этом в качестве модификатора используют прессовку, полученную из порошков с размером частиц 1-5 мкм, содержащую, мас. %: 40-60 композиционного порошка, состоящего из 28-30 Si и 70-72 Аl2O3, получаемого методом механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, 35-45 порошка силумина, 5-15 порошка меди или вольфрама. Изобретение позволяет повысить прочность алюминиево-кремниевого сплава в 1,2 раза, пластичность - в 2,5 раза и уменьшить пористость в 2-4 раза. 5 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве алюминиево-кремниевых сплавов.
Для повышения свойств алюминиевых сплавов проводят их модифицирование для измельчения зерна и эвтектического кремния в литой структуре и производится, как правило, добавлением модификаторов в расплав.
Известны способы модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) натрием или стронцием [Никитин В.И., Никитин К.В. Наследственность в литых сплавах // М: Машиностроение-1, 2005], а также способ получения модифицированного силумина с использованием флюса из галоидных солей, содержащих эвтектику KCl-NaCl с добавками NaF, включающий загрузку исходной шихты, содержащей до 40 мас. % оборотных отходов собственного производства или вторичного силумина, в предварительно нагретый солевой расплав модифицирующей смеси, выдержку полученного расплава под слоем солей с последующим извлечением сплава и повторением цикла, причем нагрев солевого расплава осуществляют до 770-790°С, в него последовательно загружают исходную шихту и лигатуру на основе алюминия с легирующими, выбранными из группы медь, кремний, титан, цирконий, причем лигатура Al-Cu содержит 38-40 мас. % меди, лигатура Al-Ti содержит не менее 2 мас. % титана, лигатура Al-Zr содержит не более 0,6 мас. % циркония, и выдерживают полученный расплав при этой температуре в течение 10-30 мин, затем температуру снижают до 710-720°С и вводят магнийсодержащую лигатуру [UA 57584].
Однако способы сложные, включают много операций, фторид натрия является вредным веществом, а модифицирование отдельными лигатурами приводит к неоднородности материала, соответственно, механические свойства невысокие.
Известны также способы модифицирования эвтектических алюминиево-кремниевых сплавов модификаторами, содержащими фосфор в виде лигатуры Cu-10%P, [RU 2348718]. При модифицировании расплавы нагревают выше температуры ликвидуса на 110-140°С или на 250-300°С. После введения модификаторов расплав перемешивают, выдерживают в печи 8-10 минут, затем выпускают из печи в ковш и разливают по литейным формам.
Однако при модифицировании щелочными металлами плохая усвояемость, так как модификатор всплывает, структура слитка неоднородная. А при использовании медно-фосфористой лигатуры изменяется состав алюминиевого сплава. Это ведет к снижению прочности и пластичности материала.
В качестве прототипа выбран способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, в котором для измельчения эвтектики вводится не более 0,05% модификатора из ряда Sb, Sr, Na, K, Са, для измельчения сс-твердого раствора вводится не более 0,12% модификатора из ряда Ti, В, Zr, Sc [RU 2576707].
Однако при модифицировании элементами, имеющими невысокую плотность, г/см3 (K - 0,86, Na - 0,97, Са - 1,55, В - 2,46, Sr - 2,63, Sc - 2,99) невозможно получить равномерное распределение модифицирующих элементов в сплаве, что приводит к неравномерной структуре в слитке, соответственно, свойств, а элементами с большей, чем основа сплава плотностью, г/см (Ti - 4,5, Zr - 6,5, Sb - 6,7), связано со сложностью введения в элементарном виде из-за их активности. Кроме того, большое количество введенных элементов приводит к изменению состава материала. Все это приводит к невысокому эффекту модифицирования - образованию остаточной пористости и получению невысоких прочности и пластичности материала.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении прочности, пластичности алюминиево-кремниевых сплавов за счет снижения пористости, создания однородной мелкозернистой структуры, уменьшения количества примесей.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, включающем введение модификатора в расплав, перемешивание и выдержку, модифицирование осуществляют модификатором в виде прессовки из порошков с размером частиц 1-5 мкм состава, мас. %: 40-60 композиционного порошка, состоящего из 28-30% Si и 70-72% Al2O3 (далее Si/Al2O3), получаемого методом механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (МАСВС), 35-45 порошка силумина, 5-15 порошка меди или вольфрама.
Введение в расплав модификатора в виде прессовок из смеси порошков позволяет в широких пределах варьировать состав смеси, упрощает введение модификатора в расплав и улучшает однородность распределения модификатора по объему сплава.
Метод механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (МАСВС) позволяет получать композиционные порошки с равномерным распределением ультра- или нанодисперсных составляющих в объеме составов, которые получить другим методом невозможно. В частности, получить композиционный порошок кремния, в котором равномерно распределено 70-72% ультра- и нанодисперсных включений Al2O3 невозможно.
Использование в качестве модификатора композиционного порошка Si/Al2O3, получаемого МАСВС, оказалось очень эффективно благодаря однородному распределению ультрадисперсных частиц оксида алюминия в кремниевой матрице, которая хорошо усваивается расплавом силумина. При этом размер первичного и эвтектического кремния уменьшается в 2,5-3 раза, снижает остаточную пористость сплава, что ведет к повышению его прочности и пластичности.
Дисперсность композиционного порошка Si/Al2O3, получаемого МАСВС, 1-5 мкм обеспечивает хорошее распределение в смеси с порошком силумина, дисперсность которого составляет 100-200 мкм и позволяет получать при прессовании прочные прессовки.
Введение 5-15% меди или вольфрама обусловлено необходимостью утяжеления прессовки модификатора для предотвращения его всплытия при введении в расплав.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах.
Примеры 1-5.
Порошок силумина АК12 в количестве 35-45% смешивали в шаровом смесителе в течение 2 ч с 40-60% композиционного порошка Si/Al2O3 дисперсностью 1-7 мкм, получаемого самораспространяющимся высокотемпературным синтезом с предварительной обработкой в планетарной мельнице в течение 2 мин (МАСВС) и 5-15% меди или вольфрама. Из смеси прессовали заготовки диаметром 30 мм, высотой 20 мм.
Куски силумина плавили в электрической камерной печи сопротивления в графитовом тигле при температуре 750-760°С, при этой температуре делали выдержку в течение 10 мин, удаляли с поверхности расплава шлак, после чего вводили заготовки модификатора, перемешивали расплав и делали выдержку в течение 30 мин. Расплав заливали в песчано-глинистую форму для получения образцов для испытания механических свойств и структуры форму. Образцы подвергали испытаниям на растяжение. Свойства образцов приведены в таблице. Из образцов делали шлифы, травили раствором Келлера и определяли размер выделений первичного и эвтектического кремния. Установлено, что размер первичного и эвтектического кремния уменьшается в 2,5-3 раза и составляет: первичного кремния 6-8 мкм, эвтектического кремния 18-20 мкм.
По способу-прототипу куски силумина, 0,05% Са и 0,12% Ti плавили в электрической камерной печи сопротивления в графитовом тигле при температуре 750-760°С, при этой температуре делали выдержку в течение 10 мин, перемешивали расплав и делали выдержку в течение 30 мин. Расплав заливали в песчано-глинистую форму для получения образцов для испытания механических свойств и структуры форму. Образцы подвергали испытаниям на растяжение. Свойства образцов приведены в таблице. Из образцов делали шлифы, травили раствором Келлера и определяли размер выделений первичного и эвтектического кремния. Установлено, что размер первичного кремния составляет 16-24 мкм, эвтектического кремния 26-32 мкм.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить прочность алюминиево-кремниевого сплава в 1,2 раза, пластичность - в 2,5 раза, уменьшить пористость в 2-4 раза.
Claims (1)
- Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов, включающий введение модификатора в расплав, перемешивание и выдержку, отличающийся тем, что модифицирование осуществляют модификатором в виде прессовки из порошков с размером частиц 1-5 мкм состава, мас. %: 40-60 композиционного порошка, состоящего из 28-30% Si и 70-72% Al2O3, полученного методом механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, 35-45 порошка силумина, 5-15 порошка меди или вольфрама.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107086A RU2757879C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107086A RU2757879C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757879C1 true RU2757879C1 (ru) | 2021-10-22 |
Family
ID=78289638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107086A RU2757879C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757879C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101538666A (zh) * | 2009-05-05 | 2009-09-23 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | 用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺 |
RU2475334C2 (ru) * | 2011-06-02 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов |
RU2528598C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов |
RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021107086A patent/RU2757879C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101538666A (zh) * | 2009-05-05 | 2009-09-23 | 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 | 用于亚共晶铝硅合金的Al-Sb-Y-Mg变质剂及其制备工艺 |
RU2475334C2 (ru) * | 2011-06-02 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов |
RU2528598C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов |
RU2576707C2 (ru) * | 2014-06-05 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "КиК" | Литейный сплав на основе алюминия |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
IL 120001 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101591746B (zh) | 一种铝、铝合金用晶粒细化变质中间合金及其制备方法 | |
CN110157935B (zh) | 铸造铝硅合金用Al-V-B细化剂、其制备方法及应用 | |
JPWO2012102162A1 (ja) | 鋳造用結晶粒微細化剤およびその製造方法 | |
Alias et al. | A review on the preparation of magnesium-based alloys prepared by powder metallurgy and the evolution of microstructure and mechanical properties | |
Ao et al. | Effect of Ce addition on microstructures and mechanical properties of A380 aluminum alloy prepared by squeeze-casting | |
JP2021507088A5 (ru) | ||
CN101285144A (zh) | 一种半固态成形用镁合金及其半固态坯料制备方法 | |
JP2021507088A (ja) | 添加剤技術用のアルミニウム合金 | |
RU2757879C1 (ru) | Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов | |
JP2002501440A (ja) | 予備合金化された、銅含有粉末およびダイヤモンド工具の製造におけるその使用 | |
RU2567779C1 (ru) | Способ получения модифицированных алюминиевых сплавов | |
US20110165014A1 (en) | Aluminium-based grain refiner | |
JPH05195108A (ja) | 結晶微細化剤の製造法 | |
RU2697683C1 (ru) | Способ получения слитков из алюмоматричного композиционного сплава | |
RU2525967C2 (ru) | Способ модифицирования литых сплавов | |
DE102014002583B3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines verschleißbeständigen Leichtmetall-Bauteils | |
CN108866344B (zh) | 一种镁或镁合金的晶粒细化方法 | |
RU2538850C2 (ru) | Способ модифицирования алюминия и алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов) углеродом | |
JP3777878B2 (ja) | 金属基複合材料の製造方法 | |
SU1650746A1 (ru) | Способ получени лигатур дл алюминиевых сплавов | |
US3854935A (en) | Grain refining compositions and method of refining aluminum therewith | |
JP2005298832A (ja) | カラー金合金 | |
RU2810143C1 (ru) | Прекурсор лигатуры Al-Ti-B | |
JPS60125345A (ja) | 高耐熱、耐摩耗性アルミニウム合金及びその製造法 | |
RU2788136C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний |