SU1470799A1 - Способ получени алюминиево-кремниевых сплавов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии цветных металлов и сплавов, в частности, к способам модифицировани  алюминиево-кремниевых сплавов /силуминов/. Цель изобретени  - улучшение качества сплавов путем повышени  механических свойств, плотности, электропроводности и формозаполн емости сплавов за счет улучшени  морфологии кристаллизации эвтектического кремни  и железосодержащей фазы, что достигаетс  введением в расплав сульфида сурьмы. При разложении этого соединени  происходит равномерное распределение в расплаве сурьмы и серы. Сурьма модифицирует кремниевую составл ющую, а сера способствует кристаллизации железосодержащей фазы в компактной форме, что благопри тно сказываетс  на комплексе физико-механических свойств сплавов. 1 табл.

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к способам модифицировани  алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов ) .

Цель изобретени  - улучшение качества сплавов путем повьшени  механических , плотности, электропроводности и формозаполн емости алюминиево-кремневых сплавов, модифицированных сурьмой, за счет улучшени  морфологии кристаллизации эвтектического кремни  и железосодержащей

фазы.

Изобретение состоит в том, что расплав обрабатывают сульфидом суры мы () в количестве 0,1...О,2% от массы расплава.

Сульфид сурьмы имеет 546 С и поставл етс  в виде порошка. При вводе

его в расплав с помощью колокольчика происходит разложение этого соединени  с вьщелением серы, котора  способствует равномерному распределению сурьмы по всему объему расплава.

Известно также, что сера  вл етс  наиболее эффективной добавкой дл  нейтрализации железосодержащей фазы и способствует ее кристаллизации округлой форме.

Термодинамический анализ возможных реакций взаимодействи  сурьмы с газами (кислородом, водородом, хлором , фтором и серой) показал, что в интервале температур 850...1100 К взаимодействие сурьмы с серой не происходит . Это позвол ет осуществить их совместный ввод в расплав дл  одно- временного модифицировани  включений

31470799

эвтектического кремни  и железосодержащей фазы.

В качестве примера приводитс  обработка сурьмой и SbjS, вторичных сплавов АК5М2 и АК9М2СХ в состо нии поставки ; Плавки проводили в печи сопротивлени  в графитовом тигле марки ТГ75. Дл  оценки механических свойств в кокиль отливали разрывные образцы to с диаметрбм рабочей части 12 мм и базовой длиной 60 мм. Перед заливкой кокиль нагревали до температуры 250 С и окрашивали кокильной краской. Дл  одного состава сплава отливали 10 об- 15 разцов. Предел прочности при раст жении ( С е) и относительное удлинение (G) определ ли на разрывной машине УММ-20 на образцах ,в литом и термого , сурьма хот  и незначительно, но снижает плотность сплавов.

В случае обработки сплава сульфи- I дом сурьмы механические свойства

сплавов АК5М2 и АК9М2СХ имеют более высокие значени  из-за комплексного воздействи  сурьмы и серы на структурные составл ющие сплава. Така  об работка устран ет некоторые недостат ки, свойственные сплавам, модифицированных сурьмой. Это достаточно убе дительно показывает измерени  плотно ти образцов, где независимо от величины добавки сульфида сурьмы плотно сплавов не уменьшаетс . Можно предположить , что при взаимодействии сульфида сурьмы с расплавом выдел ю с  соединени  серы, которые оказыва

обработанном состо ни х. Использовали 20 ют рафинирующее действие на расплав

следующий режим термической обработки: закалка с температуры 515 С и старение при 175°С в течение 9 ч.

Из технологических свойств определ ли формозаполн емость (ФЗ) по пробе Энглера-Эллерброка и плотность (р. Дл  оценки эффективности рафинировани  и модифицировани  проводили измерение удельного электросопротивлени  (р) образцов на установке УЗОЗ. Добавки сурьмы и , вводили в расплав при 770°С. Заливку образцов и проб проводили при 730°С. Результаты исследований приведены в таблице.

Кроме того, соединени  серы благ при тно воздействуют на форму желез содержащих фаз AlSi feMnCr и AlGiFeM способству  их кристаллизации в ком

25 пактной форме. Изменение формы желе зосодержа1цих фаз с разветвленной на компактную улучшает услови  питани  отливки и обеспечивает получение бо лее плотного лить . Сера  вл етс  т

30 же модификатором и дл  соединени 

AlSb, поэтому увеличение добавки су фида сурьмы практически не снижает свойства исследуемых сплавов. Более высока  степень рафинировани  и мод фицировани  сплавов подтверждаетс  снижением удельного электросопротив лени , т.е. ростом электропроводнос ти. Данные по формозаполн емости пр напоре 80 мм дл  оптимальных добаво

Анализ полученных результатов показывает (таблица), что предлагаемьй способ модифицировани  обеспечивает получение более высоких механических свойств в литом и термообработанном состо ни х по сравнению с известным способом ввода сурьмы в расплав. Зависимость прочности и пластичности от величины добавок сурьмы носит экстAlSb , поэтому увеличение добавки суль фида сурьмы практически не снижает свойства исследуемых сплавов. Более высока  степень рафинировани  и модифицировани  сплавов подтверждаетс  снижением удельного электросопротивлени , т.е. ростом электропроводности . Данные по формозаполн емости при напоре 80 мм дл  оптимальных добавок

40 сурьмы и сульфида сурьмы подтверждаю эффективность предлагаемого способа. Рекомендуема  величина добавки сульфида сурьмы определенна , исход  из эффективности ее воздействи  и i ja ciJ i TfitiEu. 1 Lj cj.iji-/ 4 V . - j jf Aji j .-v---- ,,--i.

ремальный характер. Оптимальна  добав-дз номической целесообразности, составка сурьмы не должна превьшать 0,05 ... 0,1%. В случае увеличени  добавки механические свойства сплава снижаютс . Это можно объ снить нескол - кими причинами: предельна  раствори- JQ мость сурьмы в алюминии при температуре эвтектического превращени  составл ет 0,05, поэтому при увеличении добавки сурьма, как сильно лик- вирующий элемент,способна образовы- 55 вать самосто тельные соединени  с алюминием , которые, кристаллизу сь в форме пластин, отрицательно вли ют на свойства сплава. Кроме тол ет 0,1... от массы расплава. Ввод сульфида сурьмы в количестве менее 0,1% обеспечивает слабьш модифицирующий эффект. Добавка более 0,2 эконо1Л1чески нецелесообразна, так ка ана;логичкый эффект достигаетс  меньшей добавкой.

Приведенные данные показывают, что предлагаемый способ модифицировани  алюминиевых сплавов сурьмой позвол ет получать на вторичных силу минах высокие физико-Механические свойства, что дает возможность ис- пользовать их взамен первичных сплаго , сурьма хот  и незначительно, но снижает плотность сплавов.

В случае обработки сплава сульфи- I дом сурьмы механические свойства

сплавов АК5М2 и АК9М2СХ имеют более высокие значени  из-за комплексного воздействи  сурьмы и серы на структурные составл ющие сплава. Така  обработка устран ет некоторые недостатки , свойственные сплавам, модифицированных сурьмой. Это достаточно убедительно показывает измерени  плотности образцов, где независимо от величины добавки сульфида сурьмы плотност сплавов не уменьшаетс . Можно предположить , что при взаимодействии сульфида сурьмы с расплавом выдел ютс  соединени  серы, которые оказывают рафинирующее действие на расплав

Кроме того, соединени  серы благопри тно воздействуют на форму железосодержащих фаз AlSi feMnCr и AlGiFeMn, способству  их кристаллизации в компактной форме. Изменение формы желе- зосодержа1цих фаз с разветвленной на компактную улучшает услови  питани  отливки и обеспечивает получение более плотного лить . Сера  вл етс  также модификатором и дл  соединени 

AlSb, поэтому увеличение добавки сульфида сурьмы практически не снижает свойства исследуемых сплавов. Более высока  степень рафинировани  и модифицировани  сплавов подтверждаетс  снижением удельного электросопротивлени , т.е. ростом электропроводности . Данные по формозаполн емости при напоре 80 мм дл  оптимальных добавок

сурьмы и сульфида сурьмы подтверждают эффективность предлагаемого способа. Рекомендуема  величина добавки сульфида сурьмы определенна , исход  из эффективности ее воздействи  и эко

-i.

номической целесообразности, составл ет 0,1... от массы расплава. Ввод сульфида сурьмы в количестве менее 0,1% обеспечивает слабьш модифицирующий эффект. Добавка более 0,2% эконо1Л1чески нецелесообразна, так как ана;логичкый эффект достигаетс  меньшей добавкой.

Claims (1)

1. Приведенные данные показывают, что предлагаемый способ модифицировани  алюминиевых сплавов сурьмой позвол ет получать на вторичных силуминах высокие физико-Механические свойства, что дает возможность ис- пользовать их взамен первичных сплаBOB типа AJI3 и АЛ5. Разница в стоимос ти 1 т сплава АК5М2, модифицированного 0,15% и сплава АЛ5, обработанного универсальным флюсом, составл ет около 120 руб. Формула изобретени 

   Способ получени  алюминиево-крем- иевых сплавов, включающий модифици- лава

   рован талли тем, сплав чески прово фикат в кол

   лава

   70799

   рование расплава и последующую кристаллизацию , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  свойств сплавов путем повьш1ени  их механи- ческих свойств, плотности и электропроводности отливок, в качестве модификатора используют сульфид сурьмы в количестве 0,1-0,2% от массы расп

   Состав, %

   сходный звестный

   0,05

   0,01

   0,15

   0,3

   0,5 редлагаемый

   0,05

   0,1

   0,15

   0,2

   0,3

   186

   209 212 210 205

   187 209 217 218 217

   1,0

   285

   0,5 2,780 6,66