способ модифицирования алюминия и его сплавов

Формула изобретения

Способ модифицирования алюминия и его сплавов, включающий обработку расплава смесью, содержащей углекислый кальций, отличающийся тем, что смесь дополнительно содержит углекислый магний, при этом соотношение углекислого кальция и углекислого магния в смеси равное по массе, а смесь вводят в расплав в количестве 1 - 7% от массы расплава и обработку расплава ведут в течение 3 - 15 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении высоколегированных сплавов, применяемых для получения изделия литьем и обработкой давлением.

Известен способ модифицирования расплава алюминиевых сплавов, включающий обработку расплава смесью следующего соотношения компонентов, мас.%:

динатрий фосфат - 45 - 80

карбонат калия - 8-30

карбонат натрия - 2-18

карбонат магния - 1-20

(см. а. с. N 1116080, кл. С 22 С 1/06, заявл. 11.01.83, опубл. 30.09.84, Бюл.N 36).

Наиболее близким к заявляемому является способ модифицирования алюминия и его сплавов, включающий обработку расплава смесью, содержащей, мас.%:

кремнефтористый натрий - 4-8

углекислый кальций - 4-16

хлористый калий - остальное

(см. а.с. N 1271906, кл. С 22 В 9/10, С 22 С 1/06, заявл. 18.04.85, опубл. 23.11.86, Бюл. N 43).

Недостатками известных способов являются низкие технологические свойства сплава (предельная степень пластической деформации) и довольно высокие значения коэффициента линейного расширения.

Задачей изобретения является повышение технологических и физических свойств алюминия и его сплавов за счет повышения предельной степени пластической деформации и снижения коэффициента линейного расширения.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе модифицирования алюминия и его сплавов, включающем обработку расплава смесью, содержащей углекислый кальций, смесь дополнительно содержит углекислый магний, при этом соотношение углекислого кальция и углекислого магния в смеси по массе равное, смесь вводят в расплав в количестве 1 - 7% от массы расплава и обработку расплава ведут в течение 3-15 мин.

В алюминиевых сплавах, подвергнутых обработке по предлагаемому способу, происходит разложение выделений промежуточных фаз, измельчение их вследствие модифицирующего эффекта, что, в свою очередь, обеспечивает повышение предельной степени пластической деформации сплавов с одновременным снижением значений коэффициента линейного расширения.

Использование смеси карбонатов элементов с высоким сродством к водороду в указанном количестве позволяет повысить эффективность модифицирования алюминия и его сплавов, улучшить их технологические и физические свойства.

Повышение свойств алюминия и его сплавов по сравнению с прототипом связано, видимо, с лучшим усвоением водорода и кислорода, вводимых в расплав в виде соединений. Кроме того, частицы тугоплавких оксидов MgO и CaO, содержащихся в смеси, служат дополнительными многочисленными центрами кристаллизации. При высоких скоростях охлаждения (кокильное литье) кристаллизация выделений промежуточных фаз происходит именно на этих частицах. Это приводит к значительному диспергированию выделений промежуточных фаз. Применение предлагаемого способа обработки расплава металлов снижает устойчивость интерметаллических фаз после гомогенизирующей термообработки перед обработкой давлением.

Осуществление предлагаемого способа с параметрами, выходящими за указанные пределы, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, не приводит к достижению поставленной технической задачи.

Предлагаемый способ с указанной совокупностью и последовательностью выполнения операций, а также выбором интервалов значений признаков в указанном диапазоне их изменений, обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в значительном повышении предельной степени пластической деформации и снижении коэффициента линейного расширения.

Получение данного технического результата достигнуто решением задачи на изобретательском уровне, например, выбор параметров обработки расплава, подбор компонентов смеси для обработки расплава, что и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "изобретательский уровень".

Пример. В качестве примера обработке подвергали технический алюминий А7 и сплавы на его основе, содержащие 15, 20, 30, 40 и 50% кремния.

Выплавку сплавов осуществляли в закрытой лабораторной печи сопротивления в алундовом тигле. Для приготовления использовали алюминий марки А7 и кремний КрО.

После расплавления алюминия и растворения кремния расплав обрабатывали смесью карбоната кальция и карбоната магния, взятых в равном соотношении. Смесь вводили в количестве 1 - 7% от массы расплава. Обработку проводили в течение 3-15 минут при температуре, на 50 - 250^oC превышающей температуру плавления металла - основы (710 - 910^oC). По окончании обработки с поверхности удаляли шлак и проводили заливку в алюминиевый кокиль. Из полученных слитков изготавливали образцы для дилатометрического исследования. Коэффициент линейного расширения определяли на оптическом дифференциальном дилатометре системы Шевенара в интервале 20 - 200^oC. Слитки после гомогенизирующей термообработки при температуре на 20 - 40^oC ниже температуры солидуса сплавов подвергали горячей прокатке с максимально возможной степенью деформации (до появления первой трещины) на лабораторном прокатном стане мощностью 20 кВт.

Параллельно для сравнения приготавливали сплавы, обработанные по известному способу.

Как видно из приведенных в таблице данных, эффективность предлагаемого способа обработки расплава для алюминия и сплавов системы Al-Si выше, чем у известного способа: предельная степень пластической деформации до разрушения увеличивается в среднем на 7-25%, а коэффициент линейного расширения снижается на 7-14%.