close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12335

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 22C 1/05
МОДИФИКАТОР ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
(21) Номер заявки: a 20071597
(22) 2007.12.21
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Андрушевич Андрей Александрович; Чурик Михаил Николаевич; Казаневская Ирина Николаевна; Шинкевич Александр Николаевич (BY)
BY 12335 C1 2009.08.30
BY (11) 12335
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) АНДРУШЕВИЧ А.А. и др. Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь. Труды конференции, Жлобин, ПО БМЗ, 2007.
SU 704277 A1, 1996.
US 4009026, 1977.
US 4937044, 1990.
SU 1044652 A, 1983.
SU 1559754 A1, 1996.
(57)
Модификатор для алюминиевых сплавов, содержащий порошки карбида кремния,
фосфористой меди и лигатуры, отличающийся тем, что содержит лигатуру, включающую алюминий и 10 % стронция, и дополнительно содержит порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбид кремния
1-5
фосфористая медь
3-7
лигатура
7-10
алюминий
остальное,
при этом размер частиц карбида кремния составляет 0,1-1,0 мкм, фосфористой меди - 0,15,0 мкм, лигатуры и алюминия - 0,2-1,0 мм.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к материалам для
модифицирования алюминиевых сплавов, и может быть использовано для модифицирующей обработки заэвтектических силуминов.
Известен модификатор для алюминиевых сплавов, включающий (мас. %): карбонат
натрия - 25-40; карбид кремния - 12-20; титан - 3-8; сера - остальное [1]. Однако данный
модификатор включает значительное количество элементов невысокой дисперсности,
снижающих их модифицирующую способность, а также ухудшает экологическую обстановку.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является инокулирующий модификатор для алюминиевых сплавов, содержащий
(мас. %): медь - 60; карбид кремния - 15; фосфористую медь - 10; алюминиево - (5 %) титановую лигатуру - 15 [2].
Однако известный состав включает в большом количестве медь с относительно высокой температурой плавления, что затрудняет процесс растворения модификатора в рас-
BY 12335 C1 2009.08.30
плаве алюминия и требует продолжительной выдержки при обработке. Алюминиевотитановая лигатура также требует длительного времени усвоения. В связи с этим не обеспечивается стабильное повышение механических свойств литых изделий из промышленных алюминиевых сплавов.
Задачей данного изобретения является достижение стабильности и повышение значений механических свойств литых заготовок из заэвтектических силуминов.
Указанный технический результат достигается тем, что в модификаторе для алюминиевых сплавов, содержащем порошки карбида кремния, фосфористой меди и лигатуры,
лигатура включает алюминий и 10 % стронция, и дополнительно содержит порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбид кремния
1-5
фосфористая медь
3-7
лигатура
7-10
алюминий
остальное.
При этом размер частиц карбида кремния составляет 0,1-1,0 мкм, фосфористой меди 0,1-5,0 мкм, лигатуры и алюминия - 0,2-1,0 мм.
Карбид кремния измельчает зерно в алюминиевых сплавах и используется для повышения твердости и прочности. Фосфор, вводимый в составе фосфористой меди, является
основным модификатором первичного кремния. Алюминиево-стронциевая лигатура активно модифицирует кремнистую составляющую эвтектики силуминов. Порошок алюминия в данной композиции, вводимой в расплав алюминиево-кремниевого сплава в виде
брикета, служит протектором и улучшает усвоение приведенных компонентов жидким
металлом.
Дисперсные (0,1-1,0 мкм) частицы карбида кремния и фосфористой меди (0,15,0 мкм), вызывают сильный модифицирующий эффект при введении в расплав в небольших количествах и дисперсионно упрочняют обрабатываемый материал. Обработку предложенным модификатором в виде прессованных брикетов осуществляют вводом в расплав
"колокольчиком" после обработки рафинирующе-дегазирующими флюсами в виде порошков или спрессованных таблеток с последующим механическим перемешиванием.
Изменение массовой доли карбида кремния позволяет регулировать удельный вес порошкового состава для упрочнения и тем самым уровень свойств обрабатываемого сплава.
Частицы фосфора после растворения фосфористой меди эффективно измельчают первичные включения кремния, а стронций из лигатуры дополнительно модифицирует эвтектику
с продолжительным сохранением модифицирующей способности.
Из указанных компонентов приготавливают порошковую смесь следующим образом.
Порошки карбида кремния, фосфористой меди, алюминиево-стронциевой лигатуры и
алюминия берутся в заданной пропорции и смешиваются в механическом смесителе в течение 10-15 минут. После этого из них приготавливают прессованием брикеты диаметром
15-25 мм при удельном давлении прессования 15-20 кг/мм2.
Карбид кремния вследствие малых размеров частиц является основным упрочняющим
компонентом обрабатываемого силумина. Уменьшение его содержания менее 1 % снижает прочность и твердость сплава из-за незначительного изменения структуры, а увеличение содержания в модификаторе более 5 % приводит к повышению хрупкости и
разрушению модифицирующих таблеток.
При содержании фосфористой меди менее 3 % не обеспечивается полный модифицирующий эффект, приводящий к существенному измельчению первичного кремния и некоторому модифицированию эвтектической составляющей, а превышение 7 % снижает
твердость и, следовательно, прочность образцов из обработанного силумина вследствие
перемодифицирования.
Лигатура, включающая алюминий и 10 % стронция, отличается хорошей усваиваемостью и обеспечивает длительный модифицирующий эффект эвтектики. При содержании
2
BY 12335 C1 2009.08.30
лигатуры в модификаторе менее 7 % эффект не проявляется, содержание лигатуры более
10 % не приводит к существенному измельчению эвтектики.
Частицы карбида кремния размерами 0,1-1,0 мкм наряду с модифицированием структуры сплава упрочняют его. При больших размерах частиц появляются трудности с механической обработкой литых заготовок. Частицы фосфористой меди с размерами 0,15,0 мкм оптимальны по своему модифицирующему эффекту. При меньших размерах частиц длительность эффекта незначительна, а размеры больше верхнего значения ухудшают
модифицирующую способность фосфора.
Получение частиц алюминия и алюминиево-10 % стронциевой лигатуры менее 0,2 мм
трудоемко и связано с повышенными затратами на их дробление. При частицах размером
более 1,0 мм прессование брикетов требует больших усилий и не достигается равномерное распределение в композиции частиц мелких фракций карбида кремния и фосфористой
меди.
Размеры частиц 0,2-1,0 мм обеспечивают наилучшее усвоение лигатуры.
Пример.
Из дисперсных порошков карбида кремния (0,1-1,0 мкм) и фосфористой меди (0,15,0 мкм), частиц лигатуры, содержащей алюминий и 10 % стронция, и алюминия (0,21,0 мм), взятых в заданных соотношениях, были приготовлены порошковые составы (таблица) путем перемешивания компонентов в механическом смесителе, а затем и спрессованы брикеты диаметром 17 мм.
Модифицирующей обработке подвергали заэвтектический силумин АК21М2,5Н2,5
(ГОСТ 11583-93) массой 2 кг с температурой расплава 800-820 °С. В расплав после стандартной рафинирующей обработки солевыми флюсами вводили "колокольчиком" подогретые до 350-400 °С брикеты, выдерживали 4-5 мин и подвергали механическому
перемешиванию в течение 5-7 мин. Масса брикетов составляла 0,1 кг. После чего из модифицированного сплава заливали в стальной окрашенный кокиль с температурой 200220 °С цилиндрические заготовки диаметром 32 мм и высотой 100 мм. Полученные заготовки обтачивали, приготавливали микрошлифы, а затем проводили механические испытания и исследование микроструктуры. Одновременно испытывали образцы,
обработанные известным составом модификатора. Данные, полученные при испытаниях,
приведены в таблице.
Как следует из приведенных в таблице данных, предложенный модификатор для алюминиевых сплавов (составы 3-5) обеспечивает по сравнению с известными составами [1,
2] повышение твердости и прочности заэвтектических силуминов при сохранении модифицирующего эффекта в течение 0,5-0,7 ч.
Состав модификаторов и свойства модифицированного силумина АК21М2,5Н2,5
Компоненты, мас. %
Свойства
Лига- Лига№
Фосфо- АлюСредняя
Карбид
тура
тура
НВ,
σ
,
в
п/п
ристая
миМедь
площадь b-Si,
2
кремния
АlАlкг/мм2 кг/мм
медь
ний
мм2
10 %Sr 5 %Ti
Известный состав
1
15
10
15
60
20,7
110
1600
2
13
12
15
60
19,8
100
1440
Предлагаемый состав
3
1
7
85
7
22,2
116
920
4
3
5
83
9
23,4
122
1060
5
5
3
82
10
24,4
130
1200
3
BY 12335 C1 2009.08.30
Из приведенных данных видно, что использование предложенного порошкового модификатора по сравнению с известным при модифицирующей обработке заэвтектических
силуминов повышает их твердость и прочность на 16-23 %.
При содержании компонентов за границей заявленных пределов прочность снижается
за счет укрупнения кристаллов первичного кремния.
Из-за малого количества дисперсных частиц карбида кремния и фосфористой меди,
лигатуры, содержащей алюминий и 10 % стронция, и их относительной дешевизны стоимость предложенного порошкового модификатора для алюминиевых сплавов сравнительно невысока.
Источники информации:
1. Патент Украины 57584, МПК C 22C 1/06, 2003.
2. Андрушевич А.А., Чурик М.Н., Казаневская И.Н. Влияние порошковых добавок на
структуру и свойства вторичных заэвтектических силуминов : Сб. материалов МНТК. Металлургия и литейное производство 2007. - Беларусь, Жлобин, ПО "БМЗ", 2007. - C. 268269.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
89 Кб
Теги
by12335, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа