close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13735

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 22D 21/00
C 22C 1/05
МОДИФИКАТОР ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
(21) Номер заявки: a 20081602
(22) 2008.12.12
(43) 2010.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Андрушевич Андрей Александрович; Чурик Михаил Николаевич; Казаневская Ирина Николаевна
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное научное учреждение "Институт
порошковой металлургии" (BY)
BY 13735 C1 2010.10.30
BY (11) 13735
(13) C1
(19)
(56) АНДРУШЕВИЧ А.А. и др. Международная научно-техническая конференция.
"Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь". Труды конференции. - Жлобин, 2007.
RU 2007110249/02, 2008.
RU 2130976 C1, 1999.
МАРУКОВИЧ Е.И. и др. Литье и металлургия, 2006. - № 2. - Ч. 1. - С. 151-153.
RU 2316609 C1, 2008.
US 6025065 A, 2000.
SU 718493, 1980.
(57)
Модификатор для алюминиевого сплава, содержащий порошки карбида кремния,
фосфористой меди и алюминия, отличающийся тем, что дополнительно содержит порошок оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбид кремния
2-4
фосфористая медь
3-6
оксид алюминия
1-3
алюминий
остальное,
при этом размер частиц карбида кремния составляет 10-100 мкм, размер частиц фосфористой меди - 0,1-0,5 мм, размер частиц оксида алюминия - 10-60 мкм, размер частиц алюминия - 0,2-0,3 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 дефицитных и дорогостоящих элементов
невысокой дисперсности, ограничивающих их модифицирующую способность, а также не
обеспечивает требуемых экологических норм.
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-титановую лигатуру - 15 [2].
BY 13735 C1 2010.10.30
Однако известный состав включает в большом количестве дорогостоящие добавки и
не обеспечивает стабильного повышения 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 модификатор для алюминиевого
сплава, содержащий порошки карбида кремния, фосфористой меди и алюминия, дополнительно содержит порошок оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбид кремния
2-4
фосфористая медь
3-6
оксид алюминия
1-3
алюминий
остальное.
Модификатор представляет собой порошковую композицию с размерами частиц карбида кремния 10-100 мкм, фосфористой меди 0,1-0,5 мм, оксида алюминия 10-60 мкм,
алюминия 0,2-0,3 мм.
Карбид кремния в основном способствует измельчению как эвтектического, так и первичного кремния, а оксид алюминия влияет на измельчение зерна твердого раствора
кремния в алюминиевых сплавах. Их введение способствует повышению твердости и
прочности, одновременно увеличивает пластичность сплавов.
Фосфор, вводимый в составе фосфористой меди, является основным модификатором
первичного кремния. Порошок алюминия в данной композиции, вводимой в расплав алюминиево-кремниевого сплава в виде брикета, служит протектором и улучшает усвоение
приведенных компонентов жидким металлом.
Одновременное введение дисперсных (менее 100 мкм) частиц карбида кремния и оксида алюминия усиливает модифицирующий эффект при введении в расплав в небольших
количествах и дисперсионно упрочняет обрабатываемый материал. Обработку предложенным модификатором в виде прессованных брикетов осуществляют вводом в расплав
колокольчиком после дегазирующей обработки рафинирующе-дегазирующими флюсами
с последующим механическим перемешиванием.
Изменение массовой доли карбида кремния и оксида алюминия позволяет регулировать удельный вес порошкового состава для упрочнения и тем самым уровень свойств обрабатываемого сплава. Частицы фосфористой меди эффективно измельчают первичные
включения кремния и дополнительно модифицируют эвтектику.
Из указанных компонентов приготавливают порошковую смесь следующим образом.
Порошки карбида кремния, оксида алюминия, фосфористой меди и алюминия берутся
в заданной пропорции и смешиваются в механическом смесителе в течение 20-30 минут.
После этого из них приготавливают прессованием брикеты диаметром 17 мм при удельном давлении прессования 15 кг/мм2.
Карбид кремния вследствие малых размеров частиц является основным упрочняющим
компонентом обрабатываемого силумина. Уменьшение его содержания менее 2 % приводит к резкому падению прочности и твердости из-за незначительного изменения структуры, а
увеличение содержания более 4 % приводит к повышению хрупкости и выкрашиванию
при механической обработке литых заготовок.
Оксид алюминия, изменяя размер зерен твердого раствора алюминия, также упрочняет алюминиево-кремниевый сплав. Уменьшение его содержания менее 1 % не оказывает
влияния на размер зерна твердого раствора, а при увеличении содержания более 3 % приводит к понижению вязкости и охрупчиванию сплавов.
При содержании фосфористой меди менее 3 % не обеспечивается полный модифицирующий эффект, приводящий к существенному измельчению первичного кремния и некоторому модифицированию эвтектической составляющей, а превышение 6 % снижает
2
BY 13735 C1 2010.10.30
твердость и, следовательно, прочность образцов из обработанного силумина вследствие
перемодифицирования и ухудшения растворимости.
Частицы карбида кремния размерами 10-100 мкм наряду с модифицированием структуры сплава упрочняют его. При больших размерах частиц появляются трудности с механической обработкой литых заготовок. Частицы оксида алюминия размером 10-60 мкм
также дисперсионно упрочняют сплав. Частицы фосфористой меди с размерами 0,1-0,5 мм
оптимальны по своему модифицирующему эффекту. При меньших размерах частиц длительность эффекта незначительна, а размеры больше верхнего значения ухудшают модифицирующую способность фосфора.
Модификатор приготавливают следующим образом.
Дисперсные порошки карбида кремния (60 мкм), оксида алюминия (20 мкм), фосфористой меди (0,5 мм) и частиц алюминия (0,25 мм), взятые в заданных соотношениях, перемешивают в механическом смесителе, а затем и спрессовывают в брикеты диаметром 17 мм.
Модифицирующей обработке подвергали заэвтектический силумин АК21М2,5Н2,5
(ГОСТ 11583-93) с температурой расплава 800-820 °С. В расплав после стандартной рафинирующей обработки флюсами вводят колокольчиком подогретые до 350-400 °С брикеты,
выдерживают 1-2 мин и подвергают механическому перемешиванию в течение 5-7 мин.
После чего из модифицированного сплава заливают в сухую песчаную форму и стальной
кокиль цилиндрические заготовки диаметром 32 мм и высотой 100 мм. Полученные заготовки обтачивают, приготавливают микрошлифы, а затем проводят механические испытания и исследование микроструктуры. Одновременно испытывают образцы, обработанные
известным составом модификатора. Данные, полученные при испытаниях, приведены в
таблице.
Состав модификаторов и свойства модифицированного силумина АК21М2,5Н2,5
Компоненты, вес. %
Свойства
№ Карбид Оксид ФосфоЛигатуПлощадь
Алюσв, НВ, × 0,1
п/п крем- алю- ристая
ра Al- Медь
включений
миний
МПа
МПа
ния миния медь
5 % Ti
bSi, мм2
Известный состав
1
15
10
15
60
195
100
800
2
13
12
15
60
168
95
1000
Предлагаемый состав
3
2
1
3
94
225
110
750
4
3
2
4
91
250
135
720
5
4
3
6
87
240
120
730
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.
Из приведенных данных видно, что использование предложенного порошкового модификатора по сравнению с известным при модифицирующей обработке заэвтектических
силуминов повышает твердость и прочность на 15-35 %.
При содержании компонентов за границей заявленных пределов прочность снижается
за счет укрупнения кристаллов первичного и эвтектического кремния.
Из-за малого количества частиц карбида кремния, оксида алюминия и фосфористой
меди предложенный порошковый модификатор для алюминиевых сплавов отличается относительно невысокой стоимостью.
3
BY 13735 C1 2010.10.30
Источники информации:
1. Патент Украины 57584, 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: Сборник материалов МНТК
"Металлургия и литейное производство 2007. Беларусь". - Жлобин: ПО "БМЗ", 06.09.2007. С. 268-269.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
89 Кб
Теги
патент, by13735
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа