ЛИГАТУРА Российский патент 1995 года по МПК C22C9/00 C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к получению алюминиевых сплавов с цирконием, а именно к лигатурам, предназначенным для модифицирования и легирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием.

Известна лигатура Al-Zr для легирования алюминиевых сплавов, содержащая 1-5% циркония, остальное - алюминий.

Однако известная лигатура дает сравнительно невысокое содержание циркония в твердом растворе алюминиевой матрицы сплава и обладает слабой модифицирующей способностью.

Сплавы, выплавленные посредством данной лигатуры, характеризуются невысокими значениями механических свойств, технологической пластичности и микротвердости.

Изобретение решает задачу повышения механических и технологических свойств алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием путем разработки состава лигатуры, обладающей легирующей и модифицирующей способностями одновременно и в достаточной степени.

Применение заявляемой лигатуры позволяет повысить содержание циркония в твердом растворе выплавляемого сплава и одновременно получить в слитках однородную мелкозернистую структуру.

Заявляемая лигатура для модифицирования и легирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием, содержащая цирконий и алюминий, согласно изобретению дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zr 8-12 Al 9-1 Cu Остальное
Введение в заявляемую лигатуру меди в качестве основы способствует получению в слитках более однородной мелкозернистой структуры и предотвращает опасность наследования сплавами тугоплавких интерметаллидов Al₃Zr, свойственных прототипу. Образующаяся в лигатуре Cu-Al-Zr менее тугоплавкая интерметаллидная фаза Al_xCu_yZr позволяет значительно изменить макроструктуру и микроструктуру сплава. Так как интерметаллиды Al_xCu_yZr в заявляемой лигатуре менее тугоплавкие, чем интерметаллиды Al₃Zr в прототипе, следовательно и в сплавах, модифицированных заявляемой лигатурой, микронеоднородности типа Al_xCu_yZr растворяются лучше, чем микронеоднородности типа Al_zZr. В связи с этим цирконий, вводимый в сплавы заявляемой лигатурой, легче переходит в раствор, чем при введении известной лигатурой. Содержание алюминия в пределах 9-11 мас.% и циркония в пределах 8-12 мас.% - необходимое и достаточное условие для возрастания содержания циркония в твердом растворе расплава при легировании его заявляемой лигатурой. В то же время применение предлагаемого соотношения компонентов лигатуры способствует образованию в единице объема расплава большего числа дисперсных микронеоднородностей типа Al_xCu_yZr, играющих роль наиболее вероятных центров кристаллизации твердого раствора, вызывает формирование более однородной структуры твердой фазы сплавов. Все это предопределяет повышение технологической пластичности и микротвердости легируемых сплавов и снижает склонность к образованию трещин.

Следует отметить, что известно использование меди в лигатуре Al-Cu для легирования алюминиевых сплавов, содержащей 33-50% меди, остальное - алюминий.

Введением в расплав известных лигатур Al-Zr и Al-Cu достигается легирование сплава цирконием и медью в известных соотношениях.

Однако использование заявляемой лигатуры Al-Cu-Zr дает дополнительный технический результат, не достигаемый раздельным введением двух известных лигатур, а именно - образование дисперсных микронеоднородностей типа Al_xCu_yZr, наличие большого количества которых способствует измельчению структуры слитков алюминиевого сплава и обуславливает повышенное относительно известного содержания циркония в сплаве.

Для получения заявляемой лигатуры использовали следующие материалы:
Электролитическая медь марки не ниже М2 по ГОСТ 859-78
Цирконий электролитический по ТУ 95756-81
Алюминий марок а85-а97 по ГОСТ 11069-77
Лигатуру выплавляли в индукционной печи ВПЧ-100 с графитовым тиглем. На подину печи загружали цирконий из расчета 10 мас.%, затем загружали электролитическую медь. После растворения меди и растворении в ней циркония расплав дошихтовывали алюминием до расчетного состава. После расплавления алюминия расплав рафинировали криолитосодержащим флюсом, снимали шлак и при 1100^оС проводили разливку лигатуры в чугунные горизонтальные изложницы, смазанные смесью подсолнечного масла с графитом.

Заявляемую и известную по прототипу лигатуру использовали для легирования и модифицирования алюминиевых деформируемых сплавов с цирконием марок 1161 и 1973, которые выплавляли по серийной технологии.

Структуру, механические и технологические свойства слитков этих сплавов исследовали стандартными методами.

Полученные результаты представлены в таблице. Как следует из приведенных в ней данных, заявляемая лигатура (составы 1-3) обеспечивает по сравнению с известной лигатурой (состав 4) значительное уменьшение среднего размера зерна и интерметаллидов в сплавах при существенном повышении растворимости и предельного содержания циркония в твердом растворе. Происходит улучшение механических свойств сплавов, получаемых с использованием заявляемой лигатуры. Снижение количества слитков с трещинами показывает, что заявляемая лигатура улучшает и технологические свойства сплавов.

Кроме того, легирование сплавов заявляемой лигатурой по сравнению с известной позволяет уменьшить ее количество при легировании того же объема сплавов, при этом гарантируется их качество.

Изобретение относится к легированию и модифицированию алюминиевых сплавов. Лигатура содержит, мас.%: цирконий 8 - 12; алюминий 9 - 11; медь - остальное. 1 табл.

ЛИГАТУРА для легирования и модифицирования алюминиевых сплавов с цирконием, содержащая цирконий и алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цирконий - 8 - 12
Алюминий - 9 - 11
Медь - Остальное