СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ Al-Mg-Mn-Y ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2009 года по МПК C22C1/02 C22C21/00 

Описание патента на изобретение RU2370560C1

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способам получения сплавов алюминия с редкими металлами.

Известен способ прямого сплавления алюминия и редких металлов в атмосфере аргона [Альтман М.Б. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1972. 153 с.]. Недостатком этого способа является

применение относительно дорогих исходных материалов в металлической форме, большой угар редких металлов при плавлении.

Известен способ получения лигатур алюминий-марганец [Напалков В.Н., Махов С. В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. - М.: МИСиС. 2002. С.200-201], включающий сплавление в тигельных печах исходных элементов при 1000°С и рафинирование при 850°С хлоридом марганца, при этом угар марганца составляет 5%.

Лигатуру алюминий-марганец также получают в алюминиевых электролизерах при введении в него оксида марганца или металлического марганца [Там же, с.202].

В качестве прототипа предлагается способ получения сложных лигатур редких металлов системы Al-Mn-Sc [Наумкин В.П., Терехова В.Ф., Савицкий Е.М. // Изв. АН СССР. Металлы. 1965. №4, с.176-182]. Лигатуру получают методом дуговой плавки в атмосфере аргона при температуре 1800°С с использованием чистого алюминия, порошков металлического скандия и электролитического марганца.

Недостаток этого способа заключается в необходимости предварительного получения порошков исходных легирующих компонентов шихты, что не позволяет снизить их стоимость и расход и достигнуть гомогенного распределения мелкозернистых интерметаллидов.

Техническим результатом изобретения является получение сложной лигатуры, которая позволяет синтезировать алюминиевые сплавы с тонкой микроструктурой и максимальным эффектом упрочнения, при этом экономятся легирующие элементы и усиливается их положительное действие.

Технический результат достигается тем, что в способе получения алюминиевой лигатуры Al-Mg-Mn-Y для получения алюминиевых сплавов, заключающемся в приготовлении шихты из галогенидов щелочных металлов и оксида марганца и восстановлении ее сплавом алюминия с 17-20% магния, согласно изобретению предварительно к шихте добавляют 2-3 мас.% оксида иттрия, нагревают до 950-1000°С и производят выдержку в течение 1-2 час.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В большинстве алюминиевых сплавов магний является основным составляющим компонентом. Совместное легирование алюминиевого сплава марганцем и иттрием упрочняет алюминиевую матрицу вследствие следующего: при легировании сплавов марганцем наблюдается высокая скорость огрубления интерметаллидов Аl6Mn при нагреве. При введении иттрия образуются вторичные частицы фазы Al3Y, которые коагулируют со значительно меньшей скоростью, чем частицы Al6Mn, в конечном итоге они сохраняют высокую дисперсность и соответственно способность тормозить рекристаллизацию и упрочнять алюминиевую матрицу. При восстановлении оксидов марганца и иттрия сплавом Al с 17-20% Mg последний играет роль восстановителя, а алюминий - роль коллектора. При этом процесс восстановления соединений оксидов марганца и иттрия протекает активно и одновременно.

Следует отметить, что в галогенидном расплаве образуются прекурсоры - галогенидные соединения марганца и иттрия в виде расплавленных солей. При последующем восстановлении такого расплава синтезируются интерметаллиды Al6Mn и Al3Y заданного состава, что обеспечит положительное влияние их на структуру и свойства получаемых в последствии сплавов и полуфабрикатов. Таким образом, для получения алюминиевых сплавов оптимальным представляется применение лигатуры Al-Mg-Mn-Y. При этом может быть использован относительно дешевый черновой концентрат иттрия с пониженным содержанием оксида иттрия.

Выбор параметров обусловлен следующим.

Содержание иттрия в расплаве ниже 2,0 мас.% не позволит получать лигатуру заданного состава, и ее технологические (модифицирующие) свойства будут нарушены. В случае содержания иттрия в расплаве более 3 мас.% это приведет к перерасходу дорогостоящего компонента (иттрия) и лигатура экономически становится невыгодной.

Нагрев шихты ниже, чем 950°С не позволяет синтезировать гомогенную лигатуру, процесс восстановления затормаживается и образуются крупные интерметаллиды; при температуре синтеза более 1000°С возможны потери легирующих компонентов.

При выдержке расплава менее 1 часа процесс взаимодействия исходных реагентов протекает не полностью и потери легирующего металла увеличиваются. В случае продолжительности выдержки более 2 часов возможен повышенный угар легирующих компонентов.

Пример. Лабораторная установка состоит из шахтной печи, герметичного реактора и стакана. В качестве восстановителя применяют сплав алюминия с 17-20 мас.% магния, исходная шихта состоит из галогенидов натрия, калия, алюминия и оксидов марганца и иттрия. Температура процесса 900-1050°С. По окончании процесса производили выдержку. Полученные продукты охлаждали и анализировали на содержание элементов. Результаты приведены в таблице.

Полученные данные свидетельствуют о техническом эффекте предлагаемого способа: совместное восстановление оксидов марганца и иттрия позволяет снизить расход дорогостоящих порошковых компонентов на 15%,увеличить степень извлечения легирующих элементов в лигатуру и в конечном итоге улучшить модифицирующее совместное действие легирующих элементов.

Похожие патенты RU2370560C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-СКАНДИЙ-ИТТРИЙ 2014
  • Сизяков Виктор Михайлович
  • Бажин Владимир Юрьевич
  • Косов Ярослав Игоревич
RU2587700C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ ЛИГАТУРЫ 2004
  • Александровский С.В.
  • Сизяков В.М.
  • Брылевская Е.А.
  • Калужский Д.А.
  • Куценко Д.В.
  • Макушин Д.В.
RU2261924C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2010
  • Сухих Александр Ювенальевич
  • Ефремов Вячеслав Петрович
  • Потехин Александр Васильевич
  • Кузеванов Сергей Александрович
  • Тимохов Сергей Николаевич
RU2451097C1
Высокопрочный термически неупрочняемый алюминиевый сплав и способ его изготовления 2015
  • Конкевич Валентин Юрьевич
  • Николас Алексей Валентинович
RU2636781C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ ЛИГАТУРЫ И ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ ЛИГАТУРЫ 2009
  • Яценко Сергей Павлович
  • Яценко Александр Сергеевич
  • Овсянников Борис Владимирович
  • Варченя Павел Анатольевич
RU2421537C2
АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ ДЛЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 2018
  • Манн Виктор Христьянович
  • Крохин Александр Юрьевич
  • Вахромов Роман Олегович
  • Рябов Дмитрий Константинович
  • Королев Владимир Александрович
  • Цисарь Дмитрий Владимирович
RU2717441C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2017
  • Манн Виктор Христьянович
  • Крохин Александр Юрьевич
  • Алабин Александр Николаевич
  • Хромов Александр Петрович
RU2683399C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ ЛИГАТУРЫ 1999
  • Александровский С.В.
  • Сизяков В.М.
RU2162112C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-СКАНДИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ ДЛЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ 2009
  • Горохов Дмитрий Степанович
  • Попонин Николай Анатольевич
  • Кукушкин Юрий Михайлович
  • Казанцев Владимир Петрович
  • Рычков Владимир Николаевич
RU2426807C2
Способ получения лигатуры на основе алюминия 2018
  • Скачков Владимир Михайлович
  • Пасечник Лилия Александровна
  • Яценко Сергей Павлович
RU2680330C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ Al-Mg-Mn-Y ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к получению сплавов на основе алюминия с редкими металлами. Способ получения алюминиевой лигатуры Al-Mg-Mn-Y для получения алюминиевых сплавов включает приготовление шихты из галогенидов щелочных металлов, оксида марганца и 2-3 мас.% оксида иттрия, восстановление оксида марганца и оксида иттрия сплавом алюминия с 17-20 мас.% магния при нагреве до 950-1000°С и выдержке в течение 1-2 часов. Получается лигатура, позволяющая получать алюминиевые сплавы на основе алюминия с тонкой микроструктурой и максимальным эффектом упрочнения.

Формула изобретения RU 2 370 560 C1

Способ получения алюминиевой лигатуры Al-Mg-Mn-Y для получения алюминиевых сплавов, включающий приготовление шихты из галогенидов щелочных металлов, оксида марганца и 2-3 мас.% оксида иттрия, восстановление оксида марганца и оксида иттрия сплавом алюминия с 17-20 мас.% магния при нагреве до 950-1000°С и выдержке в течение 1-2 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2370560C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЙ-СКАНДИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ 2002
  • Кондратьев С.В.
  • Иванов В.С.
RU2218436C1
Сплав на основе алюминия 1990
  • Абрамов Владимир Олегович
  • Абрамов Олег Владимирович
  • Бондарев Андрей Борисович
  • Елюкин Дмитрий Егорович
  • Серов Михаил Михайлович
  • Муллакаев Марат Салаватович
  • Хабаров Сергей Валерьевич
SU1740477A1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ 2000
  • Падеров А.Н.
  • Векслер Ю.Г.
RU2264480C2
Способ обработки расплава 1986
  • Овсянников Александр Матвеевич
  • Харина Зоя Ивановна
  • Гизатулин Геннадий Зейнатович
  • Коршунова Зоя Ивановна
  • Захарова Валерия Павловна
  • Колчанов Юрий Николаевич
  • Мальцев Евгений Михайлович
  • Терзиян Сергей Павлович
  • Волков Анатолий Иванович
  • Ярославский Давид Израилевич
  • Кривоклуб Виктор Степанович
  • Евтушенко Владимир Борисович
  • Переворочаев Николай Михайлович
SU1445852A1
WO 0246484 A1, 13.06.2002
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1

RU 2 370 560 C1

Авторы

Александровский Сергей Васильевич

Сизяков Виктор Михайлович

Айматов Улугбек Ахматович

Уголков Валерий Леонидович

Гейликман Михаил Борисович

Брылевская Елена Анатольевна

Гембицкая Ирина Михайловна

Куликова Мария Алексеевна

Даты

2009-10-20Публикация

2008-03-05Подача