ЛИГАТУРА ДЛЯ ЖАРОПРОЧНЫХ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2019 года по МПК C22C23/06 C22C35/00 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении жаропрочных сплавов на основе магния марок МЛ10, МЛ19 и в системах: Mg-Y-Sm-Zn-Zr, Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn-Zr и др. Введение в сплав легирующих компонентов, различающихся по плотности, температуре плавления и другим характеристикам, невозможно без применения лигатуры, которая по физическим параметрам должна быть близка к магнию, и которая позволяет получать однородный бездефектный сплав с заданными характеристиками.

Известна магниевая лигатура (Wei Guobing, Peng Xiaodong, Li Junchen, Xie Weidong, Wei Qunyi. Structure Heredity Effect of Mg-10Y Master Alloy in AZ31 Magnesium Alloy. Rare Metal Materials and Engineering Volume 42, Issue 10, October 2013, Pages 2009-2013), содержащая: 90 мас. % магния и 10 мас. % иттрия.

Недостатками этой лигатуры являются низкое содержание иттрия, а также нестабильность эффекта легирования и модифицирования.

Известна магниевая лигатура (Труды Гиредмета, том 74 Под редакцией И.Ф. Полетаева, К.М. Рубайловой. Москва «Металлургия» 1977. С. 22), содержащая 98 мас. % магния и 2 мас. % иттрия.

Недостатками этой лигатуры являются низкое содержание иттрия, а также нестабильность эффекта легирования и модифицирования. Так же недостатком является состав лигатуры, так как жаропрочные сплавы на основе магния марок МЛ10, МЛ19 содержат несколько легирующих компонентов, то для получения необходимого состава сплава наиболее рационально использование тройных лигатур.

Известна магниевая лигатура (Техническая характеристика: on-v.com.ua/tovary/materialy/ligatury-na-osnove-cinka-ot-kbm-affilips), содержащая: 45 мас. % магния и 55 мас. % цинка.

Недостатком этой лигатуры является нестабильность эффекта легирования. Так же недостатком является состав лигатуры, так как жаропрочные сплавы на основе магния марок МЛ10, МЛ19 содержат несколько легирующих компонентов, то для получения необходимого состава сплава наиболее рационально использование тройных лигатур.

Известна магниевая лигатура (Белкин Г.И. Производство магниево-циркониевых лигатур и сплавов. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2001. С. 29), содержащая 77 мас. % магния, 13 мас. % цинка и 10 мас. % циркония.

Недостатками лигатуры являются нестабильность эффекта легирования.

Известна магниевая лигатура (Белкин Г.И. Производство магниево-циркониевых лигатур и сплавов. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2001. С. 29), принятая за прототип, содержащая: 30 мас. % магния, 60 мас. % цинка и 10 мас. % циркония.

Недостатками лигатуры являются нестабильность эффекта легирования, а также ее состав, поскольку использование данной лигатуры при легировании магния не обеспечивает получение требуемых жаропрочных магниевых сплавов в заданных пределах содержания легирующих компонентов.

Техническим результатом изобретения является создание лигатуры с равномерным распределение легирующих компонентов, при использовании которой повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования жаропрочных магниевых сплавов.

Технический результат достигается тем, что лигатура дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк 10-40

иттрий 15-40

магний остальное.

Заявляемый состав лигатуры для жаропрочных магниевых сплавов включает в себя следующие компоненты:

- цинк 10-40 - иттрий 15-40 - магний остальное

Содержание в лигатуре цинка в количестве от 10 до 40 мас. % позволяет увеличить плотность лигатуры до значений, значительно превышающих плотность жаропрочного магниевого сплава, что обеспечивает погружение лигатуры под слой флюса, где происходит ее растворение при высоком усвоении цинка и иттрия легируемым расплавом. При содержании цинка менее 10 мас. % плотность лигатуры уменьшается, что приведит к снижению степени усвоения ее активных компонентов расплавом, а содержание цинка более 40 мас. % приводит к снижению качества лигатуры и повышению ее хрупкости.

Содержание в лигатуре иттрия в количестве от 15 до 40 мас. % позволяет обеспечить высокое усвоение иттрия легируемым расплавом. Содержании в лигатуре иттрия менее 15 мас. % экономически не оправдано, поскольку сама лигатура производится с целью введения иттрия в легируемый расплав, а содержание иттрия более 40 мас. % приводит к образованию грубых интерметаллидов в лигатуре, что в дальнейшем отрицательно сказывается при легировании жаропрочных магниевых сплавов.

Изготовление лигатуры осуществляют следующим образом. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, магний и смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка, начинается процесс восстановления иттрия. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру разливают в изложницы.

Состав поясняется следующими примерами.

Пример 1. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 40 мас. %, иттрий 40 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Пример 2. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 10 мас. %, иттрий 15 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Пример 3. Предварительно в реакционный тигель загружают чушковой цинк, чушковой магний и перемешанную смесь солей состава: фторид иттрия, фторид натрия, хлорид калия, хлорид натрия, после чего тигель устанавливают в плавильную печь. После расплавления смеси солей, а также магния и цинка проводят перемешивание расплава. После проведения полной восстановительной реакции полученную лигатуру, следующего состава: цинк 20 мас. %, иттрий 22,5 мас. %, магний остальное, разливают в изложницы. После чего полученной лигатурой легируют жаропрочный магниевый сплав. При использовании полученной лигатуры повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Таким образом, как показано в вышеприведенном описании изобретения, достигается технический результат, заключающийся в создании лигатуры с равномерным распределением легирующих компонентов, при использовании которой повышается стабильность эффекта легирования и модифицирования в жаропрочных магниевых сплавах.

Предложенное техническое решение может быть использовано в известных из уровня техники жаропрочных магниевых сплавах.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении жаропрочных сплавов на основе магния марок МЛ10, МЛ19 и в системах: Mg-Y-Sm-Zn-Zr, Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn-Zr. Лигатура содержит, мас. %: цинк 10-40, иттрий 15-40, магний - остальное. Изобретение позволяет полностью и равномерно распределить легирующие элементы в жаропрочных магниевых сплавах, при этом лигатура предложенного состава обладает повышенной технологичностью. 3 пр.

Лигатура для жаропрочных магниевых сплавов, содержащая магний и цинк, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

цинк 10-40 иттрий 15-40 магний остальное