Способ изготовления модифицирующего прутка Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов изготовления модифицирующих прутков,.

Цель изобретения - повышение механических свойств сплавов.

Сущность изобретения заключается в наполнении оболочки смесью, содержащей порошки.химических злементов, вступающих при нагревании в расплаве в экзотермическую реакцию с образованием химических соединений, например Mg2.Zn NiZn2 , Ni,Al или NijTij NiTij , , MgZn и др., которые хорошо смачивают порошки тугоплавких соединений, что повышает их модифи- -ци рующий эффект и позволяет уменьшить расход прутка благодаря его полному и быстрому растворению в ре- зультате экзотермической реакции. Горячая деформация наполнителя и тонкостенной оболочки происходит при вакуумированни ее герметизированной полости за счет обжатия атмосферным давлением во время нагрева оболочки. Дегазация порошков наполнителя, их одновременное уплотнение и нагрев позволяет исключить окисление порошков за счет собственных адсорбирован ных газов и газов из окрулсающей среды. Герметизация оболочки обеспечивает надежную консервацию модифици рующей смеси5 что повьш1ает эффективность модифицирования и дает возможность увеличить механические свойства сплава при меньшем расходе модификатора.

Нагрев брикета до температуры на ниже температуры образования жидкой фазы позволяет полнее дегазировать порошки и производить их одновременное спекание и,деформацию. Интервал 10-20 С обусловлен по1грешностыо измерения температур в промышленных условиях и обеспечивает нагрев наполнителя оболочки ниже температуры образования жидкой фазы.

Нагрев брикета выше даннь х температур может привести к образова™ нию химического соединения, что при- водит к образованию монолита и ухуд- .шает его растворимость во время ввода в жидкий металл,

Время в:ыдержки брикета при данной -температуре, необходимое для вь|рав- нивания температуры по всему объему брикета, определяется размером об.о

Q 5 0 5 О

5

5

0

5

0

лочки, материалом наполнителя, т.,е. его теплофизических характеристик, и может быть определено опытным путем.

Герметизация оболочки обеспечивает надежную консервацию модифицирующей смеси, что повышает эффективность модифицирования и дает возможность увеличить механические свойства сплава при меньшем расходе модификатора.

Пример 1, Дпя модифицирования жаропрочного сплава ЖС6-К изготовили шесть типов модифицирующей смеси, состав которой приведен в табл.1,

Жаропрочный сплав ЖСб-1 плавили в индукционной вакуумной печи и при температуре расплава, равной 1570°С, обрабатывали добавками. После этого расплав разливали в керамические формы .

В составах 1-6 при нагревании до 1570°С образуются следующие химические соединения: (т.пл, ); TiNi (т.пл. 1240 С); TiNi, (т.пл. 1380°С); NiAl3 (т.пл. 1133 C)j Ni,Al (т.пл. 1385°С)5 TiAl (т.пл. 1460°С),

Могут присутствовать и тр ойные соединения NijAlTi. Все химические соединения имеют температуру плавления ниже, чем температура расплава, причем реакция их образования сопровождается тепловыми эффектами, что значительно ускоряет растворение брикета и повьшает эффективность модифицирования.

В качестве модификатора выбрали ультрадисперсные порошки тугоплавких . соединений ZrB и Ti(CN) (диборид циркония и карбонитрид титана).

После перемешивания порошков модифицирующей смеси их засыпали в тонкостенную оболочку из никелевой фольги (тюбик),и герметизировали донную часть путем зйвальцовки и обжатия, а горловину подаоединяли к источнику вакуумирования и тюбики помещали в нагревательную печь и нагревали, вакуумируя внутреннюю полость.

При приготовлении модифицирующего прутка по известному способу тюбики нагревали и в нагретом состоянии деформировали на прессе.

Параметры способа изготовления модифицирующего прутка и результаты эффективности модифицирования приведены в табл.2.

Из полученных данных видно, что предлагаемый способ приготовления модифицирующего прутка позволяет повысить пластичность обработанного модифицирующим- прутком сплава в 2,5-3 раза при незначительном повышений его прочности.

П р и м е р 2. Для модифицировани алюминиевого сплава АЛ34 приготовили шесть составов модифицирующей смеси, приведенные в табл.3, В качестве оболочки брикета использовали алюминиевые тюбики, которые обрабатывали, используя приемы примера 1. Сплав АЛ34 плавили в индукционной печи, а затем сливали в раздаточную печь и при 710°С вводили куски модифицирующего брикета и разливали в металли - ческие формы стандартных образцов,

В качестве модификатора использовали ультрадисперсные порошки нитрида алюминия, нитрида кремния и дибо- рида титана.

В составах 1-6 при нагревании до 710 С образуются следующие химические соединения : MgyZn (т.пл.360 C)J MgZui (т.пл. 590°С); MgZn (т.пл. 545°С); , (т.пл. 410 С).

Могут образоваться тройные соединения А1 Mgj Znj, Alj MgjZn.

Параметры способа изготовления модифицирующего прутка для-обработки алюминиевого сплава и результаты эффективности модифицирования приведены в табл.4.

По предлагаемому способу изготовления модифицирующего прутка уменьшается в 1,5 раза его расход, на 20-25% повышается предел ((5;) прочности и в 1,5-2 раза возрастает пластичность, что свидетельствует о повышении модифицирующего эффекта.

Влияние параметров способа приготовления модифицирующего прутка

на предел прочности при растяжении и пластичность сплава АЛ9 при вводе модификатора в количестве 0,015% и заливке образцов в кокиль с их последующей термообработкой приведены

в табл.5.

Как следует из табл,5 предлагаемый способ обеспечивает повышение предела прочности б в 1,1-1,18 раза и пластичности в 1,5-1,8 раза.

Формула изобретения

Способ изготовления модифицирующего прутка, включающий наполнение тонкостенной оболочки смесью порошков модификатора и порошков двух или более элементов, вступающих в химическую реакцию при введении в расплав, нагрев оболочки с последующей горячей пластической деформацией, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойству оболочку в виде баллона, наполненную смесью порошков, вакуумируют до 1, -1-10 мм рт.ст. и нагревают до температуры на 10-20°С ниже температуры образования жидкой фазы и вьщерживают в течение 30-60 мин,

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при модифицировании сплавов. Цель изоб-. ретения-гповышение механических - свойств сплавов. Новый способ изготовления модифицирующего прутка включает наполнение тонкостенной оболочки в виде баллона смесью порошков двух или более элементов, вступаюЕтих в химическую реакцию при введении в расплав, вакуумирование оболочки до 1 10 -1 10 ммрт.ст., ее нагрев до температуры на 10-20 С ниже температуры образования жидкой фазы и выдержку в течение 30-60 мин. 5 табл. Q SS

Известный

Предлагаемый Варианты

50

50

Известный

Известный

50

Предлагаемый Варианты

Таблица2

Т а б л и ц а 3

50

Известный

Предлагаемый Варианты

Ниже температуры плавления алюминия ( - Т) на 10-20°С,

Редактор Н.Киштулинец

Составитель Н.Косторной

Техред Л.ОлийныкКорректор С,Черни

Таблица4

Таблица5