Способ обработки алюминиевокремниевых сплавов Советский патент 1991 года по МПК C22B9/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки алюмини- ево-кремниевых сплавов.

Целью изобретения является увеличение повышения степени модифицирования и упрощение технологии.

Согласно способу обработки AI-SI сплавов, включающем рафинирование, модифицирование и разливку, совмещают операции рафинирования и модифицирования, при этом модифицирование осуществ- ляют путем наведения 3- слойного флюса, содержащего под теплоизоляционным слоем промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, причем взаимодействие промежуточного и контактирующего с расплавом слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов.

В качестве нижнего слоя, контактирующего с расплавом, используют вещества, имеющие высокое средство к окислителям из группы: Mg. Zn, AI. В качестве окислителя

используют вещества из группы: Ва (МОз)2, В20з. C2CI6. В качестве теплоизоляционного слоя исгдаивзуют вещества из группы: BKI, CaFa, AlaOa, MgF2.

В результате выгорания добавок, обеспечивающих пироэффект при взаимодействии нижнего и промежуточного слоев, выделяются модифицирующие еплав компоненты, связь которых с матрицей усиливается за счет энергетического потенциала, что способствует увеличению длительности эффекта модифицирования. Выделившееся тепло, идет на поддержание необходимой температуры. При этом эффект модифицирования в сплаве не пропадает и длительная работа пироэффектических составов обеспечивает поддержание его на определенном уровне.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Флюс состоит из 3 слоев.

Верхний слой А - слой с низкой теплопроводностью. В состав его могут входить

О

о

СА)

О О

окислы металлов, плохо смачиваемые алюминием. Толщина слоя А регулируется необходимой степенью термоизоляции. Слои В и С выполняют функцию: слой В - топлива, слой С - окислителя. Слои В и С взаимодействуют с образованием продукта В С. Непрерывно в слоях В и С возникают центры превращения. Скорость возникновения этих центров зависит от дисперсности веществ В и С. Состав веществ А,В,С подбирается из требуемой скорости горения, количества выделяемого при этом тепла и количества продуктов, получаемых в результате взаимодействия, которые диффундируют в сплав, являясь дополнительным модификатором, В качестве топлива могут быть использованы вещества типа Мп20, СгОз, А$СЮ4 и др. или металлы Mg, Zn и AI, которые образуют в результате взаимодействия с окислителями более прочные связи.

Окислители - соединения, в которых 02 л Fa слабо связаны с другими неметаллами, типа KCI04, КМОз, KF, Ва(ЫОзЬ В20з, СгС16.

В слоях В и С могут быть использованы смеси, в которых более активный металл присоединяет менее активные, как например:

СгОз + ВаО ВаСг04;

МП207 + К20 2КМп04.

Компоненты слоев В и С взаимодействуют между собой с пироэффектом, что дает тепловой и реактивный эффекты, которые оцениваются замедлением скорости охлаждения сплава, скоростью газонасыщения и уменьшением потерь модифицирующего эффекта.

Замедление скоростей горения за счет введения буферных компонентов позволяет обеспечить тепловой и другие эффекты пиротехнических составов в течение заданного времени.

П р и м е р 1. На сплав АК18, помещенный в тигель, объемом 60 кг расплава, зеркало металла 290 мм, при 720°С наводят слои А,В и С. Предварительно все составляющие флюса обезвоживают и наносят при постоянной температуре 100°С, Для разделения слоев используют графит серебристый. Исходное качество металла в тигле: газосодержание, определенное методом вакуум-плавления при Рнач 0,1 мм рт.ст. 0,18 см 3 на 100 г металла, количество неметаллических включений, определенное методомДобаткина-Зиновьева, 1,5мм на 1 см площади излома пробы, средний размер зерна 28 мкм (я- 19 мкм, / -28мкм, у- 41 мкм, (5-29 мкм - структурные составля- ющие сплава АК18, разделенные на шлифах как фазы а, Д у, б: размеры оценены согласно известной методике)

Состав слоя В - 50% Ва(МОз)2 и 50% криолита (0,5% от массы металла). Состав слоя С - 30% магний, 10% мел и 60% криолит (0,5% от массы металла). На жидкий металл наносят слой, содержащий, кгмагний 0,1. мел 0,05, криолит 0,2. Затем на этот слой наводят слой серебристого графита толщиной 0,2 см (0,001 % по массе) для замедления взаимодействия 0 между слоями. На этот слой наносят смесь Ва(МОз)г. 0,15 кг + криолит 0,15 кг и на верхний слой наносили 0,3 кг CaF2 + 0,3 кг нитрида бора (смесь тщательно перемешивают) - слой А.

5 В процессе прогрева происходит взаимодействие состава слоев по следующей реакции:

Ba(N03fe + 7Мд Ва + 6 МдО + Мд№, где барий выделяется в чистом виде и может 0 служить модификатором.

Время действия флюса определяют по окончанию выделения тепла взаимодействующих слоев. Время сохранения качества расплава до достижения величины газона- 5 сыщения определяют при следующих исходных данных внешней среды: Р 740 мм рт.ст., влажность 72%, температура окружающей среды 23°С.

Время сохранения эффекта модифицирова- 0 ния определяют на шлифах проб, взятых через интервалы времени, указанные в таблице.

В таблице приведены результаты, пол- - ученные при обработке сплава указанным

флюсом.

5 П р и м е р 2. Все параметры аналогичны указанным в примере 1, но в качестве горючего используется чистый алюминий. Слой А - как в примере 1;

слой В - Ва(МОз)0,1 кг + криолит 0,2 кг; 0 слой С - AI (АЮО) - пудра алюминиевая 0,1 кг + мел 0,05 кг + криолит 0,2 кг.

Взаимодействие слоев пиротехнического состава и алюминия протекает по реакции:

5 3 Ва{ЫОз)2+ Ю А1 3 ВаО + 3 N2 + 5 А120з , где ВаО может удаляться в шлак или быть модификатором одной из фаз многокомпонентного сплава так же, как и АЬгОз.

Тепловой эффект при этом можно оце- 0 нивать по изменению кривых охлаждения или по количеству переключений теплового реле времени.

П р и м е р 3. Для алюминиево-цинковых сплавов типа Afll могут быть использованы 5 пиротехнические составы СгС1б и Zn. При этом слой А - остается прежним; слой В - С2С1б 0,1 кг-t криолит 0,2 кг; слой С - цинковая обманка 0,1 кг + криолит 0,2 кг.

При этом слои В и С реагируют между гобои по реакции

C2Cl6 + 3Zn 2C + 3ZnCl2 ZnCte остается в шлаке. Углерод идет на модифицирование.

Данные испытаний при использовании пиротехнического состава С2С1е и Zn приве- дены в таблице.

П р и м е р 4. Сплав В-124. Объем сплава иусловия плавки аналогичны примерам 1-3.

Температура обработки 720°С.

Слой А - Мд 2 85% + защитный слой (BNa + ) 0,5% по массе сплава; слой В - борный ангидрид (ВзОз) 90% + мел 10% + окислитель 1% по массе; слой С - смесь Мд + мел 6%, горючее 0,6% по массе металла.

Взаимодействие слоев В и С приводит к выделению бора, который является модификатором

3 Мд + ВаОз- 3 МдО + 2 В.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает более длитель- ную сохранность свойств металла по сравнению с известным способом. Время сохранения качества увеличивается в 1,5 раза, количество вредных выделений уменьшается на 80%.

Формула изобретения

1. Способ обработки алюминиево-крем- ниевых сплавов, включающий рафинирование и модифицирование с использованием химического реагента в присутствии криолита, отличающийся тем, что, с целью повышения степени модифицирования и упрощения технологии, совмещают операции рафинирования и модифицирования, при этом в качестве химического реагента используют трехслойный флюс, содержащий теплоизоляционный слой из соединений с низкой теплопроводностью и смачиваемостью алюминием, промежуточный окислительный слой и слой, контактирующий с расплавом, с выгорающими добавками.

2.Способ по п,1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционного слоя используют соединение из группы: нитрид бора, фторид кальция, оксид алюминия и фторид магния.

3.Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве промежуточного окислительного слоя используют вещества из груп- пы: нитрат бария, оксид бора и гексахлорэтан.

4.Способ по п,3, о т л V) ч а ю щ и и с я тем, что в качестве выгорающих добавок слоя, контактиру-. ющего с расплавом, используют металлы из группы: магний, цинк и алюминий.

Изобретение относится к металлургии, в частности к методам обработки жидких алюминий-кремниевых сплавов. Целью изобретения является повышение степени модифицирования и упрощение технологии. Модифицирование осуществляется путем наведения З-слойного флюса, где под теплоизоляционным покровным слоем размещается окислительный слой, аподним-слой с выгорающими добавками. Взаимодействие двух нижних слоев обеспечивает выделение тепловой энергии и модифицирующих элементов. Способ позволяет дольше сохранять свойства жидкого металла. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

- Q

60 90.

120

150

зо

120 150

30

120

150

зо

Сплав АК 18 0,09

0,09110

Сплав АК18

0,09125

Сплав АК18 0,09130.

10

60

1,55

0,9

13,5

200

0,75

0,ч7

1ч,О

190

0,7

0,

180

о .о

0,

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы