Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор Советский патент 1991 года по МПК C22C1/03 

Изобретение относится к металлургии

. цветных металлов, конкретно к получению

лигатур для модифицирования алюминия и

его сплавов, и может быть использовано при

производстве отливок.

Известен способ получения лигатур для модифицирования алюминия и его сплавов прямым сплавлением компонентов при 1000-1200°С и последующей разливкой в изложницы небольших сечений.

Недостатком известного способа является образование в процессе кристаллизации грубых первичных интерметаллических соединений, что снижает модифицирующую способность лигатуры и при ее использовании может-быть причиной брака отливок.

Известен также способ получения лигатуры для модифицирования алюминия и его сплавов, согласно которому выдержку расплава осуществляют при перемешивании в течение 3-5 мин при t ts + (0,5-0,8) AtKp,

где ts - температура солидуса, °С; A tKp - температурный интервал кристаллизации, °С, и охлаждают до температуры солидуса со скоростью 5x10 - 5x10 град/с.

Недостатком такого способа является высокое содержание элементов-модификаторов в твердом растворе, так, например, содержание титана превышает 1%, что в значительной степени снижает модифицирующую способность лигатуры. Высокое содержание элементов-модификаторов в твердом растворе определяется высокой скоростью охлаждения лигатурного сплава после его выдержки при t ts4- (0,5-0,8) AtKp. когда объемная доля выкристаллизовавшихся частиц модификаторов не превышает 60% равновесной.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения лигатуры для модифицирования алюминия и его сплавов, согласно которому лигатурный расплав в

(Л

с

3

о о

xj

со

процессе выдержки и перемешивания охлаждают до температуры (1,1-1,2) ts, где ts - температура солидуса,°С, а затем подают в кристаллизатор, и котором охлаждают до температуры (0,70-0,85) .

Недостатками известного спс. За являются большой контактный период между компонентами лигатуры и металлов для достижения модифицирующего эффекта и не- достаточнр высокая модифицирующая способность лигатуры при литье отливок по причине присутствия в ее составе интерметаллических частиц в форме чешуек и лепестков.

Целью изобретения является уменьшение контактного периода модифицирования металла лигатурой и повышение модифицирующей способности лигатуры.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор, включающему введение в расплав алюминия легирующих титана и бора при 1000-1200°С, охлаждение до 750-810°С при перемешивании и кристаллизации, введение титана и бора осуществляют при их массовом соотношении (2,0-2,4):1, охлаждение до 750-810°С осуществляют со скоростью 7-14 град/мин и перед кристаллизацией в расплав дополнительно вводят титан до его соотношения с бором в лигатуре (3-5): 1.

Сущность способа заключается в том, что введение в алюминий титана и бора в соотношении (2,0-2,4): 1 (по массе) при 1000-1200°С обеспечивает образование TIB2. Введение избытка титана в жидкий раствор с готовыми центрами кристаллизации диборида титана при 750-810°С обеспечивает объемный рост компактных кристаллов , алюминида титана блоковой формы, заканчивающийся при кристаллизации расплава. Интерметаллические кристал- лы блоковой формы, имея хорошее кристаллографическое соответствие с алюминием по плоскостям (001) и (011), при соотношении титана и бора в лигатуре (3-5): 1 гарантируют высокую эффективность модифицирования при введении лигатуры в алюминий непосредственно в период литья отливок. Скорость охлаждения расплава лигатуры от 1000-1200 до 750-810°С в пределах 7-14 град/мин обеспечивает оптимальный расмер и состав интерметал- лидов.

Выбранные интервалы параметров лимитируются следующими факторами: введение титана и бора в расплав алюминия при 1000-1200°С в соотношении менее 2,0 или более 2.5 ведет к наличию избыточных

количеств соответственно бора или титана, что благоприятствует росту лепестковых и/или чешуйчатых кристаллизаторов, которые ориентированы по отношению к алюминию только плоскостью (001) (при введении в алюминий лигатура с кристаллами интерметаллидов такой формы проявляет свои модифицирующие свойства после длительного контактного периода); охлаждение расплава от 1000-1200 до 750-810°С со скоростью менее 8 град/мин ведет к росту крупных, преимущественно игловидных кристаллов, что увеличивает контактный период модифицирования металла лигатурой,

при скорости охлаждения более 14 град/мин значительная часть легирующих компонентов остается в твердом растворе, что снижает модифицирующую способность лигатуры.

Проверку предлагаемого способа проводят в лабораторных условиях. В тигельной электропечи сопротивления наплавляют 500 г алюминия, на поверхность которого наводят флюс, а затем при

1000-1200°С вводят титан (ТГ-100) и фтор- борат калия в отношении титана к бору 2,2- 2,4, затем при перемешивании расплав охлаждают до 750-810°С со скоростью 7-14 град/мин и вводят дополнительную порцию

титана до его соотношения с бором в лигатуре (3-5): 1, после чего расплав охлаждают в водоохлаждаемой изложнице.Полученную лигатуру подвергают химическому и микроструктурному анализу, поеле чего полученные образцы проверяют на модифицирующую способность. Модифицированию подвергают алюминий А7 с исходным содержанием титана 0,003 мас.% и бора 0,0002 мае. %, В расплав алюминия при

740-750°С вводят полученную лигатуру до содержания титана и бора в количествах 0,015-0,016 мас.% и 0,003-0,005 мас.% соответственно. После выдержки в течение 30-60 с расплав охлаждают в кольцевой изложнице. Поверхность пробы фрезеруют и травят на выявление макроструктуры.

Параметры приготовления лигатуры и модифицирования алюминия представлены в таблице (примеры 4-6 в предлагаемых

0 пределах, а примеры 1-3 и 7-9 - запредельные значения).

Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить расход лигатуры при 5 отливке слитков из алюминия и его сплавов вследствие уменьшения контактного периода модифицирования металла и повысить качество отливаемого металла за счет более высокой модифицирующей способности лигатуры.

Формула изобретения

(

Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор, включающей введение в расплав алюминия легирующих тита- v на и бора при 1000-1200°С, охлаждение до 750-810°С при перемешивании и кристаллизации, отличающийся тем, что, с

целью повышения качества и модифициру ющей способности лигатуры, введение титана и бора осуществляют при их массовой соотношении (2,0-2,4): 1, охлаждение до 750-810°С осуществляют со скоростью 7-14 град/мин и перед кристаллизацией в рас1 плав дополнительно вводят титан до его соотношения с бором в лигатуре (3-5):1.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, конкретно к получению лигатур для модифицирования алюминия и его сплавов, и может быть использовано для производства отливок. Целью изобретения является повышение качества и модифицирующей способности лигатуры, Достигается это тем, что при 1000-1200°С осуществляют совместное введение титана и бора в соотношении (2,0-2,4):1, затем расплав охлаждают до 750-810°С со скоростью 7 - 14 град/М1/ми вводят дополнительную порцию титана до его соотношения с бором в лигатуре (3-5): 1, Способ позволяет уменьшить расход лигатуры при отливке слитков из алюминия иегосплавов вследствие более высокой модифицирующей способности и повысить качество отливаемых слитков. 1 табл.