Способ обработки расплава алюминия и его сплавов Советский патент 1982 года по МПК C22C1/06 C22B9/02 

(k) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к металлургии и цветным металлам, в частности, , к получению алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве алюминиевых отливок, обладающих повышенными механическими свойствами.

Известен способ рафинирования алюминиевого сплава путем Продувки его азотом. При продувке барботирующие расплав пузырьки молекулярного азота выводят на поверхность расплава неметаллические включения и удаляют растворенный в жидком алюминии водород, что повышает плотность отливок, но практически мало влияет на повышение механических свойств Ь.

Известен способ обработки жидкого алюминия и его сплавов с применением азота,заключающийся в том, что поверхность расплава покрывают флюсом, в состав которого входят соли натрия, объем расплава продувают молекулярным азотом. При этом осуществляется эффективное рафинирование расплава и И ЕГО СПЛАВОВ

наблюдается модифицирующий эффект натрия, что в результате приводит к некоторому увеличению механических свойств 2.

Недостатком известного способа является то, что механические CBOVICTва увеличиваются незначительно (на 5-7%)I а время сохранения модифицирующего эффекта не превышает 30 мин и, следовательно, при выдержках более

10 30 мин не наблюдается увеличения механических свойств отливок.

Цель изобретения - ..повышение механических свойств алюминиевых отлиFOK.

15

Поставленная цель достигается тем, что в известном.способе обработки расплава алюминия и его сплавов, включающем продувку расплава- под слоем флюса азотсодержащим газом, в качест20ве азотсодержащего, газа используют . закись азота.

Расплав может продуваться также смесью закиси азота с нейтральным

газом, а перед продувкой в расплав могут быть введены нитридообразующие элементы.

При обработке расплава продувкой газообразной закисью азота происходит частичный пиролиз последней с образованием атомарных азота и кислорода, которые вступают во вййимодействие с атомами алюминия с образованием в расплаве микровключений тугоплавких соединений: нитрида и окиси алюминия.

Включение тугоплавких соединений пр кристаллизации резко увеличивают количество мгновенных центров кристаллиза.|.ии,что приводит к измельчению матрицы и, соответственно, повышает механические свойства отливок. Часть закиси азота, не прореагировавшей с жидким алюминием, барботирует его, удаляя плены и растворенный водород,т.е производит адсорбционное рафинирование.

Данное изобретение предусматривает одновременную продувку расплава закисью азота и одним из известных нейтральных газов, например, аргоном или азотом либо их смесью.

Использование закиси азота при рафинировании совместно с нейтральным газом позволяет значительно повысить процент усвоения азота при одновременном сохранении высокого рафинирующего эффекта, так как рафинирование производится нейтральным газом, а азот, образующийся при разложении закиси азота, используется практически полностью для образования тугоплавких соединений, оставшихся в расплаве.

Эффе15тивность образования микродис персных тугоплавких нитридов и окислов в жидком алюминии повышается введением в расплав нитридообразующих элементов одним из известных способов, например, введением лигатуры. Наиболее предпочтительны такие элементы как хром, титан, ванадий и т.д образующие с атомарным азотом микровключения прочных тугоплавких соединений, а именно нитридов соответствующих элементов, которые становятся дополнительными центрами кристаллизации, в процессе затвердевания изме льчают матрицу сплайа и значительно увеличивают механические свойства отливок.

Дополнительное увеличение механических свойств отливок у технических алюминиевых сплавов достигается путем уменьшения вредного влияния фаз cf(Al-Si.Fe) и 0(AE.Si-Fe).

Пример . Производят обработку сплавов марки продувкой азотом, азотом под слоем флюса, закисью азота, одновременной продувкой закисью азота и аргона. Проводят также плавки с предварительным легированием титаном и ванадием (0,38 Ti+0,). Определяют содержание водорода в расплаве и отливают в кокиль образцы для определения механических свойств по ГОСТ 2685-75.

Изготавливают также шлифы для проведения рентгеноструктурного анализа на рентгеновской установке Дрон-2.

Полученные данные показывают, что осуществление предлагаемого способа рафинирования алюминиевых сплавов позволяет улучшить механические свойства: предел прочности на 11-22, относительное удлинение на , твердость на в сырых образцах и на 7-20, 16-37 1+-22% соответственно в термообработанных.

При рентгеноструктурном и металлографическом анализе обнаружены микровключения нитридов алюминия титана, ванадия и железа с поперечным размером 0,,5 мкм, модифицирующих структуру подобно натрию, содержание водорода в расплаве уменьшается практически вдвое.

Таким образом, предлагаемый способ рафинирования алюминиевых сплавов позволяет резко повысить механические свойства и плотность отливок и может использоваться для производства тяжелонагруженных отливок.

Формула изобретения

1.Способ обработки расплава алюминия и его сплавов, включающий продувку расплава под слоем флюса азотсодержащим газом, отличающис я тем, что, с целью повышения механических свойств отливок, в качестве азотсодержащего газа используют закись азота.

2.Способ по п.1,отличающий с я тем, что расплав продувают смесью закиси азота и нейтрального газа.

3.Способ по пп.1и2,отличающийся тем, что перед про5 .939578 , 6

дувкой в расплав вводят нитридстобразу 1. Альтман М,Б. и др. Плавка и ющие элементы.литье легких сплавов. М., МеталлурИсточники информации,2. Патент ФРГ № ,

принятые во внимание при экспертизе 5 - С 22 В 21/06, 1971.

гия, 1969, с.288.