комплексный модификатор для заэвтектических силуминов

Классы МПК:C22C21/04 модифицированные алюминиево-кремниевые сплавы 
C22C32/00 Цветные сплавы, содержащие от 5% до 50% по массе оксидов, карбидов, боридов, нитридов, силицидов или других соединений металлов, например оксинитридов, сульфидов, добавляемых в эти сплавы или образуемых в них
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-13
публикация патента:

Изобретение относится области цветной металлургии, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов. Модификатор для обработки расплава заэвтектических силуминов содержит, мас.%: фосфористая медь - 0,5-2,0, интерметаллид титана Аl3 Тi - 0,5-2,0, алюминий - остальное. Применение данного состава модификатора позволяет снизить коэффициент линейного расширения деталей из алюминиевых заэвтектических сплавов, работающих при высоких термических нагрузках, за счет измельчения кристаллов первичного кремния и таким образом обеспечить получение отливок высокого качества. 1 табл.

Формула изобретения

Комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, содержащий фосфористую медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит интерметаллид титана Аl3Тi при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

фосфористая медь0,5-2,0
интерметаллид титана Al3 Ti0,5-2,0
алюминийостальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий литьем, в частности к модифицированию заэвтектических силуминов.

Известно использование фосфора и его соединений для модифицирования структуры заэвтектических силуминов. Однако применение фосфора связано с опасностью выброса жидкого металла и возможностью получения перемодифицированной структуры. Кроме того, для получения эффекта модифицирования необходимы большой перегрев и длительная выдержка после введения фосфора. В последнее время для модифицирования применяют фосфористую медь (8-10% фосфора). Фосфор образует с алюминием фосфид, частицы которого являются центрами кристаллизации первичного кремния и измельчают его выделения. Количество модификатора устанавливается исходя из того, что в сплаве содержание фосфора должно составлять 0,05-0,1%, так как при таком количестве фосфора создается наибольший эффект модифицирования.

/Современные способы модифицирования заэвтектических силуминов. Иванов Д.П. Сборник трудов молодых ученых Рыбинской государственной авиационной технологической академии. Рыбинск: Изд-во РГА-ТА. 2001, с.24-26. Рус./

Наиболее близким по сущности к заявленному является модификатор, используемый при способе обработки расплава заэвтектических силуминов смесью фосфористой меди, борной кислоты и оксидов железа и никеля в количестве 0,4-2,0%, 0,1-0,15%, 0,2-2,0% и 0,2-2,0% от массы расплава, который позволяет измельчать кристаллы первичного кремния (патент РФ № 2102514, МПК С22С 32/00, опубликованный 20.01.1998). Однако уровень измельчения первичного кремния недостаточен, что ведет к незначительному изменению такого свойства, как линейное расширение при термических нагрузках

Задачей предлагаемого изобретения является создание комплексного модификатора для заэвтектических силуминов с целью измельчения структуры первичного кремния, для того чтобы уменьшить коэффициент линейного расширения деталей, работающих при термических нагрузках.

Поставленная задача достигается тем, что модификатор для обработки расплава заэвтектических силуминов, включающий в свой состав фосфористую медь, дополнительно содержит интерметаллид титана Al3 Ti при следующем соотношении компонентов: фосфористая медь - 0,5-2,0%; интерметаллид титана Al3Ti - 0,5-2,0%; алюминий - остальное.

Использование фосфористой меди и интерметаллида Al3Ti позволяет получить в структуре отливок значительно более мелкие кристаллы первичного кремния, равномерно распределенные по сечению слитка. Это связано с тем, что интерметаллиды Al 3Ti образуют дополнительные многочисленные центры кристаллизации, а присутствие фосфора их стабилизирует, в результате чего первичный кремний кристаллизуется в виде небольших компактных многогранников, равномерно распределенных по матрице сплава. Такое измельчение структуры заэвтектических силуминов приводит к снижению коэффициента линейного расширения деталей, работающих при высоких термических нагрузках, и повышению их прочностных характеристик.

С целью выбора оптимального состава модификатора был проведен ряд сравнительных испытаний, в которых были взяты различные составы модификаторов таблице.

Во время первого испытания определили влияние времени выдержки расплава на размер первичного кремния в заэвтектическом силумине марки АК18, обработав его модификатором, содержащим 0,5%CuP+0,5%Al3Ti. Средний размер первичного кремния в контрольном образце составлял 69 микрон. Через 5 минут после модифицирования снизился рост кристаллов кремния, средний размер зерна составил 41 микрон. Через 15 минут средний размер зерен снизился до 21 микрон. Впоследствии он достиг 16 мкм. Через 105 минут после модифицирования средний размер зерен увеличился до 20 микрон, и через 135 мин средний размер зерна достиг 36 мкм.

Аналогичные испытания были проведены с другими составами модификатора, представленными в таблице, и была выявлена зависимость, что с увеличением концентрации модификатора уменьшается коэффициент линейного расширения, особенно при высоких температурах. Эффект наступает сразу после модифицирования и длится продолжительное количество времени. Даже через 1,0-1,5 часа сохраняется пик модифицирования. Средний размер зерна достигает 11 микрон.

Таким образом, введение в расплав заэвтектического силумина модификатора, содержащего фосфористую медь и интерметаллид титана Al3Ti значительно уменьшает размер первичного кремния и уменьшают коэффициент линейного расширения, что особенно важно для деталей, работающих под высокими нагрузками при повышенных температурах.

Испытания комплексного модификатора показали, что при концентрации менее 0,5%CuP+0,5%Al3 Ti эффект модифицирования кратковременный и малоэффективный. При введении комплексного модификатора более 2%CuP+2%Al3 Ti не дает заметного измельчения включений первичного кремния в заэвтектическом силумине.

Состав модификатора, %мас. Время выдержки, минРазмер зерна первичного кремния, мкмКоэффициент линейного расширения
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 Температура испытания, °C комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 ×10-6, 1/К
Контрольный образец АК1869 20-20018,0-18,5
0,5%CuP+0,5%Al3Ti5 4120-20016,5-16,8
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 3021 20-20016,1-16,5
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 7516 20-20016,1-16,5
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 10520 20-20016,1-16,5
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 13536 20-20016,5-16,8
Контрольный образец АК18 6420-200 18,0-18,5
l%CuP+l%Al3 Ti537 20-20016,5-16,8
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 3011 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 7511 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 10513 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 13519 20-20016,1-16,5
Контрольный образец АК18 7020-200 18,0-18,5
l,5%CuP+l,5%Al 3Ti527 20-20016,5-16,8
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 4513 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 7511 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 13514 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 16518 20-20016,1-16,5
Контрольный образец АК18 6520-200 18,0-18,5
2%CuP+2%Al3 Ti521 20-20016,5-16,8
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 4512 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 7511 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 13512 20-20015,7-16,1
комплексный модификатор для заэвтектических силуминов, патент № 2492259 16516 20-20016,1-16,5

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2492259

patent-2492259.pdf

Класс C22C21/04 модифицированные алюминиево-кремниевые сплавы 

антифрикционный сплав на основе алюминия -  патент 2504595 (20.01.2014)
литейный сплав на основе алюминия -  патент 2490351 (20.08.2013)
способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов -  патент 2486269 (27.06.2013)
ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты) -  патент 2478136 (27.03.2013)
способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов -  патент 2475334 (20.02.2013)
жаропрочный алюминиевый сплав -  патент 2458171 (10.08.2012)
припой для пайки алюминия и его сплавов -  патент 2441736 (10.02.2012)
литейный алюминиевый сплав-(экономнолегированный высокопрочный силумин) -  патент 2441091 (27.01.2012)
способ модифицирования доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов -  патент 2430176 (27.09.2011)
литейный сплав на основе алюминия -  патент 2415193 (27.03.2011)

Класс C22C32/00 Цветные сплавы, содержащие от 5% до 50% по массе оксидов, карбидов, боридов, нитридов, силицидов или других соединений металлов, например оксинитридов, сульфидов, добавляемых в эти сплавы или образуемых в них

литой композиционный сплав и способ его получения -  патент 2492261 (10.09.2013)
шихта для получения композита на основе алюминия для получения водорода -  патент 2478726 (10.04.2013)
легированный вольфрам, полученный химическим осаждением из газовой фазы -  патент 2402625 (27.10.2010)
изготовление продукта из конструкционных металлических материалов, армированных карбидами -  патент 2283888 (20.09.2006)
композиционный материал -  патент 2216602 (20.11.2003)
композитный материал, способ его получения, излучающая тепло панель для полупроводникового прибора, полупроводниковый прибор (варианты), диэлектрическая панель и электростатическое поглощающее устройство -  патент 2198949 (20.02.2003)
шихта для получения пористого проницаемого материала -  патент 2186657 (10.08.2002)
твердый сплав для высокотемпературных подшипников -  патент 2183227 (10.06.2002)
порошковый материал для защитных наплавочных покрытий -  патент 2171309 (27.07.2001)
твердый сплав и способ его получения -  патент 2165473 (20.04.2001)
Наверх