ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения модификатора для алюминиевых сплавов

Классы МПК:B22F3/20 выдавливанием (экструзией)
C22C1/03 с применением лигатур
B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-06-25
публикация патента:

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание порошка носителя с ультрадисперсным модифицирующим порошком в планетарной мельнице и прессование полученной композиции. В качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используют композицию порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF 6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, с размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используют порошок меди с размером частиц менее 180 мкм в соотношении медь:ультрадисперсный порошок=9:1. Изобретение позволяет изготавливать прутки, содержащие 10% ультрадисперсной модифицирующей композиции, при этом использование модификатора при модифицировании алюминиевых сплавов позволяет измельчать дендриты способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -А1 в 2,4 раза для повышения механических свойств сплава. 1 табл., 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2528598

способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению модификатора для обработки алюминиевых сплавов.

Из существующего уровня техники известен следующий способ изготовления лигатур на основе алюминия (патент № 2190682 РФ, опубл. 10.10.2002). При изготовлении лигатур с алюминиевой матрицей, содержащих 40-80% тугоплавких частиц, помещают частицы в форму для пропитки и заливают жидким алюминием. При этом частицы и алюминий нагревают до разных температур. Алюминий нагревают до температуры, превышающей температуру его плавления не больше, чем на 5-10°C, а частицы, находящиеся в форме, нагревают до пороговой температуры, значительно превышающей температуру жидкого алюминия и зависящей от удельной поверхности частиц и поверхностного натяжения алюминия. Превышение температуры нагрева частиц над температурой нагрева алюминия позволяет преодолеть капиллярное противодавление, улучшить смачиваемость всех частиц и, как следствие, предотвращает получение лигатуры, содержащей значительное количество непропитанных частиц, которые всплывают на поверхность и уходят в шлак.

Данный способ предусматривает применение дополнительного энергоемкого оборудования для нагрева тугоплавких частиц карбида кремния (SiC). Невозможно получение лигатур с расчетным содержанием тугоплавких частиц за счет окисления и всплытия в шлак непропитанных частиц.

Известен «Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор» (патент № 2110597 РФ, опубл. 10.05.1998). Предлагаемый способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор предусматривает загрузку чушкового алюминия, его расплавления и нагревают до температуры 770°C, затем вводят бор из расчета получения в лигатуре содержания бора 1%. После введения и окончания реакции восстановления бора вводят губчатый титан из расчета получения в лигатуре 5%, затем расплав перемешивают для усреднения химического состава, снимают шлак и производят разливку. Из лигатурных слитков прессованием получают пруток диаметром 9-10 мм.

Недостатком известного способа является использование дополнительной операции прессования для получения прутка, неравномерность распределения боридов по сечению прутка. Данная лигатура не оказывает существенного модифицирующего эффекта при введении в литейные силумины.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов» (патент № 2475334 РФ, опубл. 20.02.2013), который включает получение модификатора в виде прутка путем смешивания алюминиевого порошка с размером частиц 0,5-0,7 мм и ультрадисперсного порошка нитрида титана со средним размером частиц порядка 40 нм, полученного методом плазмохимического синтеза в планетарной мельнице в течение 5 минут при 400 об/мин и прессования полученной композиции в пруток.

Недостатками данного технического решения являются: высокая энергоемкость способа получения порошка нитрида титана; дорогое и сложное оборудование; особые условий хранения порошка в связи с его способностью к окислению на воздухе.

Технический результат заключается в разработке способа получения модификатора с наименьшими затратами с высоким содержанием ультрадисперсного порошка, повышении времени действия (живучести) модификатора и в повышении физико-механических свойств алюминиевых сплавов.

Технический результат достигается тем, что выполняют смешивание порошка носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессования полученной композиции, при этом в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется композиция порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N 4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3 АlF6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используется медь с размером частиц менее 180 мкм в соотношении Сu: ультрадисперсный порошок 9:1.

В качестве ультрадисперсного модификатора была выбрана композиция порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия со средним размером частиц 70-100 нм, полученные по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-А3). Данный способ получения порошков позволяет получить карбид кремния способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификации, который предположительно должен хорошо смачиваться расплавом алюминия.

Состав композиции порошков выбран на основе следующих данных. Карбид кремния согласно правила Данкова-Конобеевского (принцип размерно-структурного соответствия) имеет тип и параметры кристаллической решетки, близкие кристаллической решетки способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -А1. Кристаллические решетки карбида кремния способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификации и алюминия относятся к одному типу (кубическая гранецентрированная), а параметры кристаллической решетки карбида кремния способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификации (а=4,3596 Å) и алюминия (а=4,0413 Å) достаточно близки. Расхождения в параметрах кристаллической решетки составляют ~7,9%. Входящий в состав Nа3АlF6 является давно известным и общепринятым афинирующее-модифицирующим реагентом для алюминиевых сплавов.

Медь, входящая в состав модификатора (псевдолигатуры), выбрана с учетом ее высокой плотности (8,2 г/см3) по отношению к алюминиевому расплаву (~2,4 г/см3) и служит носителем композиции порошков на основе карбида кремния. Кроме того, медь, входящая в состав модификатора, служит в качестве микролегирующего компонента для алюминиевого сплава.

Пример выполнения способа.

Полученная по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза композиция ультрадисперсных порошков карбида кремния, нитрида кремния и гексафторалюмината натрия размером 70-100 нм предварительно смешивали с порошком меди размером менее 180 мкм в соотношении 9:1, загружали в стакан планетарной мельницы и приводили ее в действие на 2 мин при 1500 об/мин. Полученную композицию прессовали в прутки диаметром 10 мм при усилии прессования 4,84 т (40 атм). В результате получали прутки, содержащие 8-12% ультрадисперсной модифицирующей композиции.

Эффективность модификатора оценивали при модифицировании промышленного алюминиевого сплава АК6М2 по ГОСТ 1583-2003 (таблица 1).

На рисунке 1 - Микроструктуру сплава АК6М2: а, б - без модифицирования; в, г - модифицирование лигатурой CuSiC10 из расчета 0,02%(SiC+Si3N4 +Na3AlF6) от массы плавки.

Таблица 1
Размеры фазовых составляющих сплава АК6М2
Вид обработкиПараметры способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -А1Параметры Si э
Средний размер, мкм Количество, шт/мм2 Средний размер, мкмКоличество шт/мм 2
Без модифицирования 54,1367 13,61240
Модифицирование псевдолигатурой CuSiC10 (0,02%(SiC+Si 3N4+Na3AlF6)) 22,118053,9 9360

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, включающий смешивание порошка носителя и ультрадисперсного модифицирующего порошка в планетарной мельнице и прессование полученной композиции, отличающийся тем, что в качестве ультрадисперсного модифицирующего порошка используется композиция порошков карбида кремния (SiC) - 50÷70%, нитрида кремния (Si3N4) - 20÷30%, гексафторалюмината натрия (Nа3АlF 6) - 10÷20%, полученных по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, с размерами частиц 70-100 нм, при этом карбид кремния имеет способ получения модификатора для алюминиевых сплавов, патент № 2528598 -модификацию, а в качестве носителя ультрадисперсного порошка используется порошок меди с размером частиц менее 180 мкм в соотношении медь:ультрадисперсный порошок=9:1.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2528598

patent-2528598.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B22F3/20 выдавливанием (экструзией)

Патенты РФ в классе B22F3/20:
пресс-инструмент для проходного прессования порошковых материалов -  патент 2529329 (27.09.2014)
способ получения композиционного материала -  патент 2509818 (20.03.2014)
способ получения контактных вставок троллейбусов -  патент 2508177 (27.02.2014)
способ получения модификатора для доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов -  патент 2475334 (20.02.2013)
способ экструзии термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы -  патент 2475333 (20.02.2013)
содержащие связующее термопластичные массы для изготовления металлических формованных изделий -  патент 2446031 (27.03.2012)
способ получения керамических изделий с наноразмерной структурой -  патент 2414991 (27.03.2011)
способ получения композиционного материала на металлической матрице, армированной квазикристаллами -  патент 2413781 (10.03.2011)
способ получения высокотемпературного металлического композиционного материала на основе интерметаллида молибдена -  патент 2410201 (27.01.2011)
разжимная пресс-шайба -  патент 2359769 (27.06.2009)

Класс C22C1/03 с применением лигатур

Патенты РФ в классе C22C1/03:
способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий -  патент 2518041 (10.06.2014)
способ получения лигатуры алюминий-скандий -  патент 2507291 (20.02.2014)
способ модифицирования сплавов на основе золота -  патент 2507284 (20.02.2014)
способ получения слитков из алюминиевых сплавов с недендритной структурой -  патент 2497966 (10.11.2013)
способ приготовления алюминиевого сплава -  патент 2497965 (10.11.2013)
способ получения серого чугуна -  патент 2489511 (10.08.2013)
способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов -  патент 2486269 (27.06.2013)
лигатура на основе алюминия для легирования металлов и сплавов металлов марганцем, способ получения лигатуры и ее использование -  патент 2464332 (20.10.2012)
способ получения сплава на основе алюминия системы al-pb -  патент 2454472 (27.06.2012)
высокопрочный алюминиевый сплав и способ его получения -  патент 2451097 (20.05.2012)

Класс B82Y40/00 Изготовление или обработка нано-структур

Патенты РФ в классе B82Y40/00:
светоизлучающий прибор и способ его изготовления -  патент 2528604 (20.09.2014)
способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками -  патент 2528032 (10.09.2014)
способ получения наноразмерных оксидов металлов из металлоорганических прекурсоров -  патент 2526552 (27.08.2014)
способ получения наночастиц серебра -  патент 2526390 (20.08.2014)
газовый датчик -  патент 2526225 (20.08.2014)
способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников -  патент 2526066 (20.08.2014)
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
способ получения сверхтвердого композиционного материала -  патент 2523477 (20.07.2014)
способ получения нанодисперсных порошков нитрида бора и диборида титана -  патент 2523471 (20.07.2014)


Наверх