способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья

Формула изобретения

Способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья, включающий плавление металлической шихты, легирование, рафинирование и модифицирование сплава углеродосодержащими веществами, отличающийся тем, что рафинирование сплава осуществляют посредством введения в его расплав циркония или титана в количестве 0,006-0,08% каждого от веса шихты, при этом рафинирование и модифицирование сплава осуществляют при температуре 740-760^oС, а в качестве углеродосодержащих веществ используют гексахлорэтан в количестве более 0,1% от веса шихты или магнезит в количестве более 0,4% от веса шихты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, авиационной и машиностроительной техники, а именно к приготовлению магниевых сплавов повышенной чистоты и коррозионной стойкости для фасонного литья.

Известен способ приготовления магниевых сплавов системы магний - алюминий - цинк - марганец в литейных цехах фасонного литья, включающий плавление металлической шихты, легирование, рафинирование сплава от примеси железа посредством введения в жидкий сплав при температуре 800-810^oС 0,7-0,8% марганца от веса шихты и последующего снижения температуры расплава до 680-700^oС и выстаивания [1].

Недостатком известного способа приготовления магниевого сплава является большие безвозвратные потери металла, высокие температуры процесса, повышенный расход энергии и длительность процесса.

Промышленное применение на металлургическом заводе нашел способ рафинирования магния и его сплавов от примесей железа посредством введения в жидкий металл низших хлоридов титана (титанового флюса)[2].

Недостатками этого способа рафинирования являются дополнительные энергетические и трудовые затраты на приготовление титанового флюса, токсичность процесса его приготовления (плавка хлористых солей с титановой губкой), токсичность процесса рафинирования магния и сплавов титановым флюсом и повышенные безвозвратные потери металла.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ приготовления в литейных цехах магниевого сплава МЛ5пч повышенной чистоты по примесям железа и кремния (Fe0,007%, Si0,08%), включающий плавление металлической шихты, легирование, рафинирование жидкого сплава флюсом от шлаков - окислов и модифицирование магнезитом в количестве до 0,4% от веса шихты [3].

Присутствие этих примесей в магниевом сплаве и деталях из него даже в таких малых количествах снижает их коррозионную стойкость в сравнении с более чистым сплавом по этим примесям. Недостатком способа - прототипа является увеличение содержания примесей железа и кремния в сплаве в процессе приготовления (плавки) его в печи с железным тиглем и использование в металлическую шихту уже загрязненных примесями возвратов собственного производства, в результате чего изначально чистая по примесям металлическая шихта из чушковых металлов металлургических заводов при плавке сплава загрязняется примесями железа и кремния, что снижает коррозионную стойкость приготовленного сплава и отлитых из него деталей. Так при приготовлении сплава МЛ5пч из чушкового МА8Цч содержание железа увеличивается с 0,003 до 0,007%, а кремния с 0,03 до 0,08%. К недостаткам способа - прототипа относятся также большой разброс механических свойств сплава и имеющий место брак по химическому составу и механическим свойствам.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа приготовления в литейных цехах магниевых сплавов повышенной по примесям чистоты посредством рафинирования жидких магниевых сплавов от примесей железа и кремния и, как следствие этого, повышение коррозионной стойкости сплава и деталей.

Эта техническая задача решается тем, что предложен способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья, включающий плавление металлической шихты, легирование, рафинирование и модифицирование сплава углеродосодержащими веществами, в котором рафинирование сплава осуществляется посредством введения в его расплав циркония или титана в количестве 0,006-0,08% каждого от веса шихты. При этом рафинирование и модифицирование сплава осуществляют при температуре 740-760^oС, а в качестве углеродосодержащих веществ используют гексахлорэтан в количестве более 0,1% от веса шихты или магнезит в количестве более 0,4% от веса шихты. Экспериментально и промышленным опытом использования в шихту готового чушкового сплава повышенной чистоты установлено, что даже небольшое содержание циркония и титана в приготовленном сплаве укрупняет его структуру (зерно) и этим снижает его механические свойства. Экспериментальными плавками показано, что ликвидировать сравнительно крупную структуру сплава возможно посредством введения в сплав дополнительного, по сравнению с прототипом, количества углеродосодержащих веществ, которое зависит от количества введенного в расплав циркония и титана.

Проведенными экспериментами и исследованиями установлено, что введение в жидкие сплавы небольших количеств (0,006-0,08%) от веса шихты титана или циркония и повышенного количества углеродосодержащих веществ позволяет получать сплавы и детали из них повышенной чистоты и коррозионной стойкости и стабильно хорошие механические свойства.

Примеры осуществления

Предлагаемый способ приготовления магниевого сплава для фасонного литья был опробован в лабораторных и промышленных условиях.

Пример 1

В тигельную печь емкостью 400 кг загружали 280 кг магния марки МГ96, расплавляли его и при температуре расплава 720^oС вводили 1 кг цинка и 24 кг алюминия (с учетом алюминия в лигатуре алюминий - марганец), после этого нагрели расплав до температуры 750^oС и ввели в него лигатуру алюминий - марганец (с учетом введения 0,5% марганца в сплав) и перемешали расплав. Затем ввели в него 0,007% циркония от веса шихты и перемешали расплав. Цирконий в сплав вводился из лигатуры магний - цирконий с содержанием циркония в ней 16%. При температуре расплава 740^oС провели его модифицирование введением 0,5% от веса шихты магнезита. Доводили температуру сплава до 760-770^oС и выстаивали его в течение 10-15 минут. Определяли химический состав приготовленного сплава и готовым сплавом заливали формы образцов и фасонных отливок.

Пример 2

Технология приготовления сплава аналогична примеру 1 за исключением того, что вместо циркония в жидкий сплав ввели 0,01% титана от веса шихты, а модифицирование проводили введением в расплав при температуре 760^oС 0,15% гексахлорэтана от веса шихты. Титан вводили в сплав лигатурой алюминий - титан.

Результаты исследований качественных характеристик магниевого сплава показывают, что применение предлагаемого способа приготовления магниевого сплава для фасонного литья в сравнении с известным способом - прототипом позволяет повысить в 2-6 раз чистоту сплава и деталей из него, в 2-4 раза их коррозионную стойкость и механические свойства в среднем на 6,4% по пределу прочности. Кроме этого, применение предлагаемого способа приготовления магниевого сплава в промышленности позволяет значительно снизить брак плавок сплава МЛ5пч по примесям, механическим свойствам, коррозионной стойкости, увеличить надежность эксплуатации изделий и продолжительность их ресурса.

Литература

1. Плавка и литье легких сплавов. М. Б. Альтман и др. Издательство "Металлургия". Москва, 1969 г., стр.347.

2. СССР а.с. 884309.

3. Плавка и литье легких сплавов. М. Б. Альтман и др. Издательство "Металлургия". Москва, 1969 г., стр.351.