Лігатура для одержання сплавів алюміній – графіт

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке лигатур для получения литого композиционного материала типа алюминиевый сплав - графит. Известна композициойная лигатура на основе Al-Si сплава с содержанием серебристого графита до 20%, изготовленная методом прямого замешивания. Недостатки: известная лигатура представляет собой механическую смесь алюминиевого сплава с графитом, поскольку графит не смачивается алюминием и при введении лигатуры в алюминиевый расплав алюминиевые частицы будут подниматься на поверхность так как графит имеет меньший удельный вес, чем алюминий. Лигатура содержит большое количество газов, которые попадают в лигатуру при замешивании графита. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является лигатура, содержащая алюминий и графит, металлизированный никелем от 75 до 25 мас. %, полученная методом пропитки. Известная лигатура представляет собой брикет, состоящий из частиц графита и никель-алюминидной интерметаллической фазы в алюминиевой матрице [2]. Недостатки: известная лигатура плохо растворяется в алюминиевом расплаве, из-за наличия интерметаллической фазы; не подлежит длительному хранению, т.к. обладает низкой коррозионной стойкостью. При контакте на границе графит-алюминий появляются частицы карбида алюминия (Аl4С3), что приводит в дальнейшем при хранении на открытом воздухе, к образованию оксида алюминия и связь графита с алюминием нарушается, при этом лигатура разрушается. Введение лигатуры в расплав при наличии в ней карбида и оксида алюминия значительно снижает механические свойства и коррозионную стойкость алюминиевого сплава. В основу изобретения поставлена задача создания лигатуры для получения сплавов алюминий-графит, которая позволила бы увеличить скорость растворения лигатуры и повысить коррозионную стойкость сплавов за счет добавления в нее меди и кремния в определенном соотношении компонентов. Поставленная задача решается тем, что в лигатуре, содержащей частицы графита и никель, согласно изобретению, дополнительно вводят медь и кремний, причем, частицы графита металлизированы молибденом при следующем соотношении компонентов, мас. %: Кремний Никель Частицы графита металлизированные молибденом Медь 8-16 6-14 5-30 40-81 Дополнительное введение в состав лигатуры меди связано с тем, что металлизированный молибденом графит, хорошо смачивается медью, в вакууме или неокислительной атмосфере, покрытие практически не растворяется в меди, а частицы хорошо распределяются по всему объему матрицы. Кроме того, медь не является карбидообразующим элементом. Кремний введен в состав лигатуры для снижения температуры плавления, что приводит к улучшению растворения лигатуры в алюминии и упрощает процесс получения лигатуры. Наличие кремния способствуе т облегчению дробления лигатуры. Металлизация графита позволяет значительно улучшить смачивание графита матрицей, кроме того покрытие практически не растворяется в меди и при введении лигатуры в расплав алюминия частицы - графита имеют барьерный слой, препятствующий образованию карбидов алюминия. Совместное содержание кремния, никеля и меди, их вер хние и нижние пределы подобраны таким образом, чтобы они образовывали эвтектический сплав. Эвтектика имеет низкую температуру, что благоприятно влияет на растворение лигатуры в расплаве алюминия; упрощает и снижает энергетические затраты на пропитку графита, металлизированного молибденом. Снижение или увеличение одного или нескольких элементов от указанных пределов приводит к увеличению температуры плавления лигатуры, что снижает скорость ее растворения в алюминиевом расплаве. Пример конкретного выполнения. Лигатуру получали в лаборатории ИПЛ в вакуумной печи ЭСШВЛ в алундовом тигле емкостью 0,5 кг. Технологические параметры получения лигатуры: Температура, °С Давление, ммрт.ст. Время выдержки, мин 880 - 920 10-2 - 10 -3 10-15 После охлаждения, лигатур у дробили до фракции от 5 до 50 мм. В качестве исследуемого сплава выбрали алюминиевый сплав типа АЛ25. Для этой цели проводили плавки в печи сопротивления емкостью 10 кг. В алюминий при температуре 680 720°С добавляли недостающие легирующие элементы, а затем растворяли лигатуру из расчета получения графита в сплаве от 1 до 5% по массе. Химические составы лигатур и скорости их растворения приведены в табл. 1. Коррозионную стойкость проверяли на сплаве АЛ25 с содержанием графита от 1 до 5% по массе. Графит вводили с помощью известной лигатуры и предлагаемой. Так, как коррозионная стойкость полученных сплавов в основном зависит от содержания карбидов алюминия в сплаве, увеличение количества которых приводит к резкому ухудшению коррозионной стойкости, поэтому коррозионная стойкость оценивалась по количеству карбидов в сплавах. Анализ на карбид алюминия проводили газовохроматографическим методом по метану, выделяемому в процессе разложения навески сплава водным раствором гидроокиси натрия. Результаты исследований приведены в табл. 2. Как видно из табл. 1 и 2 предлагаемая лигатура растворяется в 2 - 2,5 раза быстрее, а сплавы полученные с помощью этой лигатуры имеют высокую коррозионную стойкость.