Модифікатор алюмінієвих сплавів

Модифікатор алюмінієвих сплавів, що містить сірку, карбонат натрію, карбонат стронцію, карбід 3 що запропоноване технічне рішення задовольняє критерію "винахідницький рівень". Присутня в складі модифікатора сірка має низький коефіцієнт розподілу в кремнії та обмежену розчинність в рідкому алюмінії, забезпечує сильний рафінувальний вплив на розплав внаслідок утворення значної кількості парів сірки, що інтенсивно барботують розплав та ефективно видаляють неметалеві вкраплення, розчинений водень за адсорбційним і флотаційним механізмами. Також сірка є поверхнево-активним елементом, який забезпечує зміну типу хімічного зв'язку залізовмісних фаз з ковалентного на металевий ненаправлений, що в решті-решт, приводить до утворення залізовмісних фаз компактної форми. Наявність 10-20% Na2CO3 та 15-20% SrCO3 викликає зменшення швидкості окислення сірки, подрібнення пухирів пароподібної сірки, а отже, і більш інтенсивне модифікування та рафінування алюмінієвих сплавів. Введення натрію та стронцію в розплав у вигляді карбонатів замість хлористих та фтористих сполук сприяє зменшенню забруднення довкілля, покращенню санітарно-гігієнічних умов праці. Карбонати натрію та стронцію дисоціюють з утворенням вуглекислого газу та оксидів, які в подальшому відновлюються розплавом. При проходженні пухирів вуглекислого газу через розплав відбувається барботаж розплаву та додаткове рафінування сплавів від неметалевих вкраплень та розчинених газів. Вплив карбонатів Na2CO3 та SrCO3 є аналогічним до дії чистих металів. Натрій як поверхневоактивний елемент в рідкому алюмінії та інактивний в рідкому кремнії, зменшує поверхневу енергію на міжфазній межі, ускладнює зростання кристалів кремнію внаслідок адсорбції натрію на поверхні кристалів, знижує термічну стійкість мікрогетерогенного стану розплаву. Ця обставина збільшує переохолодження на фронті кристалізації, і відповідно, підвищує дисперсність евтектики. Спільне модифікування алюмінієвих сплавів натрієм та стронцієм забезпечує усунення "інкубаційного періоду", властивого для модифікування стронцієм, а в порівнянні з модифікуванням натрієм, суттєво збільшує тривалість модифікувального ефекту. На подрібнення структури обидва зазначені елементи впливають адитивно. Вміст сполук Na2CO3 та SrCO3 обмежується для уникнення високої пористості та газонасиченості матеріалу. Використання 10-20% ультрадисперсного карбіду кремнію як додаткових центрів кристалізації підвищує показники міцності та пластичності, що пов'язано із рівномірним розподілом частинок SiC за перетином відливки внаслідок дії пухирів газоподібної сірки та вуглекислого газу. Основна маса 42653 4 частинок SiC виштовхується фронтом кристалізації в рідку фазу, накопичується перед фронтом кристалізації та забезпечує переохолодження, збільшення кількості і зменшення розмірів, а також зміну форми евтектичних складових алюмінієвого сплаву. Присутність 3-8% Ті викликає утворення дисперсних частинок Аl3Ті, що рівномірно розподіляються в об'ємі розплаву, відіграють роль додаткових центрів кристалізації, значно подрібнюють зерна алюмінієвого твердого розчину. Внаслідок значного зростання міжзеренної поверхні відбувається подрібнення виділень вторинних фаз, збільшення рівномірності розподілу останніх за об'ємом. Наявність 0,5-2% сріблястого графіту в присутності титану забезпечує отримання додаткових центрів зародкоутворення у вигляді сполуки ТіС, що підвищує ступінь подрібнення структурних складових та сприяє збільшенню рівня механічних властивостей алюмінієвих сплавів. Використання елементів-модифікаторів як І, так і II роду, підвищує ефективність дії комплексного модифікатора в цілому. Таким чином, у порівнянні з прототипом, запропоноване технічне рішення містить вищевказані істотні відмінності та відповідає критерію "новизна". Експериментальну перевірку дії модифікатора (прототипу за патентом №32929 та запропонованого) проводили в процесі плавлення сплаву АК8МЗ в печі опору. З метою більш технологічного введення модифікатора до розплаву, методом пресування були виготовлені таблетизовані брикети певної ваги, що дозволило швидко підібрати необхідну кількість модифікатора із розрахунку 0,05% від маси розплаву. Така технологічна схема застосування показала високу ефективність при подальшому використанні. В рідкому металі, який знаходився в шамотному тигелі, при температурі 730±10°С за допомогою пристосування, відомого як “дзвоник”, вводили присадки модифікатора та витримували метал в тигелі при температурі 730±10°С протягом 0; 30; 60; 90; 120 хвилин. Після проведення модифікування, згідно вимог ДСТУ 2839-94 (ГОСТ 1583-93), відливали зразки для випробувань механічних властивостей та аналізу мікроструктури (таблиця). Результати досліджень вказують, що склад модифікатора, який заявляється, у порівнянні з відомим, забезпечує триваліший модифікувальний ефект та дрібнодисперснішу структуру, а в зв'язку зі значною спадковістю алюмінієвих сплавів дозволяє отримувати та зберігати вищий рівень механічних властивостей алюмінієвих сплавів при наступних технологічних переробленнях. 5 42653 6 Таблиця Результати порівняльних досліджень Час після модифікування, хвилин 0 sB, МПа 182 188 Властивості вторинного сплаву АК8МЗ (литий стан) КС, кДж/м2 d, мкм d,% 14 , 10 - 12 67 1,6 6 - 10 72 30 176 185 1,4 16 , 65 71 10 - 12 6 - 10 60 168 180 12 , 1,4 62 68 12 - 14 8 - 12 90 157 173 12 , 1,4 61 65 12 - 14 8 - 12 120 149 165 1,1 12 , 59 63 14 - 20 8 - 14 Примітка: у чисельнику значення показників отримані при використанні модифікатора за патентом №32929; у знаменнику - при використанні модифікатора, що заявляється; d - відстань між осями другого порядку дендритів a-твердого розчину кремнію в алюмінії. Виходячи із вищезазначеного, можна зробити висновок, що технічне рішення, яке пропонується, Комп’ютерна верстка C.Чулій може бути використано в техніці та задовольняє критерію "промислове застосування". Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601