Модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів

Модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів, що містить сірку, карбонат натрію, ульт 3 Саме сукупність цих компонентів та їх співвідношення забезпечують досягнення нового технічного результату - збільшення тривалості та ступеня модифікування алюмінієвих сплавів та забезпечення високого рівня механічних властивостей протягом більш тривалого часу за рахунок отримання модифікованої та упорядкованої структури з низьким балом пористості. Присутність 10-20% Na2CO3 та 5-10% К2СО3 знижує швидкість окислення сірки, та сприяє подрібненню пухирів пароподібної сірки, що збільшує поверхню розподілу між розплавом та газовою фазою і забезпечує більш високий рівень модифікування та рафінування. Крім того, у розплаві відбувається дисоціація Na2CO3 та К2СО3 з виділенням вуглекислого газу, пухирі якого, проходячи через розплав, також сприяють підвищенню рівня рафінування сплавів від неметалевих включень та розчинених газів. Наявність одночасно з'єднань натрію та калію за рахунок комплексної дії забезпечує більш високу ступінь модифікування евтектичного кремнію в силумінах і сприяє збільшенню часу знаходження сплаву в модифікованому стані. Заміна сполуки SrCO3 на К2СО3 є доцільною тому, що стронцій має значно більшу вартість та сприяє підвищенню газової шпаристості, що не є сприйнятливим при застосуванні кокілей у зв'язку з відсутністю у них газо проникливості. Компоненти сірка та сполуки натрію та калію сумісні як модифікатори алюмінієвих сплавів, тому використання Na2CO3 та К2СО3 є доцільним у складі модифікатора та підвищує його ефективність в цілому. Присутність 12-20% SiC забезпечує достатню кількість дрібнодисперсних центрів кристалізації, що сприяє зменшенню довжини дендритів за осями першого порядку до 3 разів та підвищенню їх кількості на одиниці площі шліфа в 1,8...2 рази. Також забезпечується подрібнення основних структурних складових сплавів та зв'язування домішок у частки компактної форми. Такі зміни забезпечують упорядкування структури алюмінієвих сплавів та підвищують рівень механічних властивостей. Заміна у складі модифікувального комплексу електролітичного титану на гексафторотитанат калію у кількості 10-20% забезпечує, при дисоціації з'єднання K2TiF6 у розплаві, підвищення ефективності модифікування евтектики за рахунок калію, α - твердого розчину кремнію в алюмінії за рахунок атомарного титану, який є більш активним ніж електролітичний титан і котрий утворює значну кількість додаткових центрів кристалізації у вигляді тугоплавких і дрібнодисперсних інтерметалідів ТіАl3. Підвищення рафінуючої дії комплекса досягається проходженням крізь розплав фтору. Сучасними дослідженнями встановлено, що бор значно знижує енергію взаємодії атомів крем 46094 4 нію в гратці, що забезпечує отримання модифікованих структур евтектичного та первинного кремнію, а також підвищує термостабільність отриманих структур за рахунок зміщення температур фазових перетворень в область більш високих температур на 50-200°С. Також присутність тетрафтороборату калію (KBF4) у кількості 5-10% забезпечує утворення на поверхні розплаву захисної плівки та вилучення твердих часток неметалевих включень і частково розчинених газів. Наявність цього компоненту у комплексі, разом з карбонатами та фторидами, сприяє адсорбції шлакових включень та одночасному вилученню із сплаву водню, який утворює з оксидом алюмінію комплексне з'єднання Аl2О3-Н2. Тому присутність з'єднання тетрафтороборату калію (KBF4) є доцільним та у сукупності з іншими компонентами, завдяки їх комплексній дії, забезпечує високу ступінь рафінування, тривалий модифікувальний ефект і високий рівень механічних властивостей. Сірка забезпечує комплексний вплив на алюмінієві сплави. Після занурення сірки у розплав, утворюється велика кількість газоподібного продукту, який у вигляді пухирів рафінує розплав. При цьому також забезпечується зміна морфології фаз, що містять залізо, з пластинчастої на більш компактну - глобулярну або у вигляді китайських знаків. Ця комплексна дія забезпечує підвищення якості та механічних властивостей сплавів. Для експериментальної перевірки дії комплексу, який заявляється, з метою його більш технологічного вводу до розплаву, методом пресування були виготовлені таблетизовані брикети певної ваги. Це дало змогу швидко підбирати необхідну кількість комплексу із розрахунку 0,03-0,05% від маси розплаву. Така технологічна схема застосування показала високу ефективність при подальшому використанні. До розплаву комплекс вводили за допомогою пристосування, яка має назву „дзвоник". Температура оброблення розплаву становила 720...750°С. Після проведення оброблення, згідно вимог ДСТУ 2839-94 (ГОСТ 1583-93), виготовляли зразки для випробувань та визначення механічних властивостей, а також визначали тривалість модифікувального ефекту за зниженням рівня механічних властивостей протягом визначеного часу. Також для порівняльних випробувань був виготовлений модифікатор згідно патенту України №32929. Були проведені порівняльні дослідження і випробування вторинного алюмінієвого сплаву АЛ25, обробленого комплексом, який заявляється та складом за патентом №32929 (таблиця). Сплав АЛ25, призначений для виготовлення поршнів, був отриманий із шихти, яка на 100% складалася із стружки, що була забруднена підвищеним вмістом заліза та мастильно-охолоджувальною рідиною. 5 46094 6 Таблиця Результати порівняльних досліджень Час після оброблення, хвилин 0 30 60 90 120 Властивості вторинного сплаву АЛ25 (термічне оброблення за режимом ТІ) Бал пористості за σВ, МПа δ, % ДСТУ 2839-94 (ГОСТ 1583-93) 161 1,0 2...1 193 1,2 1...0 155 0,9 2...1 186 1,2 1...0 151 0,9 3...2 178 1,0 1...0 146 0,8 3...2 172 1,0 1...0 141 0,7 3...2 167 1,0 1...0 Примітка: у чисельнику значення показників отримані при використанні модифікатора за патентом №32929; у знаменнику - після використання комплексу, що заявляється. Результати досліджень вказують, що склад модифікувального комплексу, який заявляється, у порівнянні з відомим, забезпечує більш тривалу модифікувальну і рафінувальну дію. З урахуванням високої спадковості алюмінієвих сплавів, забезпечення тривалого модифікувального ефекту, Комп’ютерна верстка Л. Купенко який дозволяє отримувати та зберігати високий рівень механічних властивостей на етапі їх виготовлення, забезпечить оптимальний комплекс механічних властивостей та якості сплавів при всіх наступних технологічних переробленнях. Виходячи з вищевикладеного, можна зробити висновок про те, що пропоноване технічне рішення є промислово придатним, бо може використовуватися у промисловості. 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