Таблетований комплексний модифікатор для обробки алюмінієвих сплавів

Реферат: Таблетований комплексний модифікатор для обробки алюмінієвих сплавів містить суміш нанодисперсного порошку карбіду кремнію з розміром частинок 0,01-1,00 мкм та алюмінієвого порошку. Додатково містить нанодисперсний порошок карбонітриду титану з розміром частинок 0,01-1,00 мкм. UA 71677 U (54) ТАБЛЕТОВАНИЙ КОМПЛЕКСНИЙ МОДИФІКАТОР ДЛЯ ОБРОБКИ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ UA 71677 U UA 71677 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до лиття алюмінієвих сплавів і призначена для використання в металургійній галузі при виготовленні виливків з алюмінієвих сплавів. Відомо застосування як модифікування дисперсних і нанодисперсних порошків тугоплавких карбідів [1], боридів [2] та карбонітридів металів [3]. Основними недоліками зазначених модифікаторів є насичення алюмінієвих сплавів залізом, що знижує пластичність і корозійну стійкість сплавів та не дозволяє досягти необхідних характеристик міцності при модифікуванні алюмінієвих сплавів. Найбільш близьким за технічною суттю і досягнутому результату до запропонованого є "Склад для модифікування алюмінієвих сплавів" [4]. Зазначений склад для модифікування алюмінієвих сплавів містить карбід кремнію з розміром частинок 0,01-1,0 мкм та порошок алюмінію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: карбід кремнію 24-26 алюміній решта. Однак зазначений склад модифікатора алюмінієвих сплавів не дозволяє досягти необхідних технологічних характеристик, у тому числі зварюваність, а також характеристик міцності модифікованих алюмінієвих сплавів. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення комплексу фізико-механічних та технологічних властивостей шляхом введення комплексного модифікатора, що забезпечує подрібнення структури алюмінієвих сплавів. Поставлена задача вирішується тим, що в таблетований комплексний модифікатор для обробки алюмінієвих сплавів, що містить суміш нанодисперсного порошку карбіду кремнію з розміром частинок 0,01-1,00 мкм та алюмінієвого порошку і, згідно з корисною моделлю, він додатково містить нанодисперсний порошок карбонітриду титану з розміром частинок 0,01-1,00 мкм. Розроблений модифікатор має вищу температуру кристалізації ніж розплав, тому його компоненти є центрами кристалізації, що веде до подрібнення структури. Нанодисперсні порошки карбонітриду титану, карбіду кремнію та алюмінієвий порошок мають наступне співвідношення компонентів, мас. %: карбід кремнію 40-50 карбонітрид титану 10-20 алюміній решта. Як карбід кремнію може бути використаний порошок нанодисперсного карбіду кремнію з розміром частинок 0,01-1,00 мкм [5]. Як карбонітрид титану може бути використаний порошок нанодисперсного карбонітриду титану з розміром частинок 0,01-1,00 мкм [5]. Як алюміній фракцією до 100 мкм може бути використаний порошок марки ПА 4 [6]. Використання частинок 1,0 мкм перевищують розмір критичного зародку, що значно знижує ефект модифікування. Розмір частинок порошку алюмінію в комплексному модифікаторі алюмінієвих сплавів суттєвого значення не має, тому що він розчиняється в алюмінієвому розплаві. Алюмінієвий порошок фракцією до 100 мкм вибраний тому, що зазначена фракція порошку алюмінію призводить до отримання таблетки комплексного модифікатору достатньої щільності. Розмір частинок карбіду кремнію та карбонітриду титану, що дорівнює 0,01…1,00 мкм, є найбільш наближеним до розмірів критичних зародків дендритів алюмінію при кристалізації алюмінієвих сплавів: з таких готових поверхонь, які не розчиняються в розплаві, починається твердіння алюмінієвих сплавів, тобто порошки карбіду кремнію та карбонітриду титану є додатковими центрами кристалізації. Комплексний модифікатор, який включає карбід кремнію, карбонітрид титану та алюміній, являє собою механічну суміш порошків алюмінію, карбіду кремнію, карбонітриду титану, який готують перемішуванням в герметичній тарі або перемішуванням у змішувальному барабані. Отриману механічну суміш, яка складається з порошків алюмінію, карбіду кремнію, карбонітриду титану, застосовують у вигляді таблеток для модифікування алюмінієвих сплавів, які виготовлені па прес-автоматі ТА-3. Оптимальне співвідношення компонентів наступне: карбід кремнію 45 %, карбонітрид титану 15 %, алюміній решта. Комплексний модифікатор у вигляді таблеток додають у процесі плавлення у рідкий розплав, наприклад в алюмінієві сплави В93, В95, 01570, АК9ч. Комплексний модифікатор алюмінієвих сплавів, що містить 40-50 % (мас.) карбіду кремнію, 10-20% (мас.) карбонітриду титану, а інше - порошок алюмінію, одержаний у вигляді таблеток діаметром 5 мм та висотою 4 мм, які виготовлені па прес-автоматі ТА-3. Щільність таблеток 3 модифікатора дорівнює 2550 кг/м . Таблетований комплексний модифікатор забезпечує технологічність введення в рідкий розплав та не потребує додаткового технологічного оснащення. 1 UA 71677 U Характеристику міцності (σт) алюмінієвих сплавів В95 та 01570 визначали по ГОСТ 1497-84. Результати досліджень наведені у таблиці. Таблиця Результати досліджень алюмінієвих сплавів В95, 01570 оброблених модифікатором, що заявляється № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 5 10 15 Склад модифікатору, мас. % TiCN SiC АІ 5 зо 65 10 40 50 15 30 55 15 40 45 20 40 40 30 40 30 5 45 50 10 45 45 15 30 55 15 45 40 5 45 50 20 45 35 5 50 45 10 50 40 15 60 25 15 50 35 30 60 10 20 50 30 σт, МПа В95 250 280 262 281 285 264 266 288 290 291 287 294 264 286 258 289 254 281 01570 209 240 2°4 242 245 227 227 249 239 250 231 248 216 245 218 244 207 240 Розмір зерна, мкм 1395 01570 115 204 110 195 112 196 108 188 105 181 114 196 114 195 102 166 110 174 98 152 112 175 94 160 129 188 108 167 125 194 105 176 119 198 110 193 З таблиці видно, що комплексний модифікатор алюмінієвих сплавів дозволяє забезпечити підвищення межі текучості сплаву В95 на 10 %, сплаву 01570 на 7 %. Подрібнення зерна для сплаву В95 в 2,5-3,0 рази, для сплаву 01570 в 1,5-2,0 рази. Запропонований таблетований комплексний модифікатор алюмінієвих сплавів знаходиться в стані дослідно-технологічних робіт. Джерела інформації:. 1. Патент РФ №2069704, С22С 35/00. Модификатор для обработки чугуна. - Б.И. №33, 1996г. 2. Заявка №93048025/02, С22С1/00, В21В З/00, Б.И. № 27, 1996 г. 3. Патент України па винахід №71 808, С22С 35/00, бюлетень №12, 2004 р. 4. Патент України на корисну модель №28570, С22С 1/00, бюлетень №20, 2007 р. 5. ТУ У 24.6-24242050.001-2002. 6. ГОСТ 6058-73. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Таблетований комплексний модифікатор для обробки алюмінієвих сплавів, що містить суміш нанодисперсного порошку карбіду кремнію з розміром частинок 0,01-1,00 мкм та алюмінієвого порошку, який відрізняється тим, що додатково містить нанодисперсний порошок карбонітриду титану з розміром частинок 0,01-1,00 мкм при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: карбід кремнію 40-50 карбонітрид титану 10-20 алюміній решта. 25 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2