Рафінувально-модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів

Реферат: Рафінувально-модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів містить сірку, хлорид калію, карбонат барію та тетрафтороборат калію, при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): карбонат барію (ВаСО3) 25-35 хлорид калію (KСl) 5-10 тетрафтороборат калію (KBF4) 10-15 сірка (S) решта. UA 110214 U (12) UA 110214 U UA 110214 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до матеріалів, які застосовуються в кольоровій металургії для рафінування та модифікування алюмінієвих сплавів, котрі містять легувальні елементи (Si, Сu та ін.), а також мають підвищений вміст шкідливих домішок (наприклад, Fe, Н2, Рb та ін.). Наявність домішки заліза у алюмінієвих сплавах спричиняє появу в їх структурі залізовмісних інтерметалідних фаз пластинчастої морфології, що забезпечує суттєве погіршення комплексу механічних і службових властивостей. Присутність у розплаві розчиненого водню забезпечує при кристалізації металу високий бал газової пористості за ДСТУ 2839-94 (ГОСТ 1583-93), що також негативно впливає на якість алюмінієвих сплавів. Відомий модифікатор алюмінієвих сплавів [1], котрий складається з сіркового шламу (мас. %): сірка 40-80 оксид алюмінію 10-20 бітум 1-5. До недоліків відомого рішення треба віднести те, що використання цього модифікатора не забезпечує одержання достатньо рафінованих від неметалевих включень та газів алюмінієвих сплавів, а це, в свою чергу, обмежує рівень технологічних і механічних властивостей сплавів. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що заявляється, є відомий модифікатор алюмінієвих сплавів [2], що містить (мас. %): сірка 45-55 хлорид калію решта. До недоліків відомого рішення треба віднести те, що використання у великих кількостях з'єднань, які містять хлор, недоцільне з точки зору екологічних і санітарно-гігієнічних вимог, а також сучасними дослідженнями встановлена демодифікувальна дія хлору відносно модифікатора. Тому відомий модифікатор не є доцільним до використання при великих обсягах випуску алюмінієвих сплавів та при виготовленні виливків відповідального призначення. Із критики аналога і найближчого аналога постає задача розробки рафінувальномодифікувального комплексу для алюмінієвих сплавів на основі сірки, що забезпечує отримання сплавів з низьким вмістом неметалевих включень та розчинених газів, а також з високим рівнем технологічних, у першу чергу ливарних, і механічних властивостей для виготовлення виливків складної конфігурації та відповідального призначення. Вказаний технічний результат досягається наступним чином. Запропоновано рафінувальномодифікувальний комплекс (РМК) для алюмінієвих сплавів на основі сірки, що містить карбонат барію, хлорид калію та тетрафтороборат калію, при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): карбонат барію (ВаСО3) 25-35 хлорид калію (KСl) 5-10 тетрафтороборат калію 10-15 (KBF4) сірка (S) решта. Саме сукупність цих компонентів і їх співвідношення забезпечують досягнення нового технічного результату - збільшення ступеня рафінування та тривалості модифікувального ефекту алюмінієвих сплавів і підвищення їх технологічних і механічних властивостей за рахунок забезпечення високого рівня їх чистоти за неметалевими включеннями та розчиненими газами, а також у зв'язку з отриманням модифікованої, однорідної та упорядкованої структури. Присутня у складі РМК 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, пухирі якої інтенсивно барботують розплав та ефективно видаляють неметалеві включення, 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. Така комплексна дія сірки забезпечує високу ступінь рафінування і підвищує рідинноплинність сплавів [[3] с. 4454; с. 199-222]. Присутність у складі РМК 25…35 % ВаСО3 забезпечує уповільнення швидкості окислення сірки та сприяє подрібненню пухирів пароподібної сірки, що збільшує поверхню розподілу між розплавом та газовою фазою і сприяє підвищенню рівня модифікування та рафінування. Термодинамічний аналіз реакцій взаємодії ВаСО3 з компонентами силумінів у температурному діапазоні 933…1100 K свідчить про дисоціацію з'єднання ВаСО 3 з виділенням СО і СО2 та наступним відновленням Ва з оксиду компонентами сплавів, а також матеріалом тиглів вуглецем [[4] с. 63-77; [5] с. 6-10]. Також встановлено, що при модифікуванні сплавів системи Al 1 UA 110214 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Si барієм ефект модифікування зберігається впродовж більш тривалого часу, ніж при модифікуванні натрієм, особливо при використанні низькосортної шихти. Барій має менше поверхневе натяжіння, ніж алюміній та кремній, у зв'язку з чим, є поверхнево-активним модифікатором, який знижує температуру солідус, що забезпечує підвищення рідинноплинності сплавів [6, 7]. Дисоціація з'єднання ВаСО3 з виділенням газів CO і СО2, які проходять у вигляді пухирів крізь розплав і активно його барботують, сприяє додатковому рафінуванню сплавів від неметалевих включень і розчинених газів. Зменшення кількості ВаСО3 нижче 25 % не забезпечує достатню ступінь модифікування кремнію, що негативно впливає на структуру та погіршує комплекс механічних властивостей. Також мала кількість (