RU2015185C1 - Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide - Google Patents
Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2015185C1 RU2015185C1 SU5002831A RU2015185C1 RU 2015185 C1 RU2015185 C1 RU 2015185C1 SU 5002831 A SU5002831 A SU 5002831A RU 2015185 C1 RU2015185 C1 RU 2015185C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicium
- alloys
- carbide
- alloy
- melting
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии металлов и может найти применение в производстве высококачественных отливок из алюминиевых сплавов с повышенными эксплуатационными характеристиками. The invention relates to the field of metallurgy of metals and can find application in the production of high-quality castings from aluminum alloys with enhanced performance characteristics.
Известен способ получения алюминиевых сплавов с карбидами некоторых металлов, в частности карбидом кальция. Порошок карбида кальция дисперсностью 3-10 мм вводят в расплав в алюминиевой фольге в количестве 0,6-0,8% от массы шихты. A known method of producing aluminum alloys with carbides of certain metals, in particular calcium carbide. Calcium carbide powder with a dispersion of 3-10 mm is introduced into the melt in aluminum foil in an amount of 0.6-0.8% of the mass of the charge.
Известен также способ, заключающийся в инжекции металлизированных дисперсных частиц в расплав инертным газом. There is also known a method consisting in the injection of metallized dispersed particles into the melt with an inert gas.
Применяется также способ, при котором перед заливкой сплава в литейную форму снизу вводят волновод ультразвукового генератора, размещают на поверхности волновода дисперсные порошки химических соединений и в процессе заливки и кристаллизации возбуждают в сплаве колебания ультразвуковой частоты. A method is also used in which, before pouring the alloy into the mold, a waveguide of an ultrasonic generator is introduced from below, dispersed powders of chemical compounds are placed on the surface of the waveguide, and ultrasonic vibrations are excited in the alloy during casting and crystallization.
Недостатки: низкие служебные свойства получаемых сплавов из-за плохой смачиваемости частиц расплавом и наличие неметаллических включений. Disadvantages: low service properties of the resulting alloys due to poor wettability of the particles by the melt and the presence of non-metallic inclusions.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ получения сплавов с дисперсными частицами, при котором порошок твердой фазы SiC, Al2O3 и др. замешивают в алюминиевый расплав трехлопастной крыльчаткой при температуре 750-850оС.The closest in technical essence to the effect achieved is a method for producing alloys with dispersed particles, wherein the solid powder is SiC, Al 2 O 3 and others. Kneaded in a three-blade impeller aluminum melt at a temperature of 750-850 ° C.
Недостатки: низкие физико-механические свойства сплава из-за плохой смачиваемости дисперсных частиц карбида кремния расплавом. Кроме того, указанным способом можно получать сплав с частицами SiС дирсперсностью более 10 мкм, а известно, что для того, чтобы введенные частицы не только не понижали исходные свойства сплава, а и выступали в качестве упрочняющей фазы, их размеры должны быть не менее 10 мкм. Disadvantages: low physicomechanical properties of the alloy due to the poor wettability of the dispersed particles of silicon carbide by the melt. In addition, in this way it is possible to obtain an alloy with SiC particles with a dispersion of more than 10 μm, and it is known that in order for the introduced particles not only not to lower the initial properties of the alloy, but also to act as a strengthening phase, their sizes should be at least 10 μm .
Цель изобретения: повышение физико-механических свойств сплава. The purpose of the invention: improving the physico-mechanical properties of the alloy.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов с дисперсными частицами карбида кремния, включающем загрузку шихтовых материалов в печь, плавку сплава в вакууме или неокислительной атмосфере и разливку в шихту, дополнительно вводят металлизированный порошок графита, а плавку проводят при температуре 940-1150оС.This goal is achieved by the fact that in the method of producing hypereutectic aluminum-silicon alloys with dispersed particles of silicon carbide, including loading charge materials into a furnace, melting the alloy in a vacuum or non-oxidizing atmosphere and pouring into a charge, metallized graphite powder is additionally introduced, and melting is carried out at a temperature 940-1150 about S.
Предлагаемый способ позволяет по- лучать алюминиево-кремниевые сплавы с частицами карбида кремния дисперсностью ≈1 мкм путем образования карбида кремния в процессе плавки за счет наличия в расплаве графита и заэвтектического кремния. Для этого в состав шихты вводят порошок графита, а для улучшения смачивания его расплавом графит предварительно покрывают металлическим покрытием (Mo, Cu, Ni и др.). The proposed method allows to obtain aluminum-silicon alloys with particles of silicon carbide with a dispersion of ≈1 μm by the formation of silicon carbide during the melting process due to the presence of graphite and hypereutectic silicon in the melt. To do this, graphite powder is introduced into the mixture, and to improve wetting with the melt, graphite is preliminarily coated with a metal coating (Mo, Cu, Ni, etc.).
При нагреве расплава до температуры от 780 до 820оС идет смачивание металлизированного порошка графита расплавом и равномерное его распределение по всему объему расплава. После смачивания металлизированное покрытие растворяется расплавом, графит "оголяется" и при температуре выше 940оС вступает в реакцию с заэвтектическим кремнием с образованием дисперсных частичек карбида кремния.When heating the melt to a temperature of 780 to 820 ° C is wetting metallized graphite powder melt and its uniform distribution throughout the melt volume. After wetting metallized coating dissolves melt graphite "laid bare" and at a temperature above 940 ° C react with Si hypereutectic to form dispersed particles of silicon carbide.
На чертеже показана зависимость образования карбида кремния в алюминиево-кремниевом расплаве от количества кремния и температуры расплава. Пик на кривой при температуре 940оС показывает начало образования карбида кремния и, как видно из рисунка, только наличие заэвтектического кремния приводит к образованию карбида кремния.The drawing shows the dependence of the formation of silicon carbide in an aluminum-silicon melt on the amount of silicon and the temperature of the melt. The peak in the curve at a temperature of 940 ° C shows the beginning of the formation of silicon carbide and, as is evident from the figure, only the presence of hypereutectic silicon results in the formation of silicon carbide.
Дальнейшее увеличение температуры расплава свыше 1150оС не целесообразно, т.к. приводит к преждевременному износу оборудования, увеличению потребления электроэнергии и усложнению технологического процесса.A further increase in melt temperatures in excess of 1150 ° C is not advisable, since leads to premature wear of equipment, increased energy consumption and the complexity of the process.
Как показали металлографические исследования, при температуре ниже 940оС не происходит образования карбида кремния при наличии заэвтектического кремния, а при его отсутствии происходит реакция с образованием карбида кремния. Карбид алюминия не только снижает свойства сплава, но и резко снижает его коррозионную стойкость.As shown by metallographic examination, at a temperature below 940 ° C no formation of silicon carbide in the presence of chromium hypereutectic silicon, and in its absence, there is a reaction to form silicon carbide. Aluminum carbide not only reduces the properties of the alloy, but also sharply reduces its corrosion resistance.
Таким образом, при соблюдении режимов плавки получается высококачественный алюминиево-кремниевый сплав с частицами SiС дисперсностью ≈ 1 мкм с повышенными физико-механическими свойствами. Thus, subject to the melting conditions, a high-quality aluminum-silicon alloy with SiC particles with a dispersion of ≈ 1 μm with improved physical and mechanical properties is obtained.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в шихту дополнительно вводят металлизированный порошок графита, а плавку проводят при температуре 940-1150оС.Comparative analysis of the prototype shows that the proposed method is characterized in that the charge additionally introduced metallized graphite powder, and melting is carried out at a temperature of 940-1150 ° C.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other solutions in the art, did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".
Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.
Проверку заявляемого решения осуществляли в лабораториях ИПЛ. Verification of the proposed solution was carried out in the laboratories of the IPL.
Металлизированный порошок графита использовали дисперсностью 40-63 мкм, покрытого молибденовым покрытием, а в качестве заэвтектического алюминиево-кремниевого сплава использовали сплав типа АК 30. Плавки осуществляли на вакуумной печи СШВЛ при давлении 10-2-10-3 мм рт.ст. Образцы для испытаний на свойства и исследования заливки в графитовые кокиля.Metallized graphite powder was used with a dispersion of 40-63 μm, coated with a molybdenum coating, and an AK 30 alloy was used as a hypereutectic aluminum-silicon alloy. The melts were carried out in a SHVVL vacuum furnace at a pressure of 10 -2 -10 -3 mm Hg. Samples for testing properties and studies of pouring into graphite chill molds.
Плавки проводили по прототипу и заявляемому способу при различных температурах. Полученные образцы подвергали испытаниям на физико-механические свойства по стандартным методикам. Результаты испытаний приведены в таблице. Сравнивая результаты испытаний, установлено, что предлагаемый способ позволяет повысить предел прочности в 1,4 раза и в 2 раза - относительное удлинение сплава. Swimming trunks were carried out according to the prototype and the claimed method at various temperatures. The obtained samples were subjected to tests for physical and mechanical properties by standard methods. The test results are shown in the table. Comparing the test results, it was found that the proposed method allows to increase the tensile strength by 1.4 times and 2 times the relative elongation of the alloy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5002831 RU2015185C1 (en) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5002831 RU2015185C1 (en) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015185C1 true RU2015185C1 (en) | 1994-06-30 |
Family
ID=21585514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5002831 RU2015185C1 (en) | 1991-09-16 | 1991-09-16 | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2015185C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196840C2 (en) * | 2000-07-18 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "КОРПОРАЦИЯ "КОМПОМАШ" | Aluminum base alloy |
| RU2348719C2 (en) * | 2006-11-20 | 2009-03-10 | Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева | Method of obtaining of composite material aluminium-carbide silicon (ai-sic) |
-
1991
- 1991-09-16 RU SU5002831 patent/RU2015185C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 3997340, кл. C 22C 21/04, 1976. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2196840C2 (en) * | 2000-07-18 | 2003-01-20 | Открытое акционерное общество "КОРПОРАЦИЯ "КОМПОМАШ" | Aluminum base alloy |
| RU2348719C2 (en) * | 2006-11-20 | 2009-03-10 | Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева | Method of obtaining of composite material aluminium-carbide silicon (ai-sic) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Girot et al. | Discontinuously-reinforced aluminum matrix composites | |
| Pai et al. | Production of cast aluminium-graphite particle composites using a pellet method | |
| Rana et al. | Development and analysis of Al-matrix nano composites fabricated by ultrasonic assisted squeeze casting process | |
| Nagaral et al. | Microstructure and mechanical properties of Al6061-graphite composites fabricated by stir-casting process | |
| Ajibola et al. | Effects of moulding sand permeability and pouring temperatures on properties of cast 6061 aluminium alloy | |
| Chirita et al. | On assessment of processing variables in vertical centrifugal casting technique | |
| US20160298217A1 (en) | Aluminum Alloy Refiner Material and Preparation Method Thereof | |
| RU2015185C1 (en) | Method for producing hypereutectic aluminium-silicium alloys with disperse particles of silicium carbide | |
| Kim et al. | Rotation-cylinder method for fabrication of SiC particle reinforced magnesium composites | |
| Moustafa | Casting of graphitic Al–Si base composites | |
| EP2744612B1 (en) | Method for producing investment castings | |
| Abdelgnei et al. | Wear properties of thixoformed al-5.7 si-2cu-0.3 mg aluminium alloy | |
| Jang et al. | Effects of Electro-Magnetic Stirring on Microstructural Evolution and Mechanical Properties in Semi-Solid Forming of a Hypo-Eutectic Al–Si–Cu–Ni–Mg Alloy | |
| Auradi et al. | Preparation, characterization and evaluation of mechanical properties of 6061Al-reinforced B4C particulate composites via two-stage melt stirring | |
| Durowaye et al. | INFLUENCE OF DESERT DATE (BALANITES AEGYPTIACUS) SHELL PARTICULATES ON THE PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF A356 METAL MATRIX COMPOSITES | |
| Mandal et al. | Development of a novel hypereutectic aluminum-siliconmagnesium alloy for die casting | |
| Seah et al. | Effect of high-rate heat transfer during casting on the strength, hardness and wear behaviour of aluminium—quartz particulate metal matrix composites | |
| Aritakula Venugopal Rao et al. | Effect of Heat Treatment on Mechanical and Wear Properties of LM25-Al2O3-Graphite Hybrid Composite | |
| Somayaji et al. | Effect of T6 heat treatment on hardness wear and fatigue behaviour of nickel coated carbon fiber reinforced Al-7079 MMC | |
| WAKU et al. | Mechanical Properties of Si-Ti-CO Fiber Reinforced Aluminium Composite | |
| Kim et al. | Effect of phosphorus on modification of eutectic silicon in Al–7Si–0· 3Mg alloy | |
| Vijay Kashimatt et al. | Characterization and Mechanical Properties of LM25-SiC Composites | |
| WO2006134405A1 (en) | Method of manufacturing aluminium-based composite material | |
| RU2652932C1 (en) | Method for ladle modification of cast iron and steels | |
| RU2631996C2 (en) | Method for obtaining disperse-reinforced nanocomposite material based on aluminium |