RU2448180C2 - Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры - Google Patents
Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448180C2 RU2448180C2 RU2010124723/02A RU2010124723A RU2448180C2 RU 2448180 C2 RU2448180 C2 RU 2448180C2 RU 2010124723/02 A RU2010124723/02 A RU 2010124723/02A RU 2010124723 A RU2010124723 A RU 2010124723A RU 2448180 C2 RU2448180 C2 RU 2448180C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- silicone
- melt
- temperature
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title abstract 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 47
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 20%. В способе осуществляют расплавление алюминия в виде отходов электротехнического алюминия, в расплав которого вводят кремний в виде отходов кристаллического кремния фракции от 2 до 10 мм в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния при температуре расплава на 10÷20°С выше температуры ликвидуса для получения расплава с интервалом кристаллизации не менее 30°С. Охлаждают расплав до твердожидкого состояния и вводят вторую порцию кремния той же фракции в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния, перемешивают и выдерживают при температуре ввода второй порции кремния в течение 15÷20 минут. Третью порцию кремния фракции менее 2 мм вводят в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния при температуре выше температуры солидуса на 20÷40°С, перемешивают и выдерживают до полного растворения кремния. Изобретение позволяет получить мелкокристаллическую структуру лигатуры за счет использования пылевидной добавки кремния в количестве 5÷15% и использования высокой скорости кристаллизации. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и, в частности к технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 20%.
Известен способ, в котором кремний вводится в жидком виде (патент №2266971 РФ. Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов). Заливку кремния ведут в расплав алюминия или его сплав.
Данный способ предусматривает применение энергоемкого плавильного оборудования для расплавления кремния (Тплавления Si=1430÷1450°С), тем самым увеличиваются затраты на энергоносители и дополнительное оборудование. При данных способах получения не достигается мелкокристаллической структуры Al-Si сплава, которая в дальнейшем наследуется в структуре отливки.
Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов описан в патенте №2180013 РФ. Способ переплава пылевидных отходов кремния в среде твердожидкого алюминия. Данный способ предусматривает приготовление расплава алюминий-кремний, порционный ввод смеси промасленной стружки и пылевидного кремния, замешивание порций в расплав при температуре, близкой Тликвидус, для получения после замешивания твердожидкого состояния.
Недостатком является использование в качестве носителя пылевидного кремния промасленной алюминиевой стружки, которая не позволяет получать сплав с содержанием кремния более 20%, и загрязнение расплава окислами, которые образуются в результате взаимодействия расплава и промасленной стружки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является изобретение, описанное в патенте №2365651 РФ. Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры.
Данный способ предусматривает получение предварительного сплава с использованием кристаллического кремния, подготовку механоактивированной смеси порошков алюминия и кремния, ввод в расплав на 20÷50°С выше температуры солидуса.
Недостатком является применение дополнительного оборудования для приготовления смеси порошков, трудоемкость способа приготовления смеси порошков и возможность содержания большого количества железа из-за истирания мелющих шаров при механоактивации.
Техническим результатом является получение мелкокристаллической высококремнистой лигатуры Al-Si с содержанием кремния более 20% с использованием в качестве шихтовых материалов электротехнических отходов алюминия и отходов кристаллического кремния.
Технический результат достигается тем, что расплавляют алюминий, вводят кремний в расплав и перемешивают, при этом осуществляют расплавление алюминия в виде отходов электротехнического алюминия, в расплав которого вводят кремний в виде отходов кристаллического кремния фракции от 2 до 10 мм в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния при температуре расплава на 10÷20°С выше температуры ликвидуса для получения расплава с интервалом кристаллизации не менее 30°С, далее охлаждают расплав до твердожидкого состояния и вводят вторую порцию кремния той же фракции в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния, перемешивают и выдерживают при температуре ввода второй порции кремния в течение 15÷20 минут, третью порцию кремния фракции менее 2 мм вводят в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния при температуре выше температуры солидуса на 20÷40°С, перемешивают и выдерживают до полного растворения кремния.
В ходе получения расплава алюминия с температурой на 10÷20°С выше температуры ликвидуса происходит подготовка расплава для оптимального введения и усвоения кристаллического кремния. Увеличение температуры приводит к повышению энергозатрат и увеличению времени плавки.
Первоначальное введение отходов кристаллического кремния фракцией от 2 до 10 мм способствует быстрому усвоению кремния по сравнению с более крупной фракцией кремния и переработке отходов, которые являются более дешевыми. Кремний в количестве 40-45% обеспечивает интервал кристаллизации расплава 30°С, большее количество кремния сужает интервал кристаллизации расплава.
В ходе температурной выдержки происходит усвоение введенного кремния.
Порционное введение второй части кремния необходимо для перехода расплава в заэвтектическую концентрацию. Меньшее введение будет способствовать образованию эвтектической концентрации, при которой не образуется интервала кристаллизации. Твердожидкий расплав обеспечивает лучшее смачивание кремния и предотвращает его всплывание.
В ходе изотемпературной выдержки происходит растворение введенного кремния.
Введение третьей порции пылевидного кремния в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния обеспечивает не только необходимую концентрацию кремния в лигатурном расплаве, но и способствует измельчению кристаллов первичного кремния в готовой лигатуре. Данная порция вводится в твердожидкий расплав из-за низкой насыпной плотности порошка с целью предотвращения его всплывания и окисления.
В ходе температурной выдержки происходит усвоение введенного кремния.
В ходе перегрева лигатурного расплава на 50÷100°С выше температуры ликвидуса происходит полное усвоение кремния и его равномерное распределение по всему объему расплава. Перегрев расплава на большую температуру приводит к всплыванию дисперсных частиц кремния на поверхность расплава, дополнительным энергозатратам и снижению производительности. Перегрев на меньшую температуру не обеспечивает полного растворения кремния и оптимальной однородности расплава.
В ходе кристаллизации лигатурного расплава со скоростью не менее 102÷103 °С/сек происходит формирование дисперсной микроструктуры получаемой лигатуры. Меньшая скорость приводит к росту кристаллов первичного кремния в получаемой лигатуре.
Данная лигатура является основой для приготовления сплавов системы Al-Si с мелкокристаллической структурой и повышенными механическими свойствами.
Предлагаемый способ осуществляется в печи сопротивления с графито-шамотным тиглем.
Пример выполнения способа
Масса плавки 10 кг. В печь сопротивления типа СНОЛ с графито-шамотным тиглем загружали 8 кг отходов электротехнического алюминия. После расплавления осуществляли нагрев расплава до температуры 680°С, затем в полученный расплав вводили 0,9 кг отходов кристаллического кремния, фракцией от 2 до 10 мм, перемешивали и выдерживали с понижением температуры до 580°С. Выдержка должна составлять не менее 15 мин для полного растворения кремния. Ввод при температуре 580°С второй порции отходов кристаллического кремния фракцией от 2 до 10 мм в количестве 0,8 кг, перемешивали и выдерживали в течение 20 мин. Ввод третьей порции отходов кремния фракцией менее 2 мм в количестве 0,3 кг при температуре 580÷590°С, перемешивали и выдерживали с подъемом температуры до температуры ликвидуса. Выдержка должна составлять не менее 15 мин. Затем полученный расплав перегревали до температуры 750°С и кристаллизовали в валковом кристаллизаторе со скоростью 103°С/сек.
На полученной лигатуре исследована микроструктура (фиг.1). С использованием данной лигатуры приготовлен бинарный эвтектический сплав, свойства которого представлены в табл.1.
Claims (1)
- Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры, включающий расплавление алюминия, введение кремния в расплав и перемешивание, отличающийся тем, что осуществляют расплавление алюминия в виде отходов электротехнического алюминия, в расплав которого вводят кремний в виде отходов кристаллического кремния фракции от 2 до 10 мм в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния при температуре расплава на 10÷20°С выше температуры ликвидуса для получения расплава с интервалом кристаллизации не менее 30°С, далее охлаждают расплав до твердожидкого состояния и вводят вторую порцию кремния той же фракции в количестве 40÷45% от массы вводимого кремния, перемешивают и выдерживают при температуре ввода второй порции кремния в течение 15÷20 мин, третью порцию кремния фракции менее 2 мм вводят в количестве 5÷15% от массы вводимого кремния при температуре выше температуры солидуса на 20÷40°С, перемешивают и выдерживают до полного растворения кремния.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (ru) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (ru) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010124723A RU2010124723A (ru) | 2011-12-27 |
| RU2448180C2 true RU2448180C2 (ru) | 2012-04-20 |
Family
ID=45782100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010124723/02A RU2448180C2 (ru) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2448180C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561380C2 (ru) * | 2013-12-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ получения микротрубок |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116970821B (zh) * | 2023-04-19 | 2025-09-12 | 福建科源新材料股份有限公司 | 一种低烧损的高硅铝合金熔炼工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (ru) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Способ переплава пылевидных отходов кремния в среде твердожидкого алюминия |
| RU2266971C1 (ru) * | 2004-05-25 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов |
| RU2365651C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры |
-
2010
- 2010-06-16 RU RU2010124723/02A patent/RU2448180C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180013C1 (ru) * | 2000-07-17 | 2002-02-27 | Гаврилин Игорь Васильевич | Способ переплава пылевидных отходов кремния в среде твердожидкого алюминия |
| RU2266971C1 (ru) * | 2004-05-25 | 2005-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов |
| RU2365651C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2009-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии | Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2561380C2 (ru) * | 2013-12-24 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ получения микротрубок |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010124723A (ru) | 2011-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101342297B1 (ko) | 액체-고체 금속 합성물을 제조하기 위한 장치 및 방법 | |
| CN102199713B (zh) | 长寿命、抗衰退Al-Si合金晶粒细化剂及其制备方法 | |
| Darvishi et al. | The mutual effect of iron and manganese on microstructure and mechanical properties of aluminium-silicon alloy | |
| CN101892404B (zh) | 一种锌-钛中间合金的制备方法 | |
| JP2008522831A5 (ru) | ||
| CN101696479B (zh) | 一种铅钙合金的生产方法 | |
| CN103233138B (zh) | Mg-Al系镁合金用晶粒细化剂及其制备方法 | |
| CN102672146A (zh) | 电流与Zr联用复合细化镁合金凝固组织的方法 | |
| RU2448180C2 (ru) | Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры | |
| CN101591737B (zh) | 一种锌-铝-钛-碳中间合金细化剂及其制备方法和用途 | |
| CN107034374B (zh) | 一种氟盐反应法制备Al-5Ti-1B中间合金的方法 | |
| CN1030617C (zh) | 用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法 | |
| CN109518040B (zh) | 利用超声处理连续制备Al-Ti-B晶粒细化剂的方法 | |
| CN102268573A (zh) | 锌-铝-钛-硼中间合金及其制备方法 | |
| CN104404279A (zh) | 一种铝镁铍中间合金及制备方法 | |
| CN101368237A (zh) | 一种硅颗粒增强锌基复合材料的制备方法 | |
| Zhou et al. | Forced convection rheomoulding process for semisolid slurry preparation and microstructure evolution of 7075 aluminum alloy | |
| RU2542191C1 (ru) | Способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов | |
| RU2365651C2 (ru) | Способ низкотемпературного получения мелкокристаллической высококремнистой алюминиево-кремниевой лигатуры | |
| CN102517477B (zh) | Al-Ti-B-N、Zn-Al-Ti-B-N中间合金的制备方法及其所得的中间合金 | |
| RU2466202C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-титан-бор | |
| CN103820667A (zh) | 覆盖剂及铝硅合金熔体处理方法 | |
| CN102719706B (zh) | Zn-Al-Cr中间合金及其制备方法和应用 | |
| CN114182130A (zh) | 一种高稀土含量镁合金用精炼剂、制备方法及应用方法 | |
| CN106756180A (zh) | 一种钙/氧化镁晶粒细化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130617 |