RU2788136C1 - Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний - Google Patents
Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788136C1 RU2788136C1 RU2021136455A RU2021136455A RU2788136C1 RU 2788136 C1 RU2788136 C1 RU 2788136C1 RU 2021136455 A RU2021136455 A RU 2021136455A RU 2021136455 A RU2021136455 A RU 2021136455A RU 2788136 C1 RU2788136 C1 RU 2788136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- melt
- ligature
- scandium
- hafnium
- Prior art date
Links
- -1 aluminum-scandium-hafnium Chemical compound 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims abstract description 5
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 33
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 33
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 29
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 21
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 8
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 7
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000048 melt cooling Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001029 Hf alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000542 Sc alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVYOQIHOUTVEKU-UHFFFAOYSA-N aluminum hafnium Chemical compound [Al].[Hf] RVYOQIHOUTVEKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005500 nucleating phase Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- OEKDNFRQVZLFBZ-UHFFFAOYSA-K scandium fluoride Chemical compound F[Sc](F)F OEKDNFRQVZLFBZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, и может быть использовано для легирования и модифицирования сплавов на основе алюминия. Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний включает приготовление алюминиевого расплава, введение легирующих компонентов, перемешивание расплава и охлаждение, при этом в качестве легирующих компонентов в расплав вводят бинарные сплавы Al-Sc и Al-Hf при атомном соотношении Hf:Sc 0,8-1,4, полученный расплав нагревают до температуры на 240-350°С выше температуры ликвидуса, выдерживают 20-30 мин при перемешивании графитовым стержнем и разливают в бронзовую изложницу со скоростью охлаждения 103-104 град/с. Изобретение направлено на получение комплексной лигатуры, которая при легировании сплавов на основе алюминия улучшает их прочностные и пластичные свойства. 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия со скандием или другими легирующими металлами: марганцем, цирконием, титаном, бором, ниобием, и может быть использовано при получении лигатуры алюминий-скандий-гафний, применяемой для легирования и модифицирования сплавов на основе алюминия.
Известен способ получения алюминиевых лигатур с переходными металлами, заключающийся во введении в перегретый расплав алюминия проволоки из переходного металла, при этом между расплавом и проволокой пропускают электрический ток. На поверхности зеркала расплава наводят флюс, при прохождении через который проволока плавится за счет тепла, выделяющегося в слое флюса при прохождении через него электрического тока. Флюс содержит фторид магния, криолит, оксид алюминия. Данный подход позволяет снизить потери легирующих компонентов (RU 2467086, МПК С22С 35/00, 21/00, опубл. 11.01.2011).
Недостатком данного способа является недостаточно равномерное распределение в расплаве образующихся при протекании экзотермических реакций алюминидов переходных элементов. Малая скорость охлаждения в системе алюминий - переходный металл приведет к образованию интерметаллидов грубой формы и значительного размера, что в дальнейшем отрицательно скажется на свойствах легируемого сплава.
Отсутствие данных по условиям разливки и скорости охлаждения расплава для лигатурных сплавов алюминий - переходный металл не позволит полностью воспроизвести условия синтеза. Скорость охлаждения и условия выплавки лигатур являются основой технологического процесса.
Известен способ получения алюминиево-скандиевой лигатуры, согласно которому предварительно готовят два расплава алюминия в двух печах. Затем в один из расплавов алюминия вводят шихту в виде гранул при следующем соотношении компонентов, масс. %: фторид скандия 50,0-75,0, фторид магния 35,0-25,0, хлорид калия 15,0-0,0. Полученную лигатуру смешивают с другим расплавом алюминия и после этого при постоянном перемешивании подают инертный газ под давлением 150-200 кПа до достижения устойчивой зоны расплава с последующим охлаждением со скоростью 3-4°С в минуту до температуры окружающей среды (патент РФ 2426807, МПК С22С 1/00, 21/00, опубл. 17.09.2009 - прототип). Данный способ позволяет получать лигатуру алюминий - переходный металл за счет распада соответствующего галогенида с образованием алюминида тугоплавкого металла и экологически вредных галогенидов.
Недостатком известного способа является многостадийность процесса подготовки шихты: сначала исходные компоненты тщательно измельчают и перемешивают в заданной пропорции, затем гранулируют (крупность 0,4-3,0 мм), обрабатывают клеем ПВА и просушивают, суммарная масса вводимой шихты 90-60 кг на тонну расплава алюминия. Также низкая скорость охлаждения приводит к образованию крупных алюминидов, что в дальнейшем отрицательно скажется на свойствах получаемого сплава. Из-за большого размера алюминидов, их медленной скорости растворения в расплаве алюминия образуются в большом количестве первичные алюминиды, которые отрицательно влияют на механические свойства. Из-за низкой скорости растворения увеличится время выдержки жидкого металла, что также отрицательно скажется на растворении газа и механических свойствах расплава.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение модифицирующей и легирующей способности лигатуры за счет: образования комплексных метастабильных алюминидов, имеющих кубическую решетку; частичного замещения дорогостоящего скандия гафнием без потери в свойствах легируемого сплава, а также возможность легирования скандием алюминиево-медных сплавов без образования w-фазы.
Указанный результат достигается в способе получения лигатуры алюминий-скандий-гафний, включающем приготовление алюминиевого расплава, введение легирующих компонентов, содержащих переходные металлы плавлением, перемешивание расплава и охлаждение, согласно изобретения в качестве легирующих компонентов в расплав вводят бинарные сплавы Al-Sc и Al-Hf при атомном соотношении Hf:Sc 0,8-1,4, полученный расплав нагревают до температуры на 240-350°С выше температуры ликвидуса, выдерживают 20-30 мин при перемешивании графитовым стержнем и разливают в бронзовую изложницу со скоростью охлаждения 103-104 град/с. Весь процесс приготовления ведут в атмосфере аргона, кроме разливки расплава в изложницу.
Модифицирующая способность комплексной алюминиевой лигатуры с переходными металлами (скандий и гафний) определяется сходством структурных типов решеток комплексного алюминида (зародышеобразующей фазы) и матрицы модифицируемых этими лигатурами алюминиевых сплавов; размерным соответствием этих решеток (чем оно ближе, тем выше эффект модифицирования); количеством добавляемой лигатуры, обеспечивающим выделение комплексных алюминидов; их дисперсностью и равномерным распределением алюминидов в лигатуре.
Таким образом, чем ближе структурное и размерное соответствие решеток алюминидов со скандием и гафнием, тем выше эффект модифицирования. Это соответствие обеспечивается заявляемым соотношением в лигатуре гафния и скандия, условиями плавки и скоростью охлаждения расплава, при которых образуются комплексные метастабильные алюминиды, имеющие кубическую решетку структурного типа L12, совпадающую с решеткой алюминиевой матрицы.
При использовании условий синтеза лигатур, указанных выше, в лигатурном сплаве Al-Sc-Hf образуются комплексные метастабильные алюминиды с кубической решеткой структурного типа L12 идентичные матрице алюминия. С увеличением перегрева выше заявленного интервала температуры ликвидуса (240÷350°С) в расплаве образуются метастабильные алюминиды Aln(ScxHf1-x) с кубической решеткой структурного типа L12, переходящие в твердый раствор, где n с увеличением степени перегрева увеличивается от трех до восьми, что является отрицательным эффектом, также увеличение степени перегрева приводит к повышенному окислению расплава, что ведет к потере расплава и к излишним энергозатратам. При недостижении заявленного интервала температуры (перегрев менее 240°С) наряду с метастабильными алюминидами образуются алюминиды с тетрагональной решеткой, что отрицательно сказывается на свойствах легируемого сплава, ухудшается степень измельчения зерна, снижается модифицирующая способность лигатуры. Чем ниже температура перегрева относительно заявленной, тем больше доля стабильных алюминидов с тетрагональной решеткой и ниже модифицирующая способность.
Заявленная скорость охлаждения 103-104 град/с позволяет сохранить при затвердевании метастабильную структуру алюминидов с кубической решеткой и обеспечить дисперсность алюминидов до 5 мкм, именно при скорости охлаждения 103-104 град/с образуется необходимая фаза. Более высокая скорость охлаждения связана с более высокими энергозатратами. При скорости охлаждения менее заявленного образуются стабильные алюминиды, содержащие гафний, с тетрагональной решеткой и размер алюминидов увеличивается, что тоже отрицательно скажется на модифицирующем эффекте.
Заявленное соотношение в лигатуре Hf:Sc 0,8-1,4 обусловлено образованием комплексных метастабильных алюминидов с кубической решеткой, при выходе за границы данного интервала будут образовываться алюминиды Al3Hf с кубической и тетрагональной решеткой, метастабильная фаза Al3Hf с кубической решеткой будет иметь низкую температурную стабильность; эксперименты показали, чем сильнее отклонение атомного соотношения Hf:Sc от (0,8-1,4), тем ниже дисперсионное упрочнение легируемого сплава данными добавками; при недостижении атомного соотношения Hf:Sc 0,8-1,4 происходит снижение модифицирующей способности лигатуры.
Результаты исследований показали, что время выдержки 20-30 минут достаточно для растворения переходных металлов в расплаве алюминия и их равномерного распределения в объеме расплава.
Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний включает плавление бинарных сплавов алюминий-скандий и алюминий-гафний при поддержании атомного соотношения Hf:Sc 0,8-1,4. Последующий нагрев расплава до температуры на 240-350°С выше температуры ликвидуса, выдержка его в течение 20-30 минут при перемешивании графитовым стержнем и разливку в бронзовую изложницу со скоростью охлаждения 103-104 град/с.Весь процесс ведут в атмосфере аргона, кроме стадии разливки расплава в изложницу.
Заявленный способ испытан в лабораторных условиях. Сплавы готовили в графитовых тиглях емкостью 700 см3 в печи угольного сопротивления в атмосфере аргона. Исходными материалами для приготовления лигатуры были сплавы Al-2%Sc (Al-1,2 ат. % Sc), Al-6% Hf (Al-0.91 ат. % Hf). Данные сплавы имеют алюминиевую матрицу с небольшой долей растворенного переходного металла, в сплаве Al-Sc наряду с алюминиевой матрицей наблюдаются алюминиды Al3Sc, имеющиекубическую решетку структурного типа L12, а в сплаве Al-Hf алюминиды с тетрагональной решеткой.
Пример 1. Получение лигатуры Al - 1,70% Hf - 0,47% Sc (ат. Al - 0,26 Hf - 0,29Sc). В печи сопротивления в графитовом тигле, в атмосфере аргона расплавляли алюминий марки А97 в количестве 68,75 г при 700°С, вводили в виде кусков сплавы Al - 2% Sc (37,5 г) и Al - 6% Hf. (43,75 г) в расчете на вышеуказанный состав и массу расплава 150 г (в расчете на атомное соотношение Hf:Sc, равное 1,0). После чего повышали температуру до 1100-1150°С и выдерживали расплав в течение 20 минут, периодически перемешивая графитовым стержнем для равномерного распределения гафния и скандия по объему расплава. После выдержки расплав разливали в бронзовую изложницу, скорость охлаждения в которой составляет 103-104 град/с. Полученный слиток изучали. Из нижней и верхней части слитка брали стружку на химический анализ. В нижней части слитка отрезали параллелепипед для металлографического и рентгенофазового анализа.
Металлографический, рентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализы показали, что в лигатуре образуются алюминиды Al3(Sc0,42Hf0,58) с кубической решеткой структурного типа L12, в которых гафний замещает 58% скандия.
Пример 2. Получение лигатуры Al - 3,55% Hf - 0,422% Sc (ат. Al - 0,52 Hf - 0,26 Sc). Готовили идентично примеру 1, в расчете на атомное соотношение Hf:Sc равное 2,0. На 150 г расплава было использовано: Al (26,25 г), Al - 2% Sc (33,75 г), Al - 6% Hf (90 г).
Металлографический, рентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализы показали, что в лигатуре образуются алюминиды Aln(Sc0,29Hf0,71) с кубической решеткой структурного типа L12, в которых гафний замещает 71% скандия. Несмотря на получение заданной структуры данная лигатура имеет высокое замещение скандия гафнием, что отрицательно сказывается на эффекте упрочнения и модифицирования сплава Al - 4% Cu.
Пример 3. Получение лигатуры Al - 0,748% Hf - 0,42% Sc (ат. Al - 0,11 Hf - 0,25 Sc). Готовили идентично примеру 1, в расчете на атомное соотношение Hf:Sc равное 0,5. На 150 г расплава было использовано: Al (97,5 г), Al - 2% Sc (33,75 г), Al - 6% Hf (18,75 г).
Металлографический, рентгеноспектральный, рентгеноструктурный анализы показали, что в лигатуре образуются алюминиды Aln(Sc0,54Hf0,46) с кубической решеткой структурного типа L12, в которых гафний замещает 46% скандия. Использование данной лигатуры при легировании Al-Cu сплавов приводит к образованию w-фазы (AlCuSc), которая выделяется в процессе кристаллизации и не дает скандию (в первую очередь) и меди перейти в твердый раствор алюминия, что отрицательно сказывается на дисперсионном упрочнении.
Металлографический анализ сплавов проводили с помощью инвертированного микроскопа GX-57 (OLYMPUS) при увеличениях от 50 до 1500, а также сканирующего электронного микроскопа Carl Zeiss EVO 40. Приставку для рентгеноспектрального микроанализа INCA X-Act фирмы «Oxford Instruments)) использовали для определения химического состава матрицы и алюминидов. Рентгенофазовый анализ (РФА) выполняли на дифрактометре XRD-7000 фирмы Shimadzu с программным обеспечением.
Рентгенофазовый анализ лигатур Al-Sc-Hf в диапазоне углов 26, составляющем 18-85 град, с шагом 0,02 и временем выдержки на каждой точке 5 с показал, что на дифрактограммах, наряду с основными пиками алюминиевой матрицы, имеются характерные пики, соответствующие рефлексам метастабильной фазы комплексных алюминидов с кубической решеткой структурного типа L12.
При легировании сплава Al - 4% Cu применение заявленной лигатуры алюминий-скандий-гафний (составы: Al - 1,70% Hf - 0,47% Sc, Al - 3,55% Hf - 0,422% Sc, Al - 0,748% Hf - 0,42% Sc) наблюдается значительное повышение показателей твердости сплавов по сравнению с традиционно используемыми лигатурами (с тетрагональной решеткой D022 или D023) или Al-Sc. Показатели твердости сплавов в процессе старения при 150°С, 200°С приведены в таблице. Наибольшее упрочнения обеспечивает лигатурный сплав Al-Sc-Hf, в котором атомное соотношение Hf:Sc находится в пределах 0,8-1,4.
Полученная лигатура при использовании для легирования сплавов на основе алюминия оказывает влияние на матрицу обрабатываемых сплавов, улучшает их свойства, в том числе прочностные и пластичные; а при использовании лигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов, не изменяя существенно состава сплава, измельчает его зерно и структурные составляющие, тем самым улучшает данные свойства.
Claims (1)
- Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний, включающий приготовление алюминиевого расплава, введение легирующих компонентов, содержащих переходные металлы плавлением, перемешивание расплава и охлаждение, отличающийся тем, что в качестве легирующих компонентов в расплав вводят бинарные сплавы Al-Sc и Al-Hf при атомном соотношении Hf:Sc 0,8-1,4, полученный расплав нагревают до температуры на 240-350°С выше температуры ликвидуса, выдерживают 20-30 мин при перемешивании графитовым стержнем, разливают в бронзовую изложницу и охлаждают со скоростью 103-104 град/с.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788136C1 true RU2788136C1 (ru) | 2023-01-17 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU920075A1 (ru) * | 1980-06-09 | 1982-04-15 | Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Способ получени лигатур дл приготовлени алюминиевых сплавов |
| RU2213795C1 (ru) * | 2001-11-12 | 2003-10-10 | Махов Сергей Владимирович | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) |
| RU2426807C2 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-08-20 | Закрытое акционерное общество "Далур" | Способ получения алюминиево-скандиевой лигатуры для сплавов на основе алюминия |
| RU2467086C2 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ получения алюминиевых лигатур с переходными металлами |
| CN102952956A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-06 | 北方工业大学 | 电解铝液微合金化六元中间合金及其制备和使用方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU920075A1 (ru) * | 1980-06-09 | 1982-04-15 | Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Способ получени лигатур дл приготовлени алюминиевых сплавов |
| RU2213795C1 (ru) * | 2001-11-12 | 2003-10-10 | Махов Сергей Владимирович | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) |
| RU2426807C2 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-08-20 | Закрытое акционерное общество "Далур" | Способ получения алюминиево-скандиевой лигатуры для сплавов на основе алюминия |
| RU2467086C2 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ получения алюминиевых лигатур с переходными металлами |
| CN102952956A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-03-06 | 北方工业大学 | 电解铝液微合金化六元中间合金及其制备和使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shabestari | The effect of iron and manganese on the formation of intermetallic compounds in aluminum–silicon alloys | |
| JP5405115B2 (ja) | 結晶粒微細化母合金の製造方法 | |
| Dobrzański et al. | The effect of cast Al-Si-Cu alloy solidification rate on alloy thermal characteristics | |
| CN101094930A (zh) | 铝铸造合金 | |
| CN112593110B (zh) | 一种纳米碳化物增强铝基复合材料焊丝的制备方法 | |
| CN101379205A (zh) | 用于半固态金属铸造的原料黄铜合金 | |
| Jigajinni et al. | Effect of a grain refiner cum modifier on mechanical properties of Al-7Si and Al-11Si alloys | |
| US4873054A (en) | Third element additions to aluminum-titanium master alloys | |
| Gu et al. | Effects of boron addition on the morphology of silicon phases in Al-Si casting alloys | |
| JPH10204555A (ja) | アルミニウム鋳造合金の結晶粒微細化剤の製造方法 | |
| Zhao et al. | Preparation of Al–Ti–C–Sr master alloys and their refining efficiency on A356 alloy | |
| RU2788136C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-гафний | |
| CN107326228B (zh) | 一种复合变质过共晶铝硅合金及其制备方法 | |
| Qasim et al. | Enhancement the mechanical properties of aluminum casting alloys (A356) by adding nanorods structures from zinc oxide | |
| RU2518041C2 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий | |
| CN113234948A (zh) | 一种四元系合金晶粒细化剂及其制备和应用方法 | |
| WO2019101316A1 (en) | Al-si-mg-zr-sr alloy with particle-free grain refinement and improved heat conductivity | |
| JP6864704B2 (ja) | Ａｌ合金の再生方法 | |
| US5100488A (en) | Third element additions to aluminum-titanium master alloys | |
| CN110804704A (zh) | Al-Ti-B-Sr中间合金的制备方法以及Al-Ti-B-Sr中间合金 | |
| CN111378876B (zh) | 一种真空泵转子用含Sc铝合金及其制备方法 | |
| WO2007094265A1 (ja) | 半融合金鋳造用原料りん青銅合金 | |
| Spacil et al. | Effect of Eu and P additions with Ta grain refiner on the solidification microstructure of Al-7Si-0.3 Mg alloys | |
| Li et al. | Modification Mechanism and Growth Process of Al 3 (Sc, Zr) Particles in As-cast Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc Alloy | |
| CN111926219A (zh) | 一种新型Al-Ti-Sc铝合金晶粒细化中间合金及其制备方法 |