Способ получения магниевого сплава
METHOD FOR PRODUCING MAGNESIUM ALLOY

Изобретение относится к металлургии, нефтегазовой технике, а именно к получению сплава на основе магния для получения заготовок.
Известен сплав на основе магния (RU 2215057 С2). Согласно данному изобретению, в ряде случаев при литье слитков и изготовлении отливок из предлагаемых сплавов было обнаружено, что измельченность зерна возрастает, т.е. эффект модифицирования усиливается в зависимости от соотношения содержания в сплаве малых добавок железа и кремния. В результате проведенных опытов было установлено, что для усиления эффекта модифицирования присутствующих в сплаве легирующих компонентов и стабилизации полученной в слитках и отливках мелкозернистой структуры отношение содержания железа к кремнию должно быть в пределах 2-6:1.
Анализ результатов исследования механических свойств большого числа полуфабрикатов, изготовленных из магниевых сплавов, в составе которых присутствует железо, показал, что наиболее высокие и стабильные значения пластичности и ударной вязкости материала, которые определяют повышенную энергопоглощающую способность материала, наблюдаются у сплавов с содержанием железа от 0,0001 до 0,01%.
Также известен способ модифицирования магниевого сплава системы магний-алюминий-цинк-марганец (RU 2617078 С1), содержащего примесь циркония, включающий введение железа в расплав сплава и модифицирование расплава магнезитом, отличающийся тем, что перед модифицированием при температуре 770-780°С в расплав вводят кальций и железо в количестве 0,05-0,15% и 0,005-0,015% соответственно от массы расплава с интервалом введения железа не менее 10 мин, после выдержки расплава в течение 10-20 мин при температуре 720-750°С осуществляют модифицирование магнезитом в количестве 0,3-0,4% от веса расплава, при этом железо вводят в состав железосодержащего сплава при соотношении железа к содержащейся в сплаве примеси циркония 0,25-2,5.
К недостаткам данного изобретения можно отнести наличие в составе сплава иттрия, серебра, по меньшей мере одного редкоземельного металла (РЗМ) ряда лантаноидов или их смеси, что сказывается на стоимости способа производства из данного сплава. Также к недостаткам можно отнести высокие температуры и длительное время выдержки, которые влияют на окисление магния и уменьшения его объемной доли в расплаве.
Наиболее близким по наличию сходных признаков к заявляемому способу является Способ получения магниевого сплава (RU 2103404 С1). Способ получения магниевого сплава включает в себя внесение в первый тигель магния, нагревание его выше 660°С до расплавления, перемешивание магниевого расплава до гомогенного состояния при помощи импеллерного перемешивателя, внесение во второй тигель сплавообразующего компонента, содержащего алюминий и марганец, его расплавление, введение расплавленного сплавообразующего компонента и смешивание расплавленного магния и расплавленного сплавообразующего компонента с быстрым образованием сплава.
Это решение выбрано в качестве прототипа.
К недостаткам прототипа можно отнести использование методики приготовления сплава в двух тиглях с последующим сливом полученных расплавов в один, а также достаточно высокие температуры (до 765°С), которые, в свою очередь, влияют на потери в процессе окисления при плавке, переливе сплавообразующих компонентов и перемешивании импеллерным перемешивателем. Высокие температуры также усложняют технологический процесс и увеличивает энергозатраты при приготовлении магниевого сплава.
Техническая задача изобретения заключается в разработке способа, позволяющего максимально возможно снизить потери и достичь максимального усвоения бериллия при легировании магниевых сплавов в составе которых присутствует алюминий, что, в свою очередь, позволить снизить затраты на производство заготовок из получаемого сплава.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе получения магниевого сплава, включающем нагревание магния до полного расплавления в инертной среде, введение рафинирующего флюса над поверхностью расплава, введение сплавообразующего компонента, содержащего алюминий, цинк и смешивание расплавленного сплавообразующего компонента и расплавленного магния, согласно изобретению, в расплав магния вводят лигатуру Аl-Ве при температуре 650-670°С с последующей выдержкой расплава в течение 3-4 минут, затем вводят цинк в количестве 1% от массы расплава и совместно алюминий и лигатуру Al-Fe в весовом отношении 1:0,75 с последующей выдержкой 8-10 минут при температуре 720-740°С
Пример 1
2
2
В тигель, разогретый в печи сопротивления, загружают навеску первичного магния массой 500 г. и плавят в инертной газовой среде аргона до полного расплавления. Затем, при температуре 650°С, вводят покровно-рафинирующий флюс «ВИ-3» (ВаСl; CaF; NaCl) на зеркало расплава. Далее доводят полученный расплав до температуры 670-680°С и вводят навеску лигатуры Аl-Ве в твердом состоянии с последующим перемешиванием керамической мешалкой и выдержкой расплава в течении 3 минут при температуре 670-680°С. Затем повышают температуру расплава до 720-740°С и далее вводят первичный алюминий совместно с твердой лигатурой Al-Fe в весовом отношении 1:0,75 с последующей выдержкой 10 минут. На последнем этапе производят перемешивание, снятие шлака и флюса с зеркала расплава и разливку расплава в формы.
Расчетное содержание используемых сплавообразующих компонентов и данные полученные в процессе исследования представлены в табл. 1.
Пример 2
2
2
В тигель, разогретый в печи сопротивления, загружают навеску первичного магния массой 500 г. и плавят в инертной газовой среде аргона до полного расплавления. Затем, при температуре 650-660°С, вводят покровно-рафинирующий флюс «ВИ-3» (ВаСl; CaF; NaCl) на зеркало расплава. Далее вводят навеску лигатуру Аl-Ве в твердом состоянии с последующим перемешиванием керамической мешалкой и выдержкой расплава в течении 4 минут при температуре 650-670°С. Затем повышают температуру расплава до 720-740°С и далее вводят первичный алюминий совместно с твердым цинком и с твердой лигатурой Al-Fe в весовом отношении алюминия к лигатуре Al-Fe как 1:0,75 с последующей выдержкой 8 минут. Далее вводят остальные сплавообразующие компоненты такие, как цинк в количестве 1% от массы расплава в твердом состоянии, предварительно просушенные при температуре 100°С, затем выдерживают полученный расплав 3-5 минут. На последнем этапе производят перемешивание, снятие шлака и флюса с зеркала расплава и разливку расплава в формы.
Анализ, приведенных в табл.2 данных, показал, что эффективность усвоения некоторых сплавообразующих компонентов превышает 100%. Это связано с окислением магния в процессе плавки, в следствии чего уменьшается количество первичного магния, доступного для образования сплава.
Данный способ представляет собой технологическое решение, при которых уменьшается окисление магния в процессе приготовлении сплава до 4-6%, а также увеличивается степень усвоения сплавообразующих компонентов. Степень усвоение бериллия при приготовлении сплава данным способом достигает 61-65%. Степень усвоения железа, в свою очередь, составляет 92-97%. Данные технологические решения несут положительный экономический эффект, в процессе производства магниевых сплавов в составе которых присутствует бериллий, алюминий, железо, цинк.