Способ получения дисперсно-упроченного алюминиевого сплава

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно к получению легких сплавов на основе алюминия с повышенной прочностью и износостойкостью за счет введения в них упрочняющих дисперсных добавок. Дисперсно-упрочненные легкие сплавы на основе алюминия используются для изготовления отдельных деталей и изделий в целом, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками при малом весе, в ряде отраслей промышленности (ракетно-космическая, авиационная, автомобильная и т.д.).

Задачей, на решение которой направлена данное изобретение, заключается в повышении прочности и износостойкости легких сплавов, а также снижении затрат для производства дисперсно-упроченного алюминиевого сплава.

Известен способ получения литого композиционного материала на основе алюминиевого сплава путем введения в расплав алюминия брикетов из высокопрочных керамических частиц, причем брикетирование проводят под давлением, а брикеты перед вводом в расплав нагревают [Патент РФ 2323991].

Известен также способ получения литого композиционного материала, основанный на введении в расплавленную алюминиевую основу (1÷15) мас. % мелкодисперсных порошков оксидов металла, температура плавления которых превышает температуру плавления расплава [Патент РФ 2177047].

Недостатком указанных способов является то, что мелкодисперсные порошки получаются в отдельных установках или технологических линиях, что увеличивает их стоимость и соответственно стоимость получаемого сплава.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является установка получения композита Al-TiC на основе синтеза карбида титана непосредственно в расплаве путем ввода углеводородсодержащего газа (смеси аргона и метана) в расплав Al-Ti. Процесс проводится при температуре 1200-1300°С от 20 минут до 1 часа в зависимости от состава матрицы, количества расплава и требуемой доли TiC [Е.Г. Кандалова, А.Р. Луц, А.Г. Макаренко, А.В. Орлов Технология получения композита Al-TiC из порошковых экзотермических смесей непосредственно в расплаве алюминия // Заготовительные производства в машиностроении №11, 2005 с 47-51].

Недостатком данного технического решения является то, что упрочняющие частица (карбид титана) получаются путем карбидизации титана. Кроме того, расплав насыщается водородом и необходима дополнительная подача аргона для дегазации сплава. Что увеличивает стоимость продукции.

Указанные недостатки устраняет предлагаемая установка.

Задача изобретения - повышение прочности и износостойкости легких сплавов, а также снижение затрат для производства дисперсно-упроченного алюминиевого сплава.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности и износостойкости легких сплавов.

Технический результат достигается тем, что установка для получения дисперсно-упроченного алюминиевого сплава включает корпус, заполненный расплавом алюминия, в который по трубопроводу через систему подачи, находящуюся в донной части и имеющую одно или несколько сопел, подается газ, содержащий по объему не менее 20% кислорода.

Предлагаемая установка приведена на фиг. 1. Установка имеет емкость 1, заполненную расплавленным металлом 2, уровень заполнения (зеркало металла) 2. В расплавленный металл основы, ниже зеркала металла 3 по трубопроводу 4, через систему подачи 5, имеющую одно или несколько сопел или пористую газораспределительную плиту, подается газ, содержащий кислород.

Технический результат достигается благодаря тому, что в расплав металла (алюминиевой основы), находящийся в печи или ковше, при температуре выше температуры плавления с помощью соплового блока, расположенного в донной части, подается газ, содержащий по объему не менее 20% кислорода, время и скорость подачи газа выбираются из условия насыщения металла заданным количеством оксидных частиц (Al₂O₃). Подача газа приводит к циркуляции металла и равномерному распределению частиц. При этом сопло, сопла или пористая газораспределительная плита располагается на подине (донной части). В ходе продувки происходит частичное окисление расплава алюминия с образованием частиц Al₂O₃, являющихся упрочняющими частицами. При этом за счет перемешивания расплава подаваемым газом происходит распределение упрочняющих частиц по всему объему расплава.

Установка работает следующим образом: в емкость, печи или ковша, заполненную расплавленным алюминиевым сплавом, через систему подачи, находящуюся в донной части печи или ковша, подается газ, содержащий по объему не менее 20% кислорода. В результате взаимодействия кислорода и алюминия образуется оксид алюминия (Al₂O₃), частицы которого являются упрочняющими частицами в получаемом дисперсно-упроченном материале.