Результат интеллектуальной деятельности: Установка для получения дисперсно-упроченного алюминиевого сплава

Настоящее решение 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.).

Из предшествующего уровня техники 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].

Также 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 заявляемой полезной модели 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.

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

Технический результат - повышение прочности и износостойкости легких сплавов

Технический результат достигается тем, что в способе получения дисперсно-упроченного алюминиевого сплава, включающем заполнение расплавом алюминия емкости, ниже уровня расплава металла опускают сопловый блок, имеющий по меньшей мере одно сопло, в которое по трубопроводу через футерованную систему подачи подают кислородосодержащий газ с содержанием кислорода по объему не менее 20%, время и скорость подачи которого выбирают из условия насыщения сплава заданным количеством образующихся упрочняющих частиц оксида алюминия.

Для достижения указанного технического результата предложена установка получения упрочненных сплавов на основе алюминия, включающий ввод кислород содержащего газа в расплав алюминиевой основы. Предлагаемая установка приведена на фиг. 1.

Установка имеет емкость 1 заполненную расплавленным металлом 2, уровень заполнения (зеркало металла) отмечен цифрой 3. В расплавленный металл основы, ниже зеркала металла 3 по трубопроводу 4, через футерованную систему подачи 5 и сопловый блок 6 имеющий одно или несколько сопрел, подается кислород содержащий газ.

Установка работает следующим образом: в емкость, печи или ковша, заполненную расплавленным алюминиевым сплавом, через опускаемый сопловый блок, имеющий одно или несколько сопел, и находящийся ниже уровня металла, 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.

Технический результат достигается благодаря тому, что в расплав металла (алюминиевой основы), находящийся в печи или ковше, при температуре выше температуры плавления, с помощью опускаемого соплового блока 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 сопла или сопло располагается ниже уровня металла, как вертикально так и под углом к зеркалу металла. 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.