Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Рафальский Игорь Владимирович Арабей Анастасия Витальевна Лущик Павел Евгеньевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(56)2063460 1, 1996. АРАБЕЙ А.В. и др. Материалы 5-й Международной конференции Сотрудничество для решения проблемы отходов. - Харьков, 2008. //(57) Способ производства алюминиево-кремниевого сплава, включающий введение кремнезема в расплавленный алюминий, отличающийся тем, что расплав алюминия с кремнеземом подвергают циклической температурной обработке путем нагрева расплава выше температуры ликвидус и его охлаждения ниже температуры солидус. Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к получению сплавов алюминия с кремнием. Известен способ получения алюминиево-кремниевого сплава 1, заключающийся в растворении кристаллического кремния в жидком алюминии. К недостаткам данного способа можно отнести использование дорогостоящего кристаллического кремния, подготовку шихтового кремния к плавке (дробление), сопровождающуюся образованием кремнистой пыли, которая практически не растворяется в алюминии. Наиболее близким к заявленному способу является способ получения алюминиевокремниевого сплава, включающий введение кремнезема в расплавленный алюминий и обработку расплава углеродсодержащим реагентом, в качестве реагента используют асбест,смоченный в водно-графитовой суспензии 2. Основным недостатком способа является его ограниченная применимость вследствие использования в качестве реагента асбеста, являющегося канцерогенным и относящимся к опасным веществам материалом, а также пониженной плотности получаемого сплава после обработки расплава алюминия водосодержащей суспензией. Задачей изобретения является отказ от использования канцерогенного и относящимся к опасным веществам реагента (асбеста), а также повышение плотности получаемого алюминиево-кремниевого сплава. 14528 1 2011.06.30 Задача достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевых сплавов,включающем введение кремнезема в расплавленный алюминий, расплав алюминия с кремнеземом подвергают циклической температурной обработке путем нагрева расплава выше температуры ликвидус и его охлаждения ниже температуры солидус. Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в предлагаемом способе, как и в прототипе, получение алюминиево-кремниевого сплава осуществляется за счет растворения в алюминии кремния, восстановленного из кремнезема по реакции 3242233. Ускорение процесса насыщения алюминия кремнием идет за счет циклической температурной обработки (нагрев расплава выше температуры ликвидус и охлаждение ниже температуры солидус). Способ осуществляется следующим образом. В расплавленный алюминий вводили кремнезем в количестве до 25 от массы расплава. Затем расплав тщательно перемешивали, равномерно распределяя частицы кремнезема по всему объему металла. После этого температуру расплава понизили до температуры ниже линии солидуса с целью кристаллизации сплава. Затем сплав вновь нагрели до температуры выше линии ликвидус. Количество циклов температурной обработки расплава(нагрев-охлаждение-нагрев) зависит от необходимого процентного содержания кремния в расплаве. Чем больше количество циклов, тем больше насыщается расплав кремнием. Способ проверен в лабораторных условиях. Пример Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Навеску алюминия расплавили в алундовом тигле, ввели кремнезем в виде кварцевого песка в количестве до 20 от массы алюминия и расплав подвергли циклической температурной обработке,заключающейся в периодическом нагревании расплава выше температуры ликвидус и дальнейшем его охлаждении ниже температуры солидус. Затем расплав выдержали в печи при температуре выше линии ликвидус в течение 10 минут, после чего слили металл. Полученные сплавы анализировали на содержание кремния и плотность. Плотность определяли методом гидростатического взвешивания при доверительной погрешности 0,1(при 0,95). Результаты анализа приведены в табл. 1-2. Таблица 1 Количество циклов температурной обработки Содержание кремниясплава расплава через фазовый переход в расплаве,1 1 4,5 2 2 5,8 3 3 6,7 4 4 7,8 5 5 8,4 Таблица 2 3 Плотность сплава, кг/м полученного полученного по предлагаемому способу по известному способу 2,675 2,640 2,670 2,635 Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что с увеличением количества циклов термической обработки расплава через фазовый переход содержание кремния в расплаве увеличивается после первого цикла обработки до 4,5 , после последующих циклов 2 14528 1 2011.06.30 обработки на 0,6-1,3 . Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что плотность сплава,полученного по предлагаемому способу, выше на 1,3 по сравнению с известным. Применение предлагаемого способа позволит отказаться от использования канцерогенного и относящегося к опасным веществам реагента (асбеста), а также повысить плотность получаемого алюминиево-кремниевого сплава. Источники информации 1. Альтман М.Б. и др. Плавка и литье алюминиевых сплавов. - М. Металлургия, 1983. С. 265-271. 2. Патент РФ 2063460, МПК 22 1/06,22 9/10, 1996. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3