Способ получения алюминиево-кремниевого сплава

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Рафальский Игорь Владимирович Арабей Анастасия Витальевна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) 1. Способ получения алюминиево-кремниевого сплава, включающий введение кремнезема в алюминиевый расплав, отличающийся тем, что кремнезем вводят механическим замешиванием в матричный алюминиевый расплав при температуре интервала его кристаллизации, кристаллизуют, расплавляют, выдерживают при температуре выше линии ликвидус и сливают. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после выдержки расплав рафинируют флюсом. 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. Существует способ производства алюминиево-кремниевого сплава 2 из порций концентрата руды, содержащей оксидыи , в частности из концентрата кианита, который расплавляют и нагревают до температуры выше 2100 С за счет химической энергии, получаемой при окислении расчетным количеством кислорода того продукта, который производится из концентрата. Последующее восстановление сплава из порций расплава кианита осуществляют углеродоводородным восстановителем, причем восстанавливаютикак из расплавленной порции кианита, так и из того расплава, который образовался в результате сжигания расчетного количества сплава. Восстановленный из порции кианита жидкий сплав удаляют из плавильного агрегата, а оставшийся жидкий сплав возвращают для следующей операции сжигания. Недостатками данного способа являются его ограниченная применимость вследствие использования специального термического оборудования, а также высокие энергетиче 16558 1 2012.12.30 ские затраты, связанные с необходимостью нагрева руды до температур, превышающих 2100 С. Наиболее близким к заявленному способу является способ получения алюминиевокремниевого сплава 3, включающий введение кремнезема в расплавленный алюминий и обработку расплава углеродсодержащим реагентом, в качестве реагента используют асбест, смоченный в вводно-графитовой суспензии. Основным недостатком способа является его ограниченная применимость вследствие использования в качестве реагента асбеста, являющегося канцерогенным и относящегося к опасным веществам материалом, а также низкий выход сплава. Задачей изобретения является повышение выхода алюминиево-кремниевого сплава, а также отказ от использования канцерогенного и относящегося к опасным веществам реагента (асбеста). Задача достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевого сплава,включающем введение кремнезема в алюминиевый расплав, кремнезем вводят механическим замешиванием в матричный алюминиевый расплав при температуре интервала его кристаллизации, кристаллизуют, расплавляют, выдерживают при температуре выше линии ликвидус и сливают. После выдержки расплав рафинируют флюсом. В предлагаемом способе, как и в прототипе, получение алюминиево-кремниевого сплава осуществляется за счет растворения в алюминии кремния, восстановленного из кремнезема по реакции 32422 О 33. Однако частицы кремнезема в большинстве случаев не смачиваются или плохо смачиваются расплавом алюминия, что обуславливает низкую скорость протекания процесса восстановления по указанной реакции и невозможность полного и равномерного распределения данных соединений в матричном расплаве 4. Ускорение процесса восстановления кремния алюминием по предлагаемому способу идет благодаря равномерному распределению частиц кремнезема в расплаве алюминия при приготовлении металло-оксидной композиции (-2) за счет введения кремнезема в интервале кристаллизации матричного алюминиевого сплава, а также благодаря введению рафинирующих флюсов в расплав. Способ осуществляется следующим образом. Получение алюминиево-кремниевых сплавов осуществляется с помощью приготовления металло-оксидной композиции (-2), полученной механическим замешиванием кремнезема (до 40 от массы алюминия) в матричный алюминиевый расплав в интервале кристаллизации или в интервале, близком к нему. Полученная после кристаллизации металло-оксидная композиция расплавляется и выдерживается при температурах выше линии ликвидус (порядка 700-900 С) в течение 20-60 мин. В полученный алюминиевокремниевый сплав дополнительно могут вводиться рафинирующие флюсы с целью рафинирования от неметаллических примесей и увеличения выхода алюминиево-кремниевого сплава. Способ проверен в лабораторных условиях. Пример 1. Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Навеску алюминия (масса 150 г) расплавили в алундовом тигле при температуре печи 780 С, сплав охладили до температуры 67010 С и механическим замешиванием ввели 202. Полученную после кристаллизации металло-оксидную композицию нагрели до температуры 800 С, выдержали 20 мин и затем слили полученный расплав. Процентное содержание кремния в сплаве составило 7,2(спектральный химический, металлографический,термический анализы). 16558 1 2012.12.30 Пример 2. Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Навеску алюминия (масса 150 г) расплавили в алундовом тигле при температуре печи 780 С, сплав охладили до температуры 67010 С и механическим замешиванием ввели 202. Полученную после кристаллизации металло-оксидную композицию нагрели до температуры 900 С, выдержали 20 мин, ввели 336 и слили расплав. Процентное содержание кремния в сплаве составило 9,3(спектральный химический, металлографический,термический анализы). Результаты опытов приведены в таблице.Способ поп/п лучения Время Количество Содержавыдержки Обработка Выход кремнезема в ние крем(обработки),флюсом сплава,расплаве,ния,мин 20 20 нет 7,8 74 60 20 да 8,0 75 20 20 да 9,3 79 30 25 да 10,2 77 20 20 нет 5,8 70 20 20 нет 6,3 69 Из данных, приведенных в примерах и таблице, видно, что применение предлагаемого способа позволит увеличить выход алюминиево-кремниевых сплавов на 4-9 , при этом получить алюминиево-кремниевый сплав с более высоким содержанием кремния. Также применение предлагаемого способа даст возможность отказаться от использования канцерогенного и относящегося к опасным веществам реагента (асбеста). Источники информации 1. Альтман М.Б.и др. Плавка. - М. Металлургия, 1983. - С. 265-271. 2. Патент РФ 2148670, МПК С 22 С 1/10, С 22 С 21/02, 2000. 3. Патент РФ 2063460, МПК С 22 С 1/06, С 22 В 9/10, 1996. 4. РЖ ВИНИТИ, Итоги науки и техники. Серия Композиционные материалы. Т. 3. Композиционные материалы с металлической матрицей. - М., 1988. - С. 16-17. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3