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 расплавленный алюминий или сплав на основе алюминия, отличающийся тем,что в матричный алюминиевый расплав при температуре интервала его кристаллизации механическим замешиванием вводят кремнезем, полученную лигатуру кристаллизуют и вводят ее в расплавленный алюминий, выдерживают расплав 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. Известен способ получения алюминиево-кремниевого сплава 2 путем ввода в расплав алюминия расплава кремния, после чего производится перемешивание расплава в течение 2-6 мин. Перемешивание расплава осуществляют по всему объему турбулентными потоками инертного газа, который подается по всей высоте расплава. Турбулизация потоков газа производится за счет периодического изменения его давления от 0,2 до 0,6 атм. Недостатками данного способа являются его ограниченная применимость вследствие использования специального термического оборудования, а также высокие энергетические затраты. Наиболее близким к заявленному способу является способ получения алюминиевокремниевого сплава 3, включающий введение кремнезема в расплавленный алюминий и 17860 1 2013.12.30 обработку расплава углеродсодержащим реагентом, в качестве реагента используют асбест, смоченный в водно-графитовой суспензии. Основным недостатком способа является его ограниченная применимость вследствие использования в качестве реагента асбеста, являющегося канцерогенным материалом и относящегося к опасным веществам, а также низкий выход сплава. Задачей изобретения является повышение выхода алюминиево-кремниевого сплава. Задача достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевого сплава,включающем введение кремнезема в расплавленный алюминий или сплав на основе алюминия, в матричный алюминиевый расплав при температуре интервала его кристаллизации механическим замешиванием вводят кремнезем, полученную лигатуру кристаллизуют и вводят ее в расплавленный алюминий, выдерживают расплав при температуре выше линии ликвидус и сливают. В предлагаемом способе, как и в прототипе, получение алюминиево-кремниевого сплава осуществляется за счет растворения в алюминии кремния, восстановленного из кремнезема по реакции 3242233. 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 более равномерному распределению частиц кремнезема в расплаве алюминия при использовании заранее приготовленной лигатуры -2, получено замешиванием кремнезема в алюминиевый расплав в интервале его кристаллизации. Способ осуществляется следующим образом. Получение алюминиево-кремниевых сплавов осуществляется с помощью заранее приготовленной лигатуры -2, полученной механическим замешиванием кремнезема (до 40 от массы алюминия) в матричный алюминиевый расплав при температуре интервала его кристаллизации. Полученная после кристаллизации лигатура вводится в расплавленный алюминий или литейные сплавы на основе алюминия, в которых нужно повысить процентное содержание кремния. После ввода лигатуры расплав выдерживается при температурах выше линии ликвидус (порядка 800-900 С) в течение 20-60 мин. В полученный алюминиево-кремниевый сплав дополнительно могут вводиться рафинирующие флюсы с целью рафинирования от неметаллических примесей и увеличения выхода алюминиевокремниевого сплава. Способ проверен в лабораторных условиях. Пример 1. Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Предварительно приготовили лигатуру навеску алюминия (масса 200 г) расплавили в алундовом тигле,при температуре интервала его кристаллизации механическим замешиванием ввели 40(от массы расплава) кремнезема. После кристаллизации лигатуру ввели в нагретый до 780 С алюминий массой 200 г, выдержали 20 мин при температуре 870 С, ввели 36(5 от массы расплава) и слили расплав. Процентное содержание кремния в сплаве составило 8,6(спектральный химический, металлографический, термический анализы). Пример 2. Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Предварительно приготовили лигатуру навеску алюминия (масса 200 г) расплавили в алундовом тигле,при температуре интервала его кристаллизации механическим замешиванием ввели 40(от массы расплава) кремнезема. После кристаллизации лигатуру ввели в расплавленный алюминий массой 200 г, выдержали 60 мин при 950 С и слили расплав. Процентное со 2 17860 1 2013.12.30 держание кремния в сплаве составило 8,0(спектральный химический, металлографический, термический анализы). Пример 3. Получили алюминиево-кремниевый сплав по предлагаемому способу. Предварительно приготовили лигатуру навеску алюминия (масса 200 г) расплавили в алундовом тигле,при температуре интервала его кристаллизации механическим замешиванием ввели 30(от массы расплава) кремнезема. После кристаллизации полученную лигатуру ввели в сплав -7 массой 200 г, находящийся в печи при 750 С, выдержали 30 мин при температуре 850 С, ввели 36 (5 от массы расплава) и слили расплав. Процентное содержание кремния в сплаве составило 12,2(спектральный химический,металлографический, термический анализы). Результаты опытов приведены в таблице. СодержаВыход ние кремсплава,ния в спла ве,1 предлаг. 870 20 20 да 8,6 78 2 предлаг. 950 60 20 нет 8,0 74 3 предлаг. 850 30 15 да 12,2 79 4 известный 800 20 20 нет 5,8 70 5 известный 850 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). Время выдерж- Количествоп/ Способ по, С ки (обработки), кремнезема в п лучения мин расплаве,Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3