Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами

Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами

Исследованы структура и свойства литья из магниевого сплава МЛ5 при фильтрации его через углеродсодержащие материалы. Показано, что применение графита, магнезита и известняка для фильтрации магниевого расплава позволяет не только рафинировать его, но и эффективно модифицировать....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2012
Hauptverfasser: Шаломеев, В.А., Цивирко, Э.И., Самойлов, В.Е., Самойлов, Ю.В., Гонтаренко, В.И.
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2012
Schriftenreihe:Процессы литья
Schlagworte:
Получение и обработка расплавов
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126220
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами / В.А. Шаломеев, Э.И. Цивирко, В.Е. Самойлов, Ю.В. Самойлов, В.И. Гонтаренко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 11-16. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-126220
record_format dspace
spelling irk-123456789-1262202017-11-18T03:03:09Z Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами Шаломеев, В.А. Цивирко, Э.И. Самойлов, В.Е. Самойлов, Ю.В. Гонтаренко, В.И. Получение и обработка расплавов Исследованы структура и свойства литья из магниевого сплава МЛ5 при фильтрации его через углеродсодержащие материалы. Показано, что применение графита, магнезита и известняка для фильтрации магниевого расплава позволяет не только рафинировать его, но и эффективно модифицировать. Досліджено структура та властивості лиття з магнієвого сплаву МЛ5 при фільтрації його через матеріали, що містять вуглець. Показано, що застосування графіту, магнезиту та вапняку для фільтрації магнієвого розплаву дозволяє не тільки рафінувати його, а й ефективно модифікувати. The structure and properties of cast magnesium alloy ML5 by filtering it through a carbon-containing materials. It is shown that the use of graphite, magnesit and limestone for magnesium melt filtration allows us not only to refine it, but also effectively modified. 2012 Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами / В.А. Шаломеев, Э.И. Цивирко, В.Е. Самойлов, Ю.В. Самойлов, В.И. Гонтаренко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 11-16. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-5884 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126220 669.2/8-034 ru Процессы литья Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Получение и обработка расплавов
Получение и обработка расплавов
spellingShingle Получение и обработка расплавов
Получение и обработка расплавов
Шаломеев, В.А.
Цивирко, Э.И.
Самойлов, В.Е.
Самойлов, Ю.В.
Гонтаренко, В.И.
Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
Процессы литья
description Исследованы структура и свойства литья из магниевого сплава МЛ5 при фильтрации его через углеродсодержащие материалы. Показано, что применение графита, магнезита и известняка для фильтрации магниевого расплава позволяет не только рафинировать его, но и эффективно модифицировать.
author Шаломеев, В.А.
Цивирко, Э.И.
Самойлов, В.Е.
Самойлов, Ю.В.
Гонтаренко, В.И.
author_facet Шаломеев, В.А.
Цивирко, Э.И.
Самойлов, В.Е.
Самойлов, Ю.В.
Гонтаренко, В.И.
author_sort Шаломеев, В.А.
title Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
title_short Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
title_full Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
title_fullStr Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
title_full_unstemmed Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
title_sort рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate 2012
topic_facet Получение и обработка расплавов
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126220
citation_txt Рафинирование магниевого расплава углеродсодержащими фильтрами / В.А. Шаломеев, Э.И. Цивирко, В.Е. Самойлов, Ю.В. Самойлов, В.И. Гонтаренко // Процессы литья. — 2012. — № 2. — С. 11-16. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Процессы литья
work_keys_str_mv AT šalomeevva rafinirovaniemagnievogorasplavauglerodsoderžaŝimifilʹtrami
AT civirkoéi rafinirovaniemagnievogorasplavauglerodsoderžaŝimifilʹtrami
AT samojlovve rafinirovaniemagnievogorasplavauglerodsoderžaŝimifilʹtrami
AT samojlovûv rafinirovaniemagnievogorasplavauglerodsoderžaŝimifilʹtrami
AT gontarenkovi rafinirovaniemagnievogorasplavauglerodsoderžaŝimifilʹtrami
first_indexed 2025-07-09T04:34:34Z
last_indexed 2025-07-09T04:34:34Z
_version_ 1837142561930608640
fulltext ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) 11 Получение и обработка расплавов 18. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. – М.: Изд­во иностр. лит­ры, 1962. – Ч. 1. – 416 с. 19. Пожидаев Ю. И., Гуревич Ю. Г. О разбухании брикетов окалины при их комбинированном восстановлении // Изв. вузов. Чер. металлургия. −1980. − № 2. − С. 20­24. 20. Сборник технологических инструкций по выплавке стали в основных дуговых электро­ печах. – Запорожье: Днепроспецсталь, 1990. – 588 с. Поступила 21.11.2011 уДк 669.2/8-034 в. а. Шаломеев, Э. и. Цивирко, в. е. самойлов, Ю.в. самойлов, в. и. Гонтаренко Запорожский национальный техническй универститет, Запорожье рафинирование МаГниевоГо расПлава уГлероДсоДержащиМи фильтраМи Исследованы структура и свойства литья из магниевого сплава МЛ5 при фильтрации его через углеродсодержащие материалы. Показано, что применение графита, магнезита и известняка для фильтрации магниевого расплава позволяет не только рафинировать его, но и эффективно модифицировать. Ключевые слова: магниевый сплав, фильтрация, модифицирование, рафинирование, микрозерно, механические свойства. Досліджено структура та властивості лиття з магнієвого сплаву МЛ5 при фільтрації його через матеріали, що містять вуглець. Показано, що застосування графіту, магнезиту та вап- няку для фільтрації магнієвого розплаву дозволяє не тільки рафінувати його, а й ефективно модифікувати. Ключові слова: магнієвий сплав, фільтрація, модифікування, рафінування, мікрозерно, механічні властивості. The structure and properties of cast magnesium alloy ML5 by filtering it through a carbon-containing materials. It is shown that the use of graphite, magnesit and limestone for magnesium melt filtration allows us not only to refine it, but also effectively modified. Keywords: magnesium alloy, filtering, modifying, refining, micrograin, the mechanical properties. Наиболее распространенная технология плавки магниевых сплавов предусма­ тривает рафинирование расплава флюсами. При этом возникает опасность загрязнения металла продуктами рафинирования и остатками флюса, что приво­ дит к снижению физико­механических свойств сплава, увеличению брака отливок и снижению выхода годного литья [1, 2]. Наиболее простым и дешевым способом дополнительного рафинирования расплава является его фильтрация через куско­ вые огнеупорные матералы, способные адсорбировать остатки флюса и неметал­ лические включения [3]. 12 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) Получение и обработка расплавов Исследовали фильтрационную способность наиболее распространенных и де­ шевых огнеупорных материалов (магнезит, известняк и графит) при рафинировании магниевого расплава. Изучали физико­механические свойства и качество отливок из сплава МЛ5 при различных вариантах фильтрации. Эффективность очищения расплава фильтрационными материалами сравни­ вали путем определения характеристик поверхностного взаимодействия в систе­ мах: сплав МЛ5­фильтр, флюс­фильтр, сплав МЛ5­включения, флюс­включения. Для этого использовали метод «лежащей капли» [4], когда расплавленная проба металла или флюса располагалась на горизонтальных подложках из исследуемых материалов. Применяли подложки из графита, магнезита и известняка, в качестве материалов, которые имитировали включения, − подложки из SiO 2 , Al 2 O 3 и �gO. Определяли краевой угол смачивания (θ), поверхностное натяжение (σ р.г. ), работу когезии (А к ), адгезии (А а ) и краевой угол смачивания (К р ), а также эффективность удаления включений из расплава при его фильтрации (W фл ) [5]. Эффективность фильтрации через различные материалы исследовали на сплаве МЛ5, который выплавляли в тигельных индукционных печах ИПМ­500 и рафиниро­ вали флюсом ВИ­2. Предварительно нагретые до температуры 500 0С материалы фильтра гранулярностью 10­50 мм поочередно засыпали на сетку съемной литнико­ вой чаши высотой 100 мм, установленной над стояком литейной формы, и заливали литые образцы для определения механических свойств и металлографического контроля. Анализ результатов исследований (табл. 1) показал, что поверхностное на­ тяжение (σ р.г. ) при постоянной температуре на границе сплав­газ в системах сплав МЛ5­карбонатовая подложка и сплав МЛ5­оксид находилось на уровне 70­78 мДж/м2. Флюс ВИ­2 растекался на карбонатных материалах и практически не смачивал оксидные, что обуславливало разные значения поверхностного натяжения (σ р.г. ) на подложках из оксидов и карбонатов. Адгезия (А а ) на грани­ це раздела флюс­подложка из CaCO 3 , �gCO 3 и графита составляла 130, 126 и 125 мДж/м2 соответственно, что в 2­3 раза больше, чем адгезия на границе флюс­подложка из оксидов. В системах сплав МЛ5­подложка из карбонатов и сплав МЛ5­оксид меньший угол смачивания и соответственно большая работа адгезии составляли для материала из CaCO 3 . Рафинирующее свойство флюса (W фл ) характеризуется работой адгезии к сплаву МЛ5. Межфазное натяжение (адгезия) на границе сплав МЛ5­флюс ВИ­2 следую­ щее: σ р.г. = 71 мДж/м2; θ = 49 °. Адгезия включений к металлу в среде флюса для SiO 2 , Al 2 O 3 и �gO составляла соответственно 140, 143 и 132 мДж/м2. Учитывая, что рафинирующее свойство флюса (W фл ) возрастает с уменьшением работы адгезии, можно сделать вывод, что флюс ВИ­2 адсорбирует данные включения, но более эффективно − оксиды магния (рис. 1). таблица 1. характеристики поверхностного взаимодействия между спла- вом Мл5, флюсом ви-2 и материалом подложек Материал подложки σр.г., мДж/м2 θ, град Аа, мДж/м2 Ак, мДж/м2 Кр, мДж/м2 МЛ5 ВИ2 МЛ5 ВИ2 МЛ5 ВИ2 МЛ5 ВИ2 МЛ5 ВИ2 CaCO3 78 77 127 47 31 130 156 154 - 125 - 24 MgCO3 70 78 140 52 16 126 140 156 - 124 - 30 Графит 72 75 154 48 7 125 144 150 - 137 - 25 SiO2 69 101 132 132 23 33 138 202 - 115 - 169 Al2O3 74 99 137 143 20 19 148 198 - 128 - 180 MgO 70 100 148 137 11 27 140 200 - 129 - 173 Примечание: в таблице приведены средние значения ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) 13 Получение и обработка расплавов Эффективность рафиниро­ вания характеризуется суммар­ ной энергией связи сорбент­ включения (W эф ) в системе твердый фильтр (сорбент)­ металлический расплав (МЛ5)­ включение (флюс). Полнота удаления включений в расплаве при фильтрации снижалась от известняка к магнезиту и гра­ фиту − 279, 259 и 250 мДж/м2 соответственно (рис. 2). глубину взаимодействия между сплавом и материалом фильтра определяли металло­ графическим анализом. Устано­ вили, что сплав МЛ5 проникал в материал фильтра из CaCO 3 на глубину 175 мкм, что значительно превышало рафинирующее дей­ ствие графита (6 мм) и магнезита (10 мм), рис. 3. В поверхностной зоне контакта исследуемых капель с материалом подложек наблюдалось повышен­ ное (по сравнению с остальным объемом капли) количество интер­ металлидов. Установили, что боль­ шее количество интерметаллидов выявлено в поверхностной зоне капли при контакте с магнезитовой подложкой. Размеры интерме­ таллидов достигали 25 мкм, что в 3­4 раза больше, чем в каплях при контакте с известняком и графи­ том. Величина микрозерна в материале всех исследуемых капель находилась на одном уровне (табл. 2). Микротвердость δ­твердого раствора в поверхностных зонах капель всех ва­ риантов была несколько выше, чем в центре (табл. 3), более высокие значения микротвердости матрицы, эвтектики и интерметаллида наблюдались в капле, на­ ходившейся на подложке из магнезита, что скорее всего связано с процессами диффузии элементов подложки в металлический расплав. Количественный анализ структурных составляющих в исследуемых образцах из сплава МЛ5 показал, что при взаимодействии металла с материалами подложки образовывались как единичные интерметаллиды, так и их скопления. Их индекс и средний размер возрастали от магнезита к графиту и известняку (табл. 4). После контакта металла с материалами подложек изменялись топография и морфология включений. Фильтрация сплава через магнезит, известняк и графит способствовала заметному измельчению микрозерна металла (рис. 4), особенно при использовании фильтра, содержащего равные части магнезита, графита и известняка. Механические испытания показали, что фильтрация расплава повышала прочност­ ные (σ в ) и пластические (δ) характеристики сплава МЛ5. Более высокие значения ме­ ханических свойств и плотности получены на образцах, изготовленных с применением комплексного фильтра (33 магнезита + 33 графита + 33 % известняка), табл. 5. Рис. 1. Рафинирующая способность флюса к включе­ ниям 126 128 130 132 134 136 138 140 142 144144 142 140 138 136 134 132 130 128 126 W фл , мДж/м2 SiO 2 Al 2 O 3 �gO Wэф мДж/м2 265 270 275 280 CaCO 3 �gCO 3 240 245 250 255 260 230 235 графит Рис. 2. Эффективность рафинирования материа­ лов фильтра 14 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) Получение и обработка расплавов а б в Рис. 3. Микроструктура границы взаимодействия сплава МЛ5 с фильтром: а – из известняка; б – из графита; в – из магнезита, х500 таблица 2. структурные составляющие капель из сплава Мл5 при кон- такте с различными подложками Материал подложки Глубина взаи- модействия, мкм Размер микрозерна, мкм Размер γ-фазы, мкм Известняк до 175 80-150 2,0-6,0 Графит до 10 80-175 3,0-8,0 Магнезит до 6 75-150 3,0-25,0 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) 15 Получение и обработка расплавов а г вб д Рис. 4. Микроструктура термообработанного сплава МЛ5 (без травления) до и после фильтрации: а – без фильтра; б – магнезит; в – графит; г – известняк; д – 33 магнезита + 33 графита + 33 % известняка, х200 таблица 3. Микротвердость капель из сплава Мл5 Материал подложки Микротвердость, HV, МПа матрица (δ+γ)-фаза γ-фазакрай центр Известняк 858,0-973,5 733,4-932,5 1188,4-1368,9 2825,8 Графит 792,0-894,1 761,8-792,0 1225,8-1891,6 2825,8 Магнезит 894,1-1167,8 824,0-1017,3 1225,8-2288,9 2825,8-5150,0 таблица 4. количественная оценка включений в опытных образцах сплава Мл5 Материал фильтра Единичные включения Скопления включений индекс, I средний размер d, мкм индекс, I средний размер d, мкм Магнезит 0,00701 3,895 0,00140 9,990 Графит 0,00907 4,491 0,00125 8,910 Известняк 0,01181 5,670 0,00272 17,10 16 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 2 (92) Получение и обработка расплавов Таким образом, лучшие свойства сплава МЛ5 достигаются при его фильтрации через комплексный фильтр, содержащий известняк, магнезит и графит. Применение комплексного фильтра [6] при производстве отливок из магниевых сплавов позволяет повысить их качество, физико­механические свойства и выход годного литья, а также снизить процент брака. выводы • Установлено, что использование углеродсодержащих материалов (магнезит, известняк и графит) для фильтрации магниевого расплава позволяет не только эффективно рафинировать металл, но и модифицировать его. • Применение комплексного фильтра (33 магнезита + 33 графита + 33% из­ вестняка) при разливке сплава МЛ5 обеспечивает уменьшение размеров структурных составляющих металла на 40­50 %, повышает его прочность на ~ 20 % и пластичность − практически в 2 раза. 1. Магниевые сплавы. Технология производства и свойства отливок и деформированных полуфабрикатов: Справочник / Под ред. И. И. гурьева, М. В. Чухрова. – М. : Металлургия, 1978. – 296 с. 2. Авиационно­космические материалы и технологии / В. А. Богуслаев, А. Я. Качан, Н. Е. Калинина и др. − Запорожье: Изд­во ОАО “Мотор Сич”, 2009. − 351 с. 3. Dieter В. Inn�vati�ns in Casting All�ys – Aluminium and �agnesium Castings / Brungs Dieter, �ertz Andreas // Cast. Plant and Techn�l. Int. – 2000. −16, № 4. − Р. 8­12. 4. Якобашвили С. Б. Поверхностные свойства сварочных флюсов и шлаков. − Киев: Техника, 1970. − 207 с. 5. Фильтрационное рафинирование литейных сталей и сплавов / В. А. Калмыков, А. С. Кондра­ тьев, Ю. А. Фролов и др. − Л.: ЛДНТП, 1987. − 24 с. 6. Пат. 18562 Украина, МПК С22В 26/00. Способ приготовления магния и его сплавов / В. А. Шаломеев В. А., Цивирко Э. И., Жеманюк П. Д. и др. – Опубл. 15.11.06, Бюл. № 11. Поступила 21.12.2011 таблица 5. физико-механические свойства термообработанных образцов из сплава Мл5 после различных вариантов фильтрации (средние значения) Вариант фильтрации Физико-механические свойства σв, МПа δ, % физическая плотность, г/см3 без фильтрации 234,0 3,0 1,6858 Магнезит 242,0 4,2 1,6980 Графит 240,0 4,3 1,6753 Известняк 266,0 5,4 1,6876 Комплексная 275,0 6,2 1,7067 ГОСТ 2856-79 ≥ 226,0 ≥ 2,0 −

Ähnliche Einträge