Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
стыо приготовления этих сплавов является операция введения циркония.
Известны различные способы введения циркония в магний, отличающиеся высокой температурой процес са (900—920°С), низким усвоением и нестабильностью содержании циркония, наличием в сплаве оксихлоридов циркония ZrOCh [61]. Наибольшее распространение по лучил в настоящее время способ введения циркония из магниево-циркониевой лигатуры, считающийся наиболее экономичным [62].
Нами опробованы способы введения циркония из расплава хлоридов щелочных п щелочноземельных ме таллов, содержащего четыреххлористый цирконий и низ шие хлориды циркония, и из лигатуры Mg—Zr.
Впервой серии опытов при 700° С вводили 5,5% цинка,
азатем 1,0—2,5% циркониевого расплава. После пере
мешивания сплав отстаивали при 700° С в течение 60 мин. Пробы для определения цинка, циркония, желе за отбирали после введения легирующих компонентов и через 20 и 60 мин отстаивания.
Во второй серин опытов сплав готовили по известной технологии [1], вводя 1,0—3,6% Zr из магниево-цирко ниевой лигатуры. Содержание циркония в лигатуре со ставляло 13,6%.
с |
Результаты опытов показаны на рис. 28. Видно, что |
|||
повышением |
количества |
циркония |
его содержание |
|
в |
сплаве растет, |
при этом |
предельная |
растворимость |
циркония в первом случае (плав) достигается при 1,5% шихтуемого циркония, во втором (лигатура) при 2,0%. На рисунке также видно, что при любом одинаковом количестве вводимого циркония содержание его в сплаве значительно выше при использовании хлоридного цир кониевого расплава. Это объясняется высокой активно стью металлического тонкоднсперсного циркония, обра зовавшегося в результате обменной реакции между хлоридами циркония и.магнием.
На рис. 29 приведены результаты опытов по опреде лению усвоения циркония при использовании цирконие вого расплава, лигатуры и фторцирконата калия. Ре зультаты при малых содержаниях циркония взяты из наших исследований по рафинированию магния от при месей.
Как видно на рис. 29, максимальное усвоение цир кония из плава составляет более 70%, в то время как
94
из лигатуры и фторцирконата калия соответственно 60
и 30%.
Одновременно было изучено влияние чистоты исход ного магния на усвоение циркония при использовании расплава хлоридов циркония. Были проведены четыре группы опытов с применением магния различной чисто-
Рис. 28. Зависимость содержания цир |
|
|
|
|||
кония в сплаве |
Mg—Zn— t r |
от способа |
|
|
|
|
его введения и величины |
навески: |
І5 |
|
|
||
/ — циркониевый |
флюс; 2 — Mg—Zr-лп- |
|
|
|||
|
|
|
||||
|
гатура |
|
|
|
|
|
Рис. 29. Усвоение циркония |
из различ |
/,0 |
2,0 |
3,0 АО |
||
ных |
материалов: |
|
Колиттбо Вбодцмого Zr, |
|||
1 — циркониевый |
флюс; 2 — Mg—Zr-лн- |
|||||
|
% (по масс?) |
|||||
гатура; 3 — фторцнрконат калия K2ZrF6 |
|
ты: электролитического магния-сырца; магния, обрабо танного расплавом хлоридов титана с оставлением про дуктов реакции в тигле; магния высокой чистоты, отде ленного от донных остатков; магния рафинированного.
Результаты опытов приведены на рис. 30. Отсюда видно, что самое высокое усвоение циркония наблюда ется при использовании Мг в. ч. Более низкое усвоение во второй группе опытов. Это объясняется, по-видимому, взаимодействием циркония с титаном, оставшимся в магнии после его очистки от железа. Среднее положе ние между указанными занимает первая группа. Также низкое усвоение отмечено при использовании чушкового магния марки Мг. Очевидно, при плавлении чушкового магния значительная часть металлического циркония взаимодействует не только с металлическими, но и не металлическими примесями и уходит в дойные остатки.
При этом носителем неметаллических включений явля ется окисленная поверхность чушек.
Последующие исследования показали, что физико химическое состояние циркония и качество магния вли яют на усвоение сплавом циркония. Максимальный эф
|
64,0 |
|
фект |
при |
этом |
наблюда |
||||
|
|
ется |
при |
введении |
цирко |
|||||
|
|
|
ния |
в сплав |
из |
расплава |
||||
|
|
|
хлоридов |
циркония. |
Этот |
|||||
|
|
|
способ характеризуется низ |
|||||||
|
|
|
кой |
температурой |
|
процес |
||||
|
|
|
са (равной 700°С), не пре |
|||||||
|
|
|
вышающей температуру ли |
|||||||
|
|
|
тья сплава. Его можно при |
|||||||
|
|
|
менять на |
магниевых |
заво |
|||||
|
|
|
дах |
для приготовления чу |
||||||
|
|
|
шковых магниевых сплавов |
|||||||
|
|
|
системы Mg—Zn—Zr высо |
|||||||
|
|
|
кой чистоты на основе маг |
|||||||
|
|
|
ния |
высокой |
чистоты |
или |
||||
|
|
|
магния-сырца. |
|
|
|
|
|||
Рис. 30. Влияние чистоты маг- |
Работы, |
проведенные по |
||||||||
очистке первичного |
магния |
|||||||||
пня на усвоение циркония из |
||||||||||
циркониевого |
флюса: |
и магниевых |
сплавов |
(см. |
||||||
/ — магний-сырец; |
I I — |
магний |
гл. IV и V), позволили внед |
|||||||
с титаном; I I I — магний |
в. ч.; |
|||||||||
I V — магний Мг |
|
рить э'ти процессы |
в магни |
евую промышленность.
В настоящее время одним из титано-магниевых ком бинатов выпускаются продукты (табл. 22, 23), чистота которых находится на уровне мировых стандартов: маг ний высокой и повышенной чистоты, магниевые сплавы МГС5 п. ч., МГС5 п. ч. с бериллием, МГС1 в. ч., МЛ4 в. ч., МЛ 16 в. ч. Все сплавы, кроме МЛ4 в. ч. и МЛ 16 в. ч., вы пускают в чушках, два последние — в виде протек торов.
Из табл. 22 и 23 видно, что первичный магний и маг ниевые сплавы имеют низкое содержание примесей. Как мы указывали, высокая чистота этих продуктов опреде ляется низким содержанием регламентируемых приме сей в электролитическом магнии: содержание примесей никеля и меди, резко снижающих коррозионную стой кость магния и сплавов, при переработке на литейном переделе остается низким и практически неизменным. Поэтому для магния и сплавов высокой чистоты, полу-
96
<М
СМ
пЗ
а
Ч
ѵо
СЗ
ь
Химический состав первичного магния, % (по массе)
I |
ю СО |
||
о |
о |
||
и |
о |
о |
|
о" о" |
|||
|
|||
|
ю |
LO |
|
|
о |
о |
|
|
о |
о |
|
|
о |
о |
|
(V |
о ю |
||
о |
о |
||
а> |
о |
||
£ |
о |
о |
|
о |
|||
ѵэ |
С'- со |
||
Я |
|||
о |
о |
||
С |
о |
о |
|
<и |
о |
о |
|
о |
|
|
Sсо см
оо
оос и
о о
|
о |
см |
|
я |
о |
о |
|
о |
о |
||
|
о |
о |
|
аз |
о |
ю |
|
о |
|||
Іи |
о |
о |
|
|
о |
о |
|
>3 |
о |
03 |
|
|
|||
Я |
1 |
со |
|
=? |
1 |
1 |
|
Я |
со |
см |
|
н |
1 |
о |
|
со |
|||
о |
ю |
1 |
|
Э |
о |
||
|
1 |
LO |
|
|
00 н |
||
|
|
а |
|
|
>= о |
||
|
н |
£—< |
|
я |
|
|
|
я |
|
|
|
я |
|
|
|
л |
* |
|
|
S |
a |
|
|
я |
|
||
я |
|
||
а |
a |
||
(0 |
іЛ |
||
£, |
с |
||
Оз |
|||
|
|
и |
|
|
s |
£. |
|
о |
|
|
|
0) |
*_нсм |
||
S с |
X
СЗ
а
ч
ю
а
Н
|
>> |
|
н |
sS |
н |
оо |
|
а |
U |
К |
|
s |
|
£ |
|
Я |
|
X |
|
•UU dowofi
|
Ю Ю |
|
|
||
|
О |
О |
I |
I |
|
|
О |
О |
|||
|
o ' |
о |
|
|
|
|
|
ю |
|
|
|
|
о |
о |
о |
о |
|
cs |
|
см |
о |
со |
|
|
о |
о |
|||
о |
|
о |
о |
о |
|
|
|
о |
о |
о |
|
|
|
ю |
|
|
|
|
|
о |
о |
о |
|
|
|
о |
о |
о |
|
|
|
о |
о |
о |
|
ю |
ю |
о |
СО |
со |
|
о |
о |
о |
о |
||
о |
о |
о |
о |
о |
|
|
|
о |
о |
о |
|
Ю |
ю |
LO |
ІО |
ю |
|
о" |
о |
CM |
o' |
о" |
|
1 |
|
1 |
1 |
! |
|
см |
ю |
ю |
|||
см |
со |
||||
Ö |
о |
- |
о |
о |
|
г - |
Г". |
|
|
|
|
о |
о |
1 |
СО |
со |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
||
і |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
со |
со |
|
см |
см |
оо"
С"- |
|
h- |
|
о |
|
со |
со |
1 |
03 |
||
о |
|||||
1 |
1 |
о |
1 |
1' |
|
LD |
LO |
о" ю |
LD |
00 |
|
|
Ю °? LO |
||
ю |
|
|
о |
|
о |
см |
|
|
>3 |
|
>э |
н |
|
|
|
||
О |
|
н |
н |
|
н |
О |
|
S! и |
S |
||
(-Н |
|
и |
а |
о |
а |
|
|
т |
|
|
|
|
|
Г-. |
|
|
|
a |
a |
3 |
|
|
|
О. 6Р |
a |
a |
|||
с |
к |
о |
|
||
1 |
и |
|
и |
||
ІО |
ІО |
|
со |
||
о |
и |
о |
CJ |
t; |
*—* |
|
I—1 |
|
£ |
£ |
|
|
£. Ü |
S |
|||
_ |
см |
|
-СО |
|
ю |
|
|
|
|
|
МГ95 в. ч. присвоен Государственный Знак качества.
7—549 |
97 |
|
ченных на основе электролитического магния-сырца, показателем чистоты является низкое содержание в них железа.
Гл а в а. VI
ВОДОРОД В ПЕРВИЧНЫХ МАГНИИ И СПЛАВАХ
Помимо металлических примесей, отрицательно влияющих па качество магния и его сплавов, значи тельное влияние оказывают и неметаллические примеси (хлориды, окись магния, газы и др.).
Очень вредно действуют на качество изделий из маг ния и его сплавов газы, растворенные в металле и выде ляющиеся из раствора в процессе кристаллизациисплава.
Основным газом, растворяющимся в магнии, являет ся водород, повышенное содержание которого вызывает микропористость в отливках, резко снижающую механи ческие свойства магниевых сплавов.
Так, в [63] показано, что при сильно развитой микро пористости механические свойства сплава ухудшаются на 50%.
Взаимодействие хлоридов щелочных и щелочнозе мельных металлов с окисью магния в магнии и его спла вах подробно рассмотрено в [64]. При этом указано, что рафинирование магния от неметаллических включе ний осуществляется обычным отстаиванием металла при температурах, обеспечивающих их совместное осаж дение на дно аппарата.
Для лучшего осаждения окиси магния, нитридов магния и хлоридных включений рекомендуют [41] обра ботку металла флюсами, представляющими смесь хло ридов и фторидов солей щелочных и щелочноземельных металлов.
Необходимо отметить, что водород, отличаясь малым атомным объемом, может образовывать с магнием твер дый раствор внедрения, т. е. атомы водорода могут рас полагаться между атомами металла в его кристалличе
ской решетке [65]. |
|
|
В [66] |
указаны источники попадания водорода |
|
в магний |
(влага воздуха, |
влажность исходных шихто |
вых материалов и флюсов) |
по реакции |
Mg+ ИаО=MgO% 2Нраств.
98
Выделившийся атомарный водород поглощается ме таллом и при затвердевании последнего вызывает обра зование пор. В [67] установлена связь между влажно
стью воздуха и степенью развития газовой |
пористости |
в отливках магниевых сплавов. Показано, |
что влаж |
ность воздуха существенно влияет на содержание водо рода в магнии. Отмечено также, что пористость зависит не только от количества растворенного газа, но и от скорости затвердевания металла. При этом минималь но допустимое содержание водорода в магниевых спла вах, не приводящее к пористости даже при литье отливок в землю, не превышает 14 см3/100 г сплава.
Поэтому для получения плотных отливок необходимо проведение дегазации металла и сплавов.
Из литературы известны различные методы дегаза ции магниевых сплавов:
а) продувка инертными и активными газами; б) обработка флюсами;
в) отстаивание в среде, свободной от водяных паров; г) обработка гидридообразующими веществами; д) плавка в вакууме; е) ультразвуковая обработка.
Следует отметить, что наибольшее распространение получили методы дегазации, основанные на обработке магния хлором или флюсами.
При действии хлора на магний и его сплавы образу ется хлористый магний. Дегазирующее действие хло ристого магния, как указывается в- [68], сводится к рас творению в нем водорода и совместному удалению из металла.
Кроме того, как отмечают эти же авторы, жидкий хлористый магний может обволакивать окислы, на по
верхности которых удерживаются |
пузырьки |
водорода, |
и, нарушая коллоидное равновесие, |
заставлять укруп |
|
ненные частицы вместе с пузырьками газа |
удаляться |
из металла.
Дегазация магния хлором дает хорошие результаты, особенно при одновременной обработке четыреххлорис тым углеродом. Однако широкому внедрению этого ме тода препятствует токсичность хлора.
Данных о дегазирующем действии флюсов на маг ниевые сплавы очень мало. Известно, лишь, что у сплава МЛ5, приготовленного в производственных условиях,
Т |
99 |