2. Лигатуры. Применяемые для цветных металлов. Назначение. Способы получения.

Легирование - это процесс введения в расплавленные или твердые металлы легирующих элементов с целью получения сплава заданного хим. состава и придания ему требуемых мех., технолог, или иных спец. св-ств. К легирующим элементам относят технически чистые элементы, вводимые в состав сплава в чистом виде или в составе лигатур. Необходимо отметить. что легирующие добавки, вводимые для повышения мех. и др. служебных свойств, чаще всего ухудшают литейные св-ва сплавов. Принято делить процессы введения добавок в сплав на монолегирование и комплексное легирование. Монолегированные - т. е. которые содержат кроме основы только один легирующий элемент. Это. как правило, самый эффективный элемент из ряда легирующих добавок. Такие сплавы - силумины, двойные латуни, некоторые алюминиево-магневые сплавы и др.

Приготовление лигатур

Лигатуру алюминий— кремний (10-12% Si) готовят в тигельных печаx с температурой нагрева 1000 — 1100 0С. В расплавленный и перегретый до 800—850 °С алюминий вводится не­большими порциями кремний в виде кусков размером 15—20 мм, нагретых до 200—300 °С. Для ускорения раство­рения кремния его все время погру­жают в жидкий алюминий с помощью графитовой мешалки. После полного растворения кремния расплав переме­шивают и при 700—720 °С разливают в изложницы.

Лигатуру А1—Сu готовят двумя способами:

1. В тигельной печи любой конструк­ции расплавляют алюминий и пере­гревают до 750 °С. Медь в виде кусков размером 100Х 100 мм, предварительно нагретую до температуры 400—600 °С, вводят в алюминий по частям. После растворения всей навески меди сплав перемешивают, рафинируют и раз­ливают.

2. В индукционной печи с графитовым тиглем расплавляют медь, после чего добавляют чушковый алюминий, погружая его в глубь ванны и перемешивая при этом расплав, что обеспечивает нужное растворение алюминия и ускоряет процесс плавки. После охлаждения сплава до 720 °С его рафинируют и производят разливку. Лигатуру Аl-Мn готовят в печи с графитовым тиглем. В тигель загружают 1/8 алюминия. После расплавления этой части добавляют остальной алюминий, причем одна чушка остается для введения в готовую лигатуру с целью понизить температуру перед разливкой. При температуре алюминия 850-900 °С в него вводят небольшими порциями марганец с размерами кусков 15-20 мм. Перемешивание сплава необходимо проводить графитовыми мешалками. После ввода каждой части марганца сплав выдерживают при 850-900 °С в течении 10-12 мин. После растворения всей навески марганца в расплав вводят оставшуюся чушку алюминия. Сплав рафинируют разливают в подогретые до 100 -150 °С изложницы.

Лигатуру Л1-Ве (2—4% Be) приготовляют в высокочастотных печах с тиглем вместимость 30—60 кг. Алюминий загружают в тигель и перегревают до 800- 850 °С. Затем с помощью графитового «колокольчика» вводят отдельными порциями бериллий (кусочками размером не более 10—20 мм, завернутыми в алюминиевую фольгу). Сплав перемешивают графитовой мешалкой, и после полного растворения бериллия температуру снижают до 800—830 °С. Плавку ведут под флюсом состава, % (мас.доля): ВаС1 65, ВаР„ 35 или ВаС1_я 90 и КС1 10.

Пары бериллия и его соединений токсичны. При приготовлении лигатур необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Лигатуру Аl—Ti готовят в высоко­частотной индукционной печи с графитовым тиглем. Для приготовления лигатуры используют губчатый титан или сплав марки ВТ1Л. В расплав алюминия, перегретый до 1200-1300°С, вводят всю навеску титана (температура навески до 200—250 °С). Расплав перемешивают титановой или графитовой мешалкой, и после полного растворения титана разливают в изложницы. После кристаллизации чушки снова загружают в графитовый тигель и проводят их повторный переплав для получения лигатуры более однородного состава. При 900-950 °С удаляют шлак, сплав рафинируют и разливают в изложницы.

Лигатуру Al- Zr приготовляют двойным переплавом в индукционной высокочастотной печи с графитовым тиглем. В расплавленный и перегретый до 1200 — 1300 °С алюминий вводятся прутки йодидного циркония. После полного растворения расплав разливается. После кристаллизации чушки снова загружают в тигель, расплавляют, рафинируют при 900—950 °С и разливают в изложни.

Лигатуру А1—Ni плавят в высокочастотных индукционных печах с графитовым тиглем. После расплавления и перегрева до 850—900 °С четвертой части всей навески алюминия в расплав порциями вводят никель в виде катодных плиток размером 50X50X5 мм. После полного растворения никеля добавляют оставшуюся часть алюминия, сплав перемешивают, рафинируют и разливают в изложницы.