195541. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 48-64 t% mangántartalmú alumínium előötvözet előállítására
1 195 541 2 ( A találmány tárgya eljárás nagy mangántartalom alumínium előötvözet előállítására. Ismert, hogy az alumínium számos előnye melleit szerkezeti anyagként csak korlátozottan használható, elsősorban szilárdsági értékei rosszak, nehéz a megmunkálása, kovácsolhatósága, hegeszthetősége stb. Ismeretes az is, hogy viszonylag csekély mennyiségű ötvözőkkel már jelentősen javíthatók az alumíniumnak mind a mechanikai, mind a szilárdsági tulajdonságai. Legismertebb ötvözői a Mg, Mn, Cr, Ti, Cu fémek, amelyeket kombinálnak a még előnyösebb tulajdonságok elérésére. Az ötvözet Ötvözök, tömeg % jelzése Mg Mn Cr Ti Cu AlMg4,5Mn 4-4,9 0,4-1 0,05 _ ’~r AlMgó 5,8-0,5-— 0,02-— 6,8 0,8 0,1 AJMg4 3,8-0,5-0,05-0,02-— 4,5 0,8 0,025 0,1 AlMnCu-1,0-— — 0,05-1,5 0,2 AlSiMgCu 0,45-0,15-— — 0,1-0,9 0,35 0,5 AlZn4Mg2 1,3— 0,2-0,08-— _ 1,8 0,6 0,2 Az ismert alumínium ötvözetek fenti táblázatából könnyen belátható, hogy a mangán az állandó ötvözőkhöz tartozik, noha mennyisége igen kicsi, nem nagyobb, mint 1,5 tömeg %. Az alumínium ötvözésére úgynevezett előötvözetekét használnak. Ötvözéskor fontos az előötvözet pontos mennyiségű és gyors beolvasztása annak érdekében, hogy mind az ötvözök „leégését” oxidálását, mind a termék esetleges inhomogén anyagszerkezetét elkerüljék. Ennek érdekében pontos összetételű, koncentrált és nagy felületű — gyorsan beolvadó — előötvözetre van szükség. A fenti követelménynek nem mindenben megfelelő mangán clöötvözctek ismeretesek, 10, illetőleg 30 tömeg % körüli mangántartalommal; olvadáspontjuk 780, illetőleg 950 °C. Az alumínium - mangán fázisdiagramból kivehető, hogy ezen eutektikus ötvözetekben a mangán alfa — illetőleg béta — módosulatban van jelen. A mangántartalom növelésének az szabott határt, hogy a növekvő hőmérséklet mindkét fém reakciókészségét növeli: az alumínium könnyebben oxidálódik, míg a mangán hidrogénmegkótő képessége logaritmikusán nő. A találmány célkitűzése olyan eljárás kidolgozása, melynek segítségével gazdaságos módon nagy, 50 tömegszázalék körüli mangántartalmú, az egyensúlyi helyzetnek megfelelő kis gáztartalmú alumínium előötvözet állítható elő. A találmány szerinti eljárással a 48-64 tömeg % gamma, és/vagy delta fázisú mangánt és 36-52 tömeg% alumíniumot tartalmazó előötvözetet úgy állítjuk elő, hogy elektrolit mangánt 1260—1300 °C hőmérsékletre hevítünk 1 tf.% önmagában ismert fedősókeverék alatt, a sófürdőn keresztül, keverés közben, a folyékony fémbe adagoljuk a számított mennyiségű alumíniumot, az , .... --- j alumínium adagolása alatt csökkentjük az olvadék hőmérsékletét 1140-1200 °C-ra, az. olvadékot ezen a hőmérsékleten ismert módon komplex sókeverék adagolásával, és/vagy vákuummal gáztalauítjuk, majd 3—6 mm vastagságban lapokra öntve megszilárdulni hagyjuk. A ta'áhnány szerinti eljárással tehát csökkenő hőmérséklet mellett jutunk el a kívánt gamma és/vagy delta mangán fázisokig, elkerülve így az alfa-béta módosulatok c utektikumait, a 10, illetőleg 30 tömeg % mangántartalomnak megfelelő ismert szilárd fázisokat. A nagy hőmérséklet alkalmazásával járó veszélyt — a mangán gázmegkötési hajlamát és az alumínium oxidálódásdt — úgy kerüljük el, hogy indukciós kemencében dolgozunk; a mangánt beolvadása alatt alkalmas sókeverékkel befedve, elzárjuk az olvadékot az atmoszférától és ezen sókevorék alatt adagoljuk az alumíniumot is. Mivel leégéssel gyakorlatilag nem kel! számolnunk, a számított mennyiségek adagolhatok, az ötvözés befejezésekor az eutektikum olvadáspontján végezzük a gáztalanítást újabb sokévesükké! és/vagy vákuum alkalmazásával. Az olvadékot vékony, 3—6 inm-cs rétegekben nagyfelületű lapokra öntjük ki. Az olvadék ezeken a lapokon gyorsan lehűlve olyan nagy felületi feszültségű lapocskákká dermed, amelyek nagy fajlagos felületük miatt gyorsan fognak beolvadni az alumínium ötvözésekor. A fordított — csökkenő — hőmérsékleten végzett, találmány szerinti ötvözés eredménye azért meglepő, mert ismert ugyan, hogy az. alumínium és a mangán alomsugarainak mérete hasonló, és az is, hogy a mangán jól oldódik az alumíniumban, de az ötvözés hatására a rácsparaméterek megváltoznak és ezen utólag, részben megszilárdult állapotban már nem lehet változtatni. A találmány szerinti eljárással kapott nagy mangántartalmú alumínium ötvözet, amely lényegében a MnAl képletnek felel meg, míg az eddig ismert előötvözetek a MnA16 és MnA14 képletekkel voltak leírhatók, lehetővé teszi nagy mangántartalmú komplex ötvözök egyszeri előállítását az alábbi alumínium ötvözetekhez: Alumínium ötvözetek: Komplex ötvözök AIMg4,5Mn Mn 50—60 tömcg% A! 38—33 tömeg % Cr 12-7 tömeg % AlMgó Mn 60—55 tömeg % A1 35—40 tömeg % Ti 5—5 tömeg% AlMnCu Mn 55-60 tömeg% A1 39-34 tömeg % Cu 6—6 tömeg % AIMnMg0,5 Mn 50—55 tömeg % A! 40—35 tömeg % Mg 10—10 tömeg% A!Mg4 Mg 50—50 tömeg % A! 41-35 tömcg% Cr 6—6 tömeg % Ti 3—3 tömeg % A találmányt a példával ismertetjük részletesen: • Példa: Indukciós kemencében szilícium-karbid tégelyben 100 kg előötvözet gyártásához 60,3 kg elektrolit inan-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
