Лигатура алюминий в слитках AlZr10: циркониевая лигатура для алюминиевых сплавов
Лигатура алюминий в слитках AlZr10 — это двойной алюминиево-циркониевый модификатор с массовой долей циркония 10 % (остальное — алюминий марки не ниже А7). Продукт выпускается в виде слитков, чушек или «вафельных» плиток и предназначен для введения циркония в расплав алюминия при производстве деформируемых сплавов систем Al–Zr, Al–Cu–Zr, Al–Zn–Mg–Zr. Температура плавления лигатуры — 660–800 C, плотность — 3,1–3,3 г/см, что обеспечивает её погружение в расплав без применения колокольников при правильной загрузке.
Основное назначение AlZr10 — легирование и модифицирование алюминиевых расплавов цирконием в диапазоне 0,05–0,30 % по массе. Цирконий образует дисперсные фазы AlZr с решёткой L1, которые тормозят рекристаллизацию и повышают температуру рекристаллизации до 350–450 C. Это критично для сплавов, работающих в условиях длительного нагрева: поршневых деталей, теплообменников, обшивки сверхзвуковых летательных аппаратов.
Технические характеристики лигатуры AlZr10
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на расплав | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Zr | 9,5–10,5 % | ГОСТ 11739.24 / ICP-OES | Стабильность ввода | Допуск 0,5 % |
| Массовая доля Al | остальное | Расчёт | Основа лигатуры | Al не ниже А7 |
| Fe, не более | 0,30 % | ГОСТ 11739.22 | Снижение пластичности | Контроль примеси |
| Si, не более | 0,20 % | ГОСТ 11739.15 | Рост эвтектики | Контроль примеси |
| Температура плавления | 660–800 C | ДТА | Усвоение Zr | Зависит от фракции |
| Плотность | 3,1–3,3 г/см | Гидростатика | Погружение в расплав | Выше Al (2,7 г/см) |
| Усвоение Zr | 85–95 % | Баланс по шихте | Экономия лигатуры | При 720–750 C |
Области применения
- Производство деформируемых сплавов систем Al–Cu–Zr (АК4-1, 1201) для обшивок и силового набора авиационной техники.
- Легирование сплавов Al–Zn–Mg–Zr (7ХХХ) для прессованных профилей и штамповок автомобильной промышленности.
- Модифицирование расплава в литейных цехах при производстве поршней ДВС из сплавов Al–Si с добавкой Zr для повышения жаропрочности.
- Введение циркония в сплавы для теплообменного оборудования и трубных заготовок, работающих при 200–350 C.
- Корректировка химического состава в ковшевых печах и миксерах перед непрерывным литьём.
- Производство сварочной проволоки из сплавов Al–Zr для сварки алюминиевых конструкций ответственного назначения.
Технология ввода в расплав
Лигатуру AlZr10 загружают в расплав при температуре 720–760 C. Слитки предварительно подогревают до 200–300 C для удаления влаги и предотвращения выбросов. Ввод осуществляют через колокольник или в струе при переливе. Перемешивание — механическое или аргоном в течение 5–15 минут. Контроль содержания циркония — спектральный анализ пробы до и после ввода. При превышении температуры 800 C наблюдается повышенный угар и образование тугоплавких включений AlZr, что снижает усвоение.
Вопросы и ответы
Какое усвоение циркония обеспечивает лигатура AlZr10?
При температуре расплава 720–760 C и механическом перемешивании усвоение циркония составляет 85–95 %. При вводе без перемешивания или при температуре ниже 700 C усвоение падает до 60–70 % из-за гравитационного расслоения и неполного растворения.
В каких сплавах применяется лигатура AlZr10?
Лигатура используется для легирования деформируемых сплавов систем Al–Cu–Zr (АК4-1, 1201), Al–Zn–Mg–Zr (7ХХХ), а также для модифицирования поршневых сплавов Al–Si с целью повышения жаропрочности и сопротивления ползучести.
Как хранить слитки AlZr10?
Слитки хранят в сухих закрытых помещениях при относительной влажности не более 70 % и температуре не ниже 0 C. Перед загрузкой в расплав обязателен подогрев до 200–300 C для удаления влаги и предотвращения выбросов металла.
Чем отличается AlZr10 от AlZr5?
AlZr10 содержит 10 % циркония, AlZr5 — 5 %. Лигатура с большей концентрацией требует более высокой температуры ввода и тщательного перемешивания, но обеспечивает меньший расход на тонну расплава и меньшее количество вводимой основы.
