[发明专利]获得用于生产合金的合金添加剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术，特别是可改变合金使用性能的各类合金添加剂的生产方法，还涉及硬化剂的生产方法。

背景技术

现有的生产添加剂的方法是基于有助于完成两个关键目标的各类物理原理。

使用了添加剂的第一实施方案包括(第一类及第二类的)基础熔体的改性，以便明显使其结构碎裂。从而，基于改性剂本身的类型，制备改性添加剂(硬化剂)的各类方法将满足以下目的：

-当使用表面活性剂时，它们将阻止硬化剂中大晶体的生长，而没有改变基体的化学组成，表面活性剂作为吸附剂；以及

-当使用难熔原料时，它们将均匀分布在硬化剂体积中，完全粉碎硬化剂结构。该实施方案中还必需的是例如通过在不同氧化物的超分散颗粒之间建立相对稳定的连接来分割新的金属互化物。

当第一类硬化剂在工作熔体改性期间再次熔化时，相对少的过热破坏了颗粒间连接，依据热力学定律，改性剂(吸附剂)被浸出，然后从颗粒表面除去，接着颗粒碎裂。过热值非常小(20℃～40℃)，对于甚至在基本明显“过热”阶段的情况下不适于基底作用的超分散硬化剂颗粒来说是足够的。然而，实际上，这类硬化剂的使用者通常具有原始的合金元素作为改性剂，充其量均匀分布在硬化剂基体周围。

将第二类硬化剂的反复熔化仅用于导致了已经获得颗粒碎裂的明显过热(超过50℃～70℃)之后的改性作用，第二类硬化剂通常是基础金属和高分散氧化物、碳化物以及氮化物颗粒的机械混合物，用作其生长颗粒的核心。这些是合金元素可被最有效用于改性目的仅有的条件。这些硬化剂中的合金元素将均匀分布在硬化剂体积中。

使用添加剂的第二实施方案通常在于借助于这些添加剂获得任意合金所需的组成。该情况下，添加剂将具有最大程度溶解在基础基体(包括过饱和溶液)中的第二组分。

为制备这类添加剂，生产商设法将它们的结构作为一个整体以及颗粒外的共晶部分来分割。该情况下，作为一个整体的添加剂在铝基体中包含例如20％的镍，然而镍颗粒本身中它不可超过5％。这类添加剂充其量是具有大的相对共晶容积的侵入溶液，当其再次熔化时，如最初所述再次所必需的是通过企图完全溶解共晶并利用扩散使添加剂颗粒与工作熔体之间第二组分浓度相等来将第二组分加入到原始工作熔体中。

由于溶解性仍然是一个未解决的问题，使用这类添加剂获得的预期结果是仅具有部分可能使用性能的预期化学组成的任意合金的生成。

现在由用于生产铝合金的硬化剂的方法制备添加剂，该方法包括分割硬化剂内的金属互化物颗粒并在熔体制备期间通过在超分散合成氧化物颗粒之间建立稳定的连接来改善它们的稳定性(1991年5月23日公开的苏联发明人的证书号1,650,746的专利，C22 C1/03)。

这些方法相对易于实现，并且使用时它们有助于分割铸件的结构。然而，当制备合金时，它们几乎(充其量)复制了该添加剂的结构，因为该添加剂不能完全溶于合金基体中且不具有可能的物理性能。

现有技术的通过将其熔体暴露于电磁场下制备硬化剂的方法(2003年8月20日公开的2,210,611号俄罗斯专利，C22 C1/03)包括使基础金属和工作成分熔化，搅拌，过滤，并使以不同比率体积上冷却的熔体凝固来分割金属互化物颗粒，添加剂的均匀性通过减少初始金属互化物的比例而改善，同时通过施加外部永磁场进行凝固。该方法已被接受作为所要求保护的发明最接近的现有技术。

但是，这些操作仅能分割添加剂的结构，而不改变固溶体的性质，因为两种情况下物质浓度的差值(菲克定律)是在基体中溶解任意成分的活性机制(扩散)。在任一情况下都没有促进扩散过程的机制存在。

发明内容

本发明想要通过使用新的物理现象解决改变添加剂凝固条件的技术问题，即当在外部力场内形成结晶结构的阶段下所述现象加速熔体内扩散过程。本发明得到的该技术成果在于生产的添加剂更耐过热并且它们基体和工作成分在基础合金熔体中具有理想的溶解性，从而显著改善了熔体的使用性能(25％～30％)。