Легирование магния алюминием, цинком, марганцем и некоторыми другими элементами

24.01.2017

Элементами, обычно присутствующими в магниевых сплавах, не содержащих циркония, являются алюминий, цинк и марганец. Иногда в сплавы, предназначенные для листов, в целях улучшения деформируемости вводят небольшие количества кальция и для уменьшения окисления в расплавленном состоянии добавляют небольшие количества бериллия (США). Однако бериллий вызывает рост зерна в отливках и, следовательно, может допускаться только при определенных условиях.
Алюминий и цинк можно вводить в магний без затруднения. При легировании крупных плавок эти металлы, предварительно подогретые, помещают в перфорированную коробку или корзину с длинной рукояткой и постепенно опускают в расплавленный магний. После их расплавления металл тщательно перемешивают.
В малые плавки легирующие компоненты можно вводить с помощью флюсовой ложки. При этом ложку держат над поверхностью металла до расплавления добавляемого металла.
Марганец обычно присаживают в виде MnCl2 Температуру плавки повышают до 750° С, очищают поверхность металла и рассыпают по ней порошкообразный MnCl2. При этом проходит реакция по следующему уравнению:
MnCl2 + Mg = MgCl2 + Mn.

При перемешивании плавки некоторая часть восстановленного марганца растворяется в магнии. Обычно в зависимости от тщательности ведения процесса эффективность растворения марганца составляет 50—80%. Этот процесс рассматривается более детально в гл. II.
Электролитический марганец можно вводить и непосредственно в магний при перемешивании в течение некоторого времени при 750—800° С. Для получения лучших результатов следует контролировать размеры чешуек вводимого марганца. На практике это означает, что мелкие чешуйки должны отбрасываться или спрессовываться. С экономической точки зрения различие между MnCl2 и электролитическим марганцем незначительно.
Для присадки марганца в сплавы, содержащие алюминий, удобно применять алюминиевомарганцовистую лигатуру с 5% Mn. Если марганец добавляют как осадитель железа и плавки выдерживают некоторое время при относительно низких температурах, то происходит осаждение некоторого количества марганца. Поэтому добавка марганца должна превосходить ко личество, требуемое в конечном сплаве, на величину, подсказываемую опытом и зависящую от условий осаждения.
Кальций обычно присаживают в виде металла или лигатуры с магнием, например Mg — 15% Ca (Англия) или Ca — 20% Mg (США). Так как флюсы обычно содержат MgCl2, кальций, как правило, присаживают в плавку незадолго до разливки. Величину добавок кальция устанавливают опытным путем или контролируют экспресс анализом, например с помощью спектрографа с прямым считыванием. Для получения в отливке 0,05% кальция обычно требуется присадка его в количестве около 0,1 %.
Наиболее удобным способом присадки бериллия в плавку, не содержащую циркония, является лигатура с алюминием, например Al —5% Be. Такую лигатуру можно легко присадить в магниевоалюминиевые сплавы, не принимая специальных мер против токсичности. Степень усвоения бериллия зависит от содержания алюминия в плавке, и в бериллиевой лигатуре, содержания железа в плавке и условий осаждения, если оно применяется. Растворимость бериллия в чистом жидком магнии составляет -0,005% и увеличивается с ростом содержания алюминия Бериллий и железо обладают свойством несовместимости в расплаве магния. Следовательно, при перегреве плавок, вызывающем поглощение металлом железа тигля, усвоение бериллия со ответственно снижается.
Если бериллий требуется в Плавках, где алюминий нежелателен, следует использовать гранулы металлического бериллия, магниево-бериллиевые порошковые брикеты или смеси солей, содержащих бериллиевые галоидные соединения. При употреблении металлического бериллия его трудно присадить в магний в количестве, большем 0,002%; полного насыщения можно достичь с помощью смесей солей. Однако приготовление этих со лей должно производиться с соответствующими предосторожностями в связи с их токсичностью.