Науково-технологічні основи формування структури, фізико-механічних і службових властивостей вторинних силумінів - Автореферат

З середини 60-х років ХХ сторіччя алюміній і його сплави за обсягами виробництва і застосування посіли друге місце після сплавів на основі заліза. Сучасне машинобудування та інші галузі промисловості України вимагають значної кількості кольорових металів та їх сплавів, у першу чергу, алюмінію. №600), ГД М/451-2003/1323, державний реєстраційний № 0104U009277; «Розробка промислових технологій, що забезпечують підвищення механічних, технологічних та експлуатаційних властивостей вторинних силумінів до рівня первинних» (протокол 7-го засідання Міжурядової українсько-білоруської комісії із співпраці у сфері науки і технологій від 29.11.2007 р., наказ МОН України від 26.03.2008 р. Наукова новизна одержаних результатів полягає в розвитку науково-технологічних основ структуроутворення, встановленні механізмів руйнування при статичному і циклічному навантаженнях, в умовах кавітації та агресивних середовищ з метою підвищення фізико-механічних і службових властивостей вторинних силумінів до рівня первинних. Застосування такої технології забезпечує рафінування від газів і неметалевих включень за адсорбційним і флотаційним механізмами та керування процесами структуроутворення за допомогою модифікаторів I і II роду, що призводить до зниження пористості з 4 до 1 балу, подрібнення мікроструктури, зменшення параметра форми інтерметалідних фаз і, як наслідок, підвищення фізико-механічних властивостей сплавів.У вступі обґрунтована актуальність теми і викладена загальна характеристика роботи, визначено обєкт, предмет, мету і задачі дослідження; вказується на звязок роботи з науковими програмами, планами, темами, охарактеризовані елементи наукової новизни одержаних результатів, їх практична значимість. У першому розділі «Забезпечення якості алюмінієвих сплавів» проведено огляд наукових праць та проаналізовано чинники, які найбільшою мірою впливають на якість алюмінієвих сплавів, а також сучасний стан методів поліпшення їх структури та властивостей. Для дослідження та впровадження наукових розробок було обрано ливарні алюмінієві сплави - силуміни, як найперспективніші конструкційні матеріали для виготовлення широкої номенклатури деталей, що працюють в різних умовах експлуатації. Відзначено, що низка науково важливих результатів по створенню конструкційних матеріалів цієї групи та дослідженню їх властивостей висвітлена у наукових працях М.Б. Визначення впливу інтерметалідних фаз на механічні та службові властивості алюмінієвих сплавів здійснювали за допомогою параметра форми включень л (відношення максимальної довжини до максимальної ширини).Якість рафінування значною мірою визначається величиною питомої площі контакту між флюсом і розплавом. Показано, що для забезпечення високої рафінувально-модифікувальної здатності флюсу та модифікатора, до їх складу повинні входити компоненти, які забезпечують рафінування розплаву за адсорбційним і флотаційним механізмами, а також модифікування кремнію та інтерметалідних фаз модифікаторами І і ІІ роду. Наявність у складі рафінувально-модифікувального флюсу галогенідів натрію, калію та алюмінію забезпечує утворення на поверхні розплаву захисної плівки, а також сприяє адсорбції шлакових включень і одночасному видаленню зі сплаву водню, який утворює з оксидом алюмінію комплексне зєднання Al2O3-H2. У той же час після дисоціації в розплаві цих речовин натрій та калій, як поверхнево-активні речовини, знижують поверхневий натяг рідкого металу на поверхні кристалів, що зростають та забезпечують отримання тонкодиференційованої структури і поліпшення властивостей алюмінієвих сплавів. Одночасно в розплаві відбувається дисоціація карбонату натрію з утворенням вуглекислого газу, пухирі якого проходять крізь розплав і забезпечують підвищення рівня рафінування сплавів від неметалевих включень і розчинених газів.При використанні флюсу на стадії виготовлення чушки з шихти, яка складається зі 100% брухту і відходів виробництва та підготовлена із застосуванням розробленого класифікатора, оптимальна присадка флюсу становить приблизно 1,0 мас.%, а кількість модифікатора, що забезпечує отримання оптимуму властивостей виливків, становить 0,05…0,07 мас.% (рис. Установлено, що з підвищенням параметру форми включень л вище значень 4…5 рівень механічних властивостей вторинних сплавів знижується (рис. При використанні як шихти стружки сплаву АЛ25, яка забруднена мастильно-охолоджувальною рідиною та стружкою аустенітного чавуну, оптимальна кількість флюсу становила 1,5 мас.%, а модифікатора - 0,16 мас.%. Дослідження малоциклової втоми вторинних силумінів, які отримані за різними технологічними варіантами, показало, що найбільшу здатність до опору руйнуванню мали сплави, отримані за експериментальною технологією. При цьому довговічність (число циклів до руйнування при заданому напруженні sa) експериментального сплаву зросла в 3,75…5 разів при частоті 0,3 КГЦ, в 4…7 разів при частоті 8,8 КГЦ, а також в 5…15 та 8,6…15 разів на частотах 18 і 44 КГЦ відповідно.Основними чинниками, що визначають якість вторинних сплавів є рівен

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ