Управління формуванням структури металевих заготівок шляхом теплосилових дій на твердіючі сплави - Автореферат

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукНауковий консультант: доктор технічних наук, академік РЕА Ельдарханов Аднан Саїдович, Науковий центр “Новітні матеріали і технології”, генеральний директор (м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, член-кореспондент НАН України, професор Пілюшенко Віталій Лаврентійович, Донецький державний університет управління, проректор (м. доктор технічних наук, старший науковий співробітник Костяков Володимир Миколайович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, старший науковий співробітник (м. Захист відбудеться “20” вересня 2007 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.232.01 при Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України, 03680, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України за адресою: 03680, Київ-142, пр.Аналіз сучасних уявлень про характер впливу різних зовнішніх дій на сплави, які кристалізуються, показав, що вони відіграють важливу роль у формуванні типу кристалічної структури і її дисперсності, а також в розвитку процесу ліквації у відливках, зливках і безперервнолитих заготівках. Роботами Акіменко А.Д., Абрамова О.В., Баландіна Г.Ф., Борисова В.Т., Вейника А.І., Добаткіна В.И., Дубодєлова В.І., Єфімова В.О., Казачкова Е.А., Кемпбелла Д.Ж., Овсієнко Д.Е., Пілюшенко В.Л., Повха И.Л., Смирнова О.М., Скворцова А.А., Флемінгса М.С., Ельдарханова А.С. та інших дослідників розвинуті загальні уявлення про вплив зовнішніх дій на процеси, які відбуваються при твердненні сплавів. Відсутність кількісних залежностей відносно механізму формування двофазної зони в зливку і безперервно литій заготівці і процесів, які в ній протікають в полі сил тиску і пружних хвиль не дозволяє отримувати однозначні результати при їх застосуванні, а також створювати і застосовувати на практиці нові методи зовнішніх дій. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до основних наукових напрямків ФТІМС НАН України: "Дослідження гідродинамічних, тепломасообмінних і кристалізаційних процесів при приготуванні, обробці, твердінні сплавів із застосуванням фізичних і хімічних впливів і створення технологічних способів отримання нових матеріалів і виготовлення високоякісної металопродукції" затверджена постановою Президії НАН України від 14.04.99 р. Метою роботи є створення науково обґрунтованих технологічних засобів управління формуванням литої структури металевих заготівок в умовах нерівноважного тепломасопереносу при накладанні зовнішніх теплосилових дій на рідкий метал і метал, що кристалізується.Завдяки дії на ступінь переохолодження розплаву і температурний градієнт перед фронтом кристалізації, тепловідвід розглядається як спосіб регулювання дисперсності кристалічної структури і хімічної неоднорідності в твердіючих заготовках. В другій главі викладено розроблену концепцію і загальну методологічну структуру теоретичних і експериментальних досліджень, включаючи методики фізичного і математичного моделювання процесів кристалізації і структуроутворення сплавів в умовах накладення теплових (термочасова обробка, диференційований зовнішній тепловідвід) і силових (тиск, вібрація, газоімпульсне перемішування) дій на рідкий розплав і розплав, що кристалізується. Це зумовлює значне збільшення параметрів кристалізації в нижній частині зливка при незначному зниженні температури розплаву (табл. Тому в початковий період формування зливка зародження кристалів починається не з дзеркала розплаву, а у визначеній точці А, де температура потоку, який опускається стає рівною температурі ліквідуса розплаву, тобто помітно нижче верхнього горизонту. Відсутність конвекції погіршує умови теплообміну між ядром розплаву і стінками форми, що, врешті решт, знижує темп кристалізації і, відповідно, збільшує загальний час тверднення зливка, діє на ширину і форму структурних зон.На основі теорії подібності розроблені методики і універсальні фізичні моделі, дозволяючи вивчати процеси тверднення сплавів в умовах накладення теплових (регульований і диференцований тепловідвід, термочасова обробка) і силових (вакуум, тиск, вібрація, газоімпульсна обробка) дій на рідкий метал і сплав, що кристалізується. Експериментально підтверджена гіпотеза про те, що переміщення ліквуючих домішок в міждендритному просторі твердіючих сплавів відбувається, головним чином, не в наслідок молекулярної дифузії, а обумовлене розвитком термокапілярного і конвекційного масопереносів і повязане з виникненням міжфазних сил на границі ліквуючих речовин з поверхнею зростаючих кристалів. Доведено, що при твердненні сплавів зміною співвідношення швидкостей кристалізації і руху лікватів (R/V, а також накладенням зовнішнього тиску на розплав, можна суттєво впливати на розвиток хімічної і зональної неоднорідності литих заготовок.

2. Основний зміст роботи