Исследование закономерностей и разработка технологических принципов внепечного модифицирования структуры слитков алюминиевых сплавов с применением акустической кавитации

Исследование закономерностей и разработка технологических принципов внепечного модифицирования структуры слитков алюминиевых сплавов с применением акустической кавитации

Автор: Бочвар, Сергей Георгиевич

Шифр специальности: 05.16.09

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2012

Место защиты: Москва

Количество страниц: 296 с. ил.

Артикул: 5089116

Автор: Бочвар, Сергей Георгиевич

Стоимость: 250 руб.

Исследование закономерностей и разработка технологических принципов внепечного модифицирования структуры слитков алюминиевых сплавов с применением акустической кавитации  Исследование закономерностей и разработка технологических принципов внепечного модифицирования структуры слитков алюминиевых сплавов с применением акустической кавитации 

введением специально приготовленных лигатур в расплав сплава в печи. В
частности, для алюминиевых сплавов весьма благоприятное воздействие на
структуру оказывают малые добавки тугоплавких металлов тантала, титана,
ванадия, циркония и бора, при введении которых в сотых долях процента
наблюдается резкое измельчение . зерна в отливках и практически полностью
устраняется зональность в их строение.
Такой эффект измельчения зерна связан с образованием в расплаве тугоплавких
интерметаллических частиц при взаимодействии алюминия с
вводимыми добавками, которые выполняют роль зародышей при кристаллизации
сплавов 8.
Однако исследования разных авторов показали, что такой способ модифицирования
имеет ряд принципиальных недостатков. К ним относятся снижение эффекта
модифицирования при дегазации или рафинировании, рост размеров зерна при
выстаивании расплава при температурах 0 С осаждение затравочных
тугоплавких частиц на подину печи и некоторые другие 9.
Рассмотрение теорий модифицирования
В настоящее время известно несколько теорий модифицирования, объясняющих
процесс зародышеобразования. Наиболее полный анализ существующих теорий
зародышеобразования проведен в работах 1. Можно выделить некоторые из этих
теорий
Теория зародышеобразования 1. Она включает принцип структурного и размерного
соответствия, сформулированный П.Д. Данковым. В последующих работах А. Кибула и
М. Эборал применили теорию концентрационного градиента Норткотта. Дальнейшее
развитие эта теория получила в трудах М.В. Мальцева.
Теория модифицирования карбидами 2.
Теория перитектической реакции 3. Выдвинута К. Иваси, Н. Наси, Дж. Асото. В
дальнейшем положения теории развиты Ф. Кроссли и Л. Мондольфо.
Теория модифицирования 4 Г.В. Самсонова и Л.К. Ламихова. В дальнейшем развита
В.И. Елагиным.
Далее приведем краткое описание указанных выше теорий.
Известно, что при кристаллизации сплавов имеет место некоторое переохлаждение
С, которое при добавке 0,2 0,1 Л не наблюдается. При этом по
сечению слитка получается мелкозернистая
структура, что объясняется наличием зародышей типа карбидов, боридов и
алюминидов, на которых начинается кристаллизация , . Для
эффективного воздействия эти добавки должны быть устойчивы в расплаве
алюминия при высоких температурах температура плавления добавки выше, чем
точка плавления алюминия, иметь структурное и размерное соответствие с
решеткой алюминия и образовывать сильную адсорбционную связь с атомами
модифицируемого расплава .
Критерием таких связей является поверхностное натяжение на границе расплав
твердая частица. Причем, чем больше величина поверхностного натяжения, тем хуже
смачивается частица и ниже вероятность использования ее в качестве зародыша
кристаллизации. Также отмечалось, что такая активность определяется не столько
величиной соответствия решеток,
сколько химической природой подложки.
Такой принцип структурного и размерного соответствия сформулировал П.Д. Данков.
Согласно этому принципу превращение на поверхности твердого тела развивается
таким образом, чтобы конфигурация атомов исходной твердой фазы практически
сохранялась в новой твердой фазе, и решетки новой и старой фазы сопрягались
подобными кристаллическими плоскостями с минимальными отклонениями .
В дальнейшем эффект измельчения зерна алюминиевых сплавов А. Кибула и М. Эборал
объясняли теорией концентрационного градиента
Норткотта, по характеру наклона линии ликвидус, и предложенным параметром М
зависимость между размером зерна в отливке и содержанием в двойном сплаве
второго компонента. Другие исследователи А. Оно, Дж. Морисо и др. для
объяснения эффектов измельчения предлагали свои параметры, влияющие на процессы
кристаллизации 9,.
Дальнейшее развитие этой теории зародышеобразования получило в работах М.В.
Мальцева, где на примере титана хрома и циркония измельчение объяснялось с
точки зрения структурного и размерного соответствия. Большое структурное
сходство частиц Т1А с решеткой
твердого раствора алюминия разница в межатомных расстояниях 4 5 создает
благоприятные условия для пристройки атомов последнего, и эффект измельчения
зерна алюминия резко возрастает. Для i эта разница составляла 7 8 , и
эффект измельчения меньше. В случае соединения
СгА имеет место полное несоответствие структур, и зерно практически не
измельчается 9,.
Теория модифицирования карбидами основана на сходстве карбидов с кубической или
гексагональной структурой с решеткой алюминия. Карбиды обладают высокой
температурой плавления, твердостью, а также явно выраженными металлическими
свойствами . Именно с этим связана эффективность измельчения зерна при
использовании в качестве модификатора лигатур системы А1 ТС С.
По мнению таких исследователей, как К. Иваси, Н. Наси, Дж. Асото, дендриты
основной кристаллизующей по перитектической реакции фазы под действием
конвекционных токов жидкости разламываются на части, и каждый такой осколок
становится центром кристаллизации, что приводит к мелкозернистой структуре. В
дальнейшем было отмечено противоречие данной теории многочисленным
экспериментальным данным, полученными такими исследователями, как М.В. Мальцев,
М. Эборал и др. 9.
Теория, предложенная Г.В. Самсоновым и Л.К. Ламиховым, в дальнейшем была
развита В.И. Елагиным, основываясь на положениях теории выдвинутой М.В.
Мальцевым, о том, что в основе процесса модифицирования лежит зародышевый
механизм . Был предложен механизм модифицирования, включающий образование
групп атомов модифицирующего объекта, обладающих наибольшим статическим весом и
наибольшей энергетической устойчивостью стабильных конфигураций локализованной
части валентных электронов. В этом случае модифицирование сводится к
электронному обмену между атомами модификатора и атомами компонентов
модифицируемого сплава . В работе отмечалось, что при одной и той же
концентрации модификаторов эффект модифицирования будет больше от той добавки,
для которой ликвидус соответствуещего химического соединения поднимается круто
вверх. Чем круче идет линия ликвидуса, тем меньше растворимость легирующего
элемента в жидком алюминии, тем при более высоких температурах будет выделяться
из жидкого раствора твердая фаза и тем меньше вероятность переохлаждения жидкой
фазы без выделений интерметаллидов до температуры кристаллизации алюминиевого
твердого раствора .
Анализ этих публикаций 9, показал, что не одна из известных теорий
модифицирования не дает исчерпывающего объяснения явлениям зародышеобразования,
наблюдаемых на практике.
Особенности процесса модифицирования при введении различных модифицирующих
добавок
В настоящее время механизм измельчения зерна объясняется исключительно
введение


Глава 2. Глава 3. Новый способ формирования недендритной структуры при . Разработка новых составов модификаторов для выплавки . Глава 4. В. И. Ребиндер П. А., Данков П. М. В. Воронов С. М., Ливанов В. А., Самсонов, Елагин В. И., и др. А. Кибулы, Г. Эборола, М. Флемингса, М. Чу, В. Шнайдера, М. Рапаза, А. Грэндсра и др. А. А. Бочвара, В. И. Добаткина, Б. Чалмерса, В. Данилова, П. Г. Данкова, В. А. Ефимова, Г. ВИЛСа. Диссертация состоит из введения, 4х глав, заключения и выводов. Рассмотрены существующие механизмы зароды шеобразования. Определены основные недостатки существующих методов модифицирования. Сформулированы цель и задачи работы. Теория зародышеобразования 1. П.Д. Данковым. В последующих работах А. М. Эборал применили теорию концентрационного градиента Норткотта. М.В. Мальцева. Теория модифицирования карбидами 2. Теория перитектической реакции 3. Выдвинута К. Иваси, Н. Наси, Дж. Асото. Ф. Кроссли и Л. Мондольфо. Теория модифицирования 4 Г. В. Самсонова и Л. К. Ламихова. В.И. Елагиным. Далее приведем краткое описание указанных выше теорий. С, которое при добавке 0,2 0,1 Л не наблюдается. Такой принцип структурного и размерного соответствия сформулировал П. Д. Данков. В дальнейшем эффект измельчения зерна алюминиевых сплавов А. Кибула и М. Другие исследователи А. Оно, Дж. Морисо и др. Дальнейшее развитие этой теории зародышеобразования получило в работах М. А1 ТС С. По мнению таких исследователей, как К. Иваси, Н. Наси, Дж. М.В. М. Эборал и др. Теория, предложенная Г. В. Самсоновым и Л. В.И. Елагиным, основываясь на положениях теории выдвинутой М. V схшк1, 1. Сг, Мп, Ре, 1, Си и . Мъй . АТ1, Т1В2, А1В2 и Т1С . Все эти частицы имеют свои преимущества и недостатки. АТ1. АТ1 и их распределение. АХ1 . Главной из них является склонность к агломерированию. ПВ2 размером мкм. Другой существенной проблемой, с которой сталкиваются при . А1 П В, является их взаимодействие с цирконием. ПВ2 поверхностным слоем АП на двух из шести плоскостях. АП фактически инициирует рост кристалла алюминия. АП. ПВ2 инертность. Таким образом, частица ПВ2, покрытая слоем . ЛП, но он не растворяется в алюминии и не вступает в реакцию с 2х . К сожалению, при применении ПС также возникают проблемы. С ПС превращается в АЦС3. ПС в АЦС3 изза разницы в концентрациях А1 и П на порядки величины. В.К. П.А. Ребиндеру. Модифицированием II рода, по П. А. Ребиндеру и др. В последние десятилетия появились новые подходы к измельчению зерна. Известно большое разнообразие конструкций, основанных на этом
методе. Механизм такого модифицирования был объяснен Г. Г.Ф. А.М. Причем, влияние перегрева расплава неоднозначно. И.Г. Бродовой, П. С. Попелем, В. М. Замятиным и др. Если нагреть расплав выше температуры аномалии, то. При концентрациях второго компонента порядка 1 ат. Такое микронеоднородное состояние является термодинамически не устойчивым. Змм. Д прутком того же состава. Г.Ф. Л В и А1 Т1 С, при использовании внепечного модифицирования.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.209, запросов: 232