Изучение структуры и модифицирующей способности тройных лигатурных сплавов на основе алюминия, полученных обработкой их расплавов низкочастотными колебаниями

• Автор: Котенков, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Литературный обзор
2 Материалы, методики проведения
экспериментов и исследований
2.1 Эксперименты по выплавке опытных лигатур
А1-8с-гг(Т0, А1-гг-ТЧ и А1-ТЬС
2.2 Эксперименты по оценке модифицирующей
способности и «живучести» опытных лигатур
2.3 Эксперименты по дисперсионному упрочнению сплавов
2.4 Методы изучения структуры и свойств сплавов
3 Получение тройных лигатурных сплавов
и изучение их структурных особенностей
3.1 Исходные лигатуры
3.2 Лигатурный сплав А1-8с-гг
3.3 Лигатурный сплав А1-8с-Т
3.4 Лигатурный сплав АР^г-Тл
3.5 Лигатурный сплав АКП-С
3.6 Выводы
4 Оценка модифицирующей способности опытных лигатур
4.1 Оценка лигатурного сплава А1-8с-гг
4.2 Оценка лигатурного сплава АРвс-Тл
4.3 Оценка лигатурного сплава А-Ъг-Т
4.4 Оценка лигатурного сплава АРТРС
4.5 Кристаллографический аспект модифицирующей
способности опытных лигатур
4.6 Выводы
5 Роль добавок опытных лигатур
в дисперсионном упрочнении сплава А1-4%Си

5.1. Выбор режима отжига и количества вводимых добавок
5.1 Роль опытных лигатур в дисперсионном
упрочнении сплава А1-4%Си
5.2. Характеристики сплавов до и после
гомогенизирующего отжига
5.3. Влияние примеси Fe+Si на упрочнение сплавов А1-4%Си
5.4 Влияние добавок переходных элементов
5.4.1 Влияние (Sc+Zr)
5.4.2 Влияние (Sc+Ti)
5.4.3 Влияние (Ti+Zr)
5.4.4 Влияние наноразмерной фазы TiC
5.5 Выводы
Общие выводы
Библиографический список

Введение
Актуальность темы исследования. С каждым годом возрастают требования к алюминиевым сплавам с высокими ресурсными характеристиками, используемыми в авиакосмической отрасли и машиностроении. Повышение качества таких сплавов, имеющих пониженную плотность и повышенную прочность, пригодных для широкой номенклатуры изделий, является актуальной задачей для отечественных и зарубежных исследователей.
Алюминиевые сплавы обладают большой склонностью к образованию крупнозернистой структуры, что приводит к анизотропии свойств и повышенному количеству дефектов [1-2]. Получение сплавов с мелкозернистой структурой является важной задачей решения данных проблем. На сегодня существует различные способы воздействия на расплав с целью получения мелкозернистой структуры. В работе особое внимание уделено химическому методу воздействия на предкристаллизационное состояние расплава.
Степень разработанности темы. Для получения мелкозернистой структуры в алюминиевый расплав вводят модифицирующие лигатуры, содержащие переходные металлы и их карбиды или бориды. В последние десятилетия особое внимание уделяется таким переходным металлам как скандий, титан, цирконий, которые наряду с модифицированием придают сплаву ряд положительных свойств. Малые добавки переходных элементов 8с, 8с и Zr, Б с и Тц П и Ъх вводят в алюминий с бинарными лигатурными сплавами. Низкая растворимость этих элементов в твердом растворе алюминия при комнатных температурах приводит к возможности получения значительного пересыщения ими в процессе отжига под закалку и при последующем распаде твердого раствора дисперсионного упрочнения сплавов выделяющимися вторичными алюминидами. При совместном введении бинарных лигатур А1-8с и А1—7г (или А1-Т1) образуются вторичные алюминиды, наследующие кубическую решетку структурного типа Ы2, характерную для алюминидов скандия и имеющую небольшое кристаллографическое несоответствие с решеткой а-А1, что приводит

охлаждали на воздухе (скорость охлаждения ~ 5 К/с). Из полученных образцов готовили шлиф для металлографического анализа и отбирали стружку на химический анализ.
Для оценки «живучести» опытных лигатур также использовали сплав А1-4%Си. Оценку стабильности эффекта модифицирования этого сплава опытными лигатурами проводили периодическим отбором проб из расплава в течение его длительной выдержки с лигатурой. Плавки проводили также в шахтной печи в корундовом тигле в атмосфере аргона при температуре 700-720°С. Сплав А1-4%Си (150 г) готовили из алюминия А97 и прутковой меди марки ЧДА. Для уменьшения окисленности на поверхность расплава добавляли покровный флюс в расчете 1% от массы расплава. Флюс добавляли только в начальный период эксперимента, так как соль натрия, которая входит в состав флюса, может сыграть при дальнейшем роль модификатора. После получасовой выдержки расплава вводили лигатурный сплав в расчете на 0.5% суммы переходных элементов и перемешивали графитовой палочкой, покрытой нитридом бора. Расплав выдерживали в течение 6 часов с отбором проб через каждые 30 мин. Пробу брали в верхней части тигля и заливали в подогретую до 100°С медную изложницу. Из полученных образцов готовили шлифы для проведения металлографического анализа.
2.3 Эксперименты по дисперсионному упрочнению сплавов
Модельный сплав А1-4%Си использовали также для проведения экспериментов по изучению влияния малых добавок переходных элементов (одного или двух) на дисперсионное упрочнение сплава. С целью оценки влияния примесных элементов (Fe+Si) на дисперсионное упрочнение сплава А1-4%Си разными добавками переходных элементов провели две серии плавок.
В первой серии (исходный сплав Ml 4) сплавы А1-4%Си готовили из гранулированного алюминия марки А85 (ГОСТ 11069-2001), содержащего 0.15% примесных элементов (в основном Fe и Si) и прутковой меди М00 (ГОСТ 859-2001), содержащей 0.04% примесных элементов, из которых 0.03% составляет