Научно-технологические основы разработки заэвтектических силуминов с регулируемым температурным коэффициентом линейного расширения

• Автор: Попова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 470 с. : ил.

Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕПЛОВОМ РАСШИРЕНИИ МЕТАЛЛОВ. ЛИНЕЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

1.1 Природа теплового расширения металлов

1.2 Влияние пластической деформации

1.3 Влияние водорода, кислорода и азота

1.4 Линейное расширение алюминия и его сплавов

1.4.1 Влияние легирования, термической обработки и

~ пластической деформации

1.4.2 Композиционные сплавы

1.5 Структура и свойства силуминов

1.5.1 Двойные и легированные

1.5.2 Влияние газосодержания на свойства силуминов

1.6 Выводы по главе
Глава 2 ЛИНЕЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ ЛИТЫХ И ДЕФОРМИРОВАННЫХ
СПЛАВОВ А1 - 1 Ы50%81
2.1 Влияние предварительного нагрева
2.2 Влияние условий приготовления
2.2.1 Обработка шихты
2.2.2 Обработка расплава
2.2.3 Кристаллизация
2.3 Деформированные сплавы
2.3.1 Удаление водорода из металлов и сплавов при совместном воздействии нагрева и механического давления
2.3.2 Горячая циклическая прокатка

2.3.3 Горячая ковка
2.3.4 Термическая обработка деформированных сплавов
f 2.3.5 Связь деформируемости с условиями приготовления
2.3.6 Линейное расширение деформированных сплавов
2.4 Выводы по главе
Глава 3 ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА ЛИНЕЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ
СИЛУМИНОВ
3.1 Легирование тугоплавкими металлами
3.2 Совместное легирование тугоплавкими и легкоплавкими элементами
3.3 Легирование легкоплавкими элементами
3.4 Разработка легированных заэвтектических силуминов для
£. поршней двигателей внутреннего сгорания
3.4.1 Свойства силуминов, приготовленных с наводоро-живанием расплава
3.4.2 Сплав с повышенной жаропрочностью
3.5 Выводы по главе
Глава 4 ЛИНЕЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ ЛИТЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ
КРЕМНИЯ
4.1 Свойства кремния и способ получения сплавов на его основе
4.2 Сплавы на основе Б1 - 50% А1
4.3 Сплавы на основе - 45% А1
4.4 Сплавы на основе 81 - 40% А1
4.5 Перспективы создания литых сплавов со "сверхнизким" температурным коэффициентом линейного расширения а=(7-5-3)-10"6град'1
4.6 Выводы по главе
Глава 5 ВОДОРОДНЫЙ МЕХАНИЗМ РАСШИРЕНИЯ СПЛАВОВ
# АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ
5.1 Развитие представлений о механизмах теплового расширения

5.2 Гипотетический механизм расширения
5.2.1 Кристаллизация
у 5.2.2 Влияние легирования и термической обработки на
линейное расширение заэвтектических силуминов
5.2.3 Влияние обработки расплава СаСОз-М^СОз и термической обработки на микроструктуру и свойства сплава А1 - 50%Э1
5.2.4 Влияние пластической деформации и термической обработки на линейное расширение сплава А1 - 50%8ь
5.2.5 Влияние пластической деформации на структуру и свойства сплава А1 - 15%81
5.3 Выводы по главе
* Глава 6 РАЗРАБОТКА ЛИТЕЙНЫХ И ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ
НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ А1-81С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОДОРОДА, ФОСФОРА, АЗОТА И ФТОРА В КАЧЕСТВЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
6.1 Сплавы АГБТН
6.2 Сплавы АГБГР-Н
6.3 Сплавы АГвГР-И
6.3.1 Литейные сплавы
6.3.2 Деформируемые сплавы
6.4 Деформируемые сплавы А1-81-Р
6.5 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

среде, имеющей температуру старения, благоприятна [60]. Естественное старение практически не происходит, искусственное - происходит в интервале 147-177°С в течение 4-12 ч, хотя возможны и более высокие температуры.
Одним из наиболее распространенных легирующих элементов в силуминах является магний, образующий с кремнием интерметаллиды М§281 с высокой твердостью. По данным [56], при термической обработке частицы М§281 диссоциируют в твердый раствор, а при старении - выделяются в мелкодисперсной форме. Распад твердого раствора осуществляется по схеме: образование ЗГП, образование промежуточной фазы Р'( 1у^281), образование частиц стабильной фазы М§28ь Предполагается, что максимальная прочность сплавов с магнием достигается на стадии преобладания в структуре игольчатых зон в сочетании с выделениями фазы р'. Заметное влияние на уровень механических свойств оказывает естественное старение, предшествующее искусственному, что связывают [70] с изменением плотности выделений, которая зависит от механизма зарождения частиц второй фазы. Отмечено положительное влияние термоциклической обработки на свойства сплавов системы А1-8нМ£, позволяющей не только улучшить весь комплекс механических свойств, особенно пластичность, но и уменьшить продолжительность обработки в 2,5 - 4 раза. Добавки магния приводят не только к упрочнению, но и улучшают обрабатываемость резанием, повышают характеристики ползучести и горячеломкости силуминов [60]. Для повышения механических свойств, в частности жаропрочности, в силумины наряду с магнием часто вводят медь. В тройных сплавах общий эффект упрочнения при термообработке меньше, чем в двойных сплавах А1-Си, причем упрочнение тем меньше, чем выше содержание кремния. По данным [56] при легировании бинарного силумина медью общий эффект упрочнения достигает максимума при 4% Си, причем этот эффект практически не зависит от содержания кремния. Прирост прочности у сплавов с медью при закалке заметно выше, чем при последующем старении. Для предотвращения оплавления тройной эвтектики при нагреве под закалку рекомендуется очень медленно повышать температуру в диапазоне 500 - 525 °С или применять ступенча-