Расчет показателя горячеломкости и его использование при разработке новых литейных алюминиевых сплавов

• Автор: Поздняков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Горячеломкость при литье

1.1.1 Эффективный интервал кристаллизации и его влияние на горячеломкость

1.1.2 Линейная усадка в интервале кристаллизации

1.1.3 Пластичность сплавов в твердо-жидком состоянии. Температурный интервал хрупкости
1.1.4 Влияние структуры и свойств на пластичность сплавов в твердо-жидком состоянии

1.1.5 Критерии оценки горячеломкости

1.1.5.1 Критерий пластичности, или запас пластичности

1.1.5.2 Критерий скорости деформации

1.1.5.3 Критерий прочности
1.1.5.4 Альтернативный критерий
1.2 Промышленные литейные алюминиевые сплавы
1.2.1 Силумины: безмедистые и с добавками меди
1.2.2 Литейные сплавы с медью
1.2.3 Литейные сплавы с магнием
1.2.4 Новые литейные алюминиевые сплавы
1.3 Выводы по обзору литературы
2 Объекты и методики исследований
2.1 Термодинамические расчеты
2.2 Объекты исследования, их получение
2.3 Определение литейных свойств
2.4 Микроструктурные исследования
2.4.1 Световая микроскопия
2.4.2 Микрорентгеноспектральный анализ
2.4.3 Просвечивающая электронная микроскопия
2.5 Термическая обработка
2.6 Определение механических свойств
2.6.1 Испытания на растяжение
2.6.2 Измерение твердости
2.6.3 Измерение длительной твердости
2.6.4 Испытания на высокоцикловую усталость
3 Термодинамические расчеты эффективного интервала кристаллизации и температурного
интервала хрупкости в сплавах двух- и трехкомпонентных систем на основе алюминия..
3.1 Термодинамические расчеты эффективного интервала кристаллизации в сплавах двух и трехкомпонентных систем на основе алюминия
3.2 Связь эффективного и полного интервалов кристаллизации в сплавах двух- и трехкомпонентных систем на основе алюминия
3.3 Термодинамические расчеты температурного интервала хрупкости в сплавах двух- и трехкомпонентных систем на основе алюминия
4 Расчет показателя горячеломкости в многокомпонентных сплавах на основе алюминия
4.1 Термодинамические расчеты эффективного и полного интервалов кристаллизации в сплавах многокомпонентных систем на основе алюминия
4.2 Расчет показателя горячеломкости в сплавах на основе системы АІ-8і-ІУ^-Си
4.3 Расчет показателя горячеломкости в сплавах на основе системы А1-]У^-2п
5 Поиск перспективных многокомпонентных композиций на основе алюминия для создания новых сплавов по термодинамическим расчетам
5.1 Расчет политермических и изотермических разрезов многокомпонентных систем
5.1.1 Система А1-Си-М§-Ре-8і-№-Мп
5.1.2 Система АІ-гп-Ме-Ре-Бі-М-Мп
5.2 Расчетное и экспериментальное исследование фазового состава и химического состава алюминиевого твердого раствора перспективных сплавов исследуемых систем
5.2.1 Сплавы на основе системы А1-Си-М§-8і
5.2.2 Сплавы на основе системы А1-7п-ІУ^
5.3 Расчетное и экспериментальное определение показателя горячеломкости
5.4 Определение механических свойств
Выводы по работе
Список использованных источников
Приложение

Введение
Актуальность работы
Развитие современной науки и техники показало, что для обеспечения высокого качества изделий важны не только эксплуатационные характеристики материалов, но и их технологические свойства.
В современном производстве алюминиевых сплавов исходной заготовкой в подавляющем числе случаев остается слиток для деформируемых сплавов и фасонная отливка - для литейных. Одним из наиболее распространенных видов брака при производстве отливок и слитков является горячеломкость - склонность к образованию кристаллизационных трещин. Проблема горячих трещин особенно остро отражается на разработке и производстве новых высокопрочных и жаропрочных сплавов, так как области их составов чаще всего совпадают с областью составов наиболее горячеломких сплавов.
Резко выраженная горячеломкость сплавов при литье, а также сварке с плавлением сильно осложняет, а часто делает практически невозможным внедрение в серийное производство новых сплавов с ценными эксплуатационными свойствами. При разработке новых сплавов снижения горячеломкости достигают обычно в результате трудоемких экспериментальных исследований. В связи с этим необходим такой научно обоснованный подход к разработке новых и улучшению существующих сплавов, при котором наряду с получением высокой прочности, жаропрочности и других эксплуатационных свойств обеспечивалась бы высокая сопротивляемость сплавов образованию горячих трещин.
За последние десятилетия было предложено несколько критериев оценки склонности сплавов к образованию кристаллизационных трещин: критерии прочности, пластичности и скорости деформации и альтернативный критерий (для полунепрерывного литья слитков). Все перечисленные критерии определяются либо экспериментальным, либо экспериментально-расчетным путем. Выбор необходимого критерия (или разработка нового) определяется спецификой технологии литья, наличием необходимых свойств и параметров и должен быть подтвержден путем проведения экспериментальных исследований. При этом ни один из критериев не позволяет рассчитывать показатель горячеломкости литейных сплавов по технологическим пробам. В связи с этим поиск универсального критерия, позволяющего рассчитывать показатель горячеломкости литейных сплавов по их составу является весьма актуальной задачей. Такой критерий будет неотъемлемым дополнением к методам математического моделирования и термодинамическим расчетам, которые начинают широко

достаточно высокое содержание меди в (А1). Такая структура позволяет получить сравнительно высокие механические свойства в состоянии Т1 (ав > 260 МПа, 8 > 1% [55]). Сплав АК12М2 обычно не подвергают нагреву по закалку, хотя такая обработка может существенно повысить пластичность. В последнее время этот сплав готовят в основном из лома и отходов. Применяется на предприятиях автомобильной промышленности, а также для получения различных корпусных деталей сложной формы (например, секций отопительных радиаторов) [58].

Рисунок 1.14. Микроструктура сплава АК12М2 в литом (а, б, д) и закаленном (в, г) состояниях (а, в - ОМ; б, г, д - СЭМ; д - литье под давлением) [58]