Влияние фосфора и церия на структуру эвтектического силумина АК12MMrH и разработка технологии изготовления из него поршней для автомобильных двигателей

• Автор: Селиванов, Андрей Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Эвтектические поршневые силумины

1.1.1 Характеристика условий работы поршней и основные

требования к поршневым сплавам

1.1.2 Состав и свойства поршневых эвтектических силуминов

1.2 Способы повышения механических и эксплуатационных свойств

поршневых алюминиево-кремниевых сплавов

1.2.1 Модифицирование поршневых силуминов

1.2.1.1 Механизм модифицирования поршневых

силуминов фосфором

1.2.1.2 Способы ввода фосфора в расплав силуминов

1.2.2 Влияние структуры сплава на его механические свойства
1.2.3 Микролегирование силуминов
1.2.4 Влияние сос гава и ст руктуры силуминов на их
коэффициент линейною расширения
1.3 Флюсовая обработка расплавов силуминов
1.3.1 Защшные и рафинирующие свойства флюсов
1.3.2 Принципы выбора флюсов
1.3.3 Физико-химические и технологические свойства флюсов
1.3.4 Температура плавления флюсов
1.3.5 Технологическая проба для определения загрязненности
расплава неметаллическими включениями
1.4 Выводы и постановка задачи исследования

2 Методики проведения экспериментов
2.1 Характеристика используемых материалов
2.2 Методики проведения экспериментов в лабораторных условиях
2.2.1 Плавка силуминов А1-( 16-18) % Si и АК12ММгН
2.2.1.1 Приготовление флюса и обработка им расплава силумина
2.2.2 Оценка влияния модифицирующих и микролегирующих добавок на параметры процесса кристаллизации силуминов
2.2.3 Оценка влияния микролегирующих добавок на микроструктуру силуминов и микротвердость фазовых составляющих
2.2.4 Оценка влияния микролегирующих добавок на механические свойства силуминов
2.2.5 Оценка влияния микролегирующих добавок на занолняемость формы расплавом
2.2.6 Оценка влияния микролег ирующих добавок на коэффициеш линейного расширения силумина АК12ММгН
2.2.7 Определение загрязненности алюминиевых расплавов неметаллическими включениями
2.2.8 Определение газонасыщенности алюминиевых расплавов
3 Сравнительный анализ структуры и свойств сплавов поршней фирм: ОАО «ЗМЗ» и «Mahle»
4 Исследование влияния фосфора на структуру и механические свойства силуминов
4.1 Выбор фосфорсодержащих лигатур и гехнологических
параметров их ввода в расплав для обработки поршневых
эвтектических силуминов

4.2 Влияние фосфора на микроструктуру и свойства сплава АК12ММгН
4.2.1 Влияние фосфора и скорости кристаллизации на микроструктуру сплава АК12ММгН
4.2.2 Влияние фосфора на микро твердоегь фазовых составляющих сплава АК12ММгН и его свойства
5 Влияние церия и фосфора на структуру и эксплуатационные свойства поршневого эвтектического силумина АК12ММгН
5.1 Влияние церия и церия совместно с фосфором на микроструюуру и микротвердость фазовых составляющих сплава АК12ММг11
5.2 Влияние церия и церия совместно с фосфором на эксплуатационные харак1еристики сплава АК12ММгН
5.3 Влияние фосфора и церия на микроструктуру и эксплуатационные характеристики поршневого силумина АК12ММгН
5.3.1 Влияние фосфора и церия на микроструктуру сплава АК12ММгН
5.3.2 Влияние фосфора и церия на микротвердость фазовых составляющих и твердость сплава АК12ММгН
5.3.3 Влияние фосфора и церия на свойства сплава АК12ММгН
6 Разработка техноло1 ии плавки и литья сплава АК12ММгН для изготовления высококачественных автомобильных поршней
6.1 Анализ брака в поршнях, изготавливаемых на ОАО «ЗМЗ»
6.2 Разработка техноло1 ии комплексной обработки сплава АК12ММгН
6.2.1 Определение температуры ликвидус флюсов различного химического состава

Исследование химического состава неметаллических включений в отливке проводилось микроренггеноспектральным методом на электронных микроскопах: оже-спектрометре PHI-680 фирмы «Physical Electronics» (США) и полевом эмиссионном растровом микроскопе JSM-6700F с приставкой энергодисперсионного микроанализатора JED-2300F фирмы «Jeob> (Япония); и при помощи сканера «hp scanjet 3670» фирмы «Hewlett-Packard».
В процессе проведения эксперименюв исследовалось также влияние добавок на микротвердос1ь кристаллов первичного кремния и аА| - твердого раствора. Микротвердость определялась на приборе ПМТ-3. Измерение микротвердости aAi -твердого раствора и кристаллов первичною кремния проводились при нагрузке 0,2 Н и времени выдержки 15 секунд. Количество измерений на шлифе - 20.
2.2.4 Оценка влияния микролегирующих добавок на механические свойства
силуминов
Механические свойства сплава АК12ММгН - временное сопротивление разрыву (он), относи юльное удлинение (5) и предел текучести (а0д) - определялись на образцах, вырезанных из отлитых в кокиль заютовок. Заготовки диаметром 20 мм и высотой 110 мм заливались в кокиль (рисунок 7), подогретый до температуры (250 ± 10) °С. Для испытаний отливалось по три заготовки. Схема вырезки образцов приведена на рисунке 8. Испытания проводились на установке UP 5057-50 по стандартным методикам (ГОС Т 1497-83, ГОСТ 9012-89).
Определение тердости сплавов в лабораторных условиях проводилось на приборе для измерения твердости металлов по методу Бринелля 'ГШ-2М. Для испытаний из заготовок отлитых в кокиль, нагретый до 250 °С ± 10 °С (рисунок 7), а также в несчано-глинис1ую форму (рисунок 6), вырезалось по три образца, диаметр и высота которых составляли 20 мм ± 2 мм. Торцевые поверхности образцов зачищались на наждачном круге. Твердость при комнатной температуре определялась по