Исследование закономерностей кристаллизации сплавов и затвердевания отливок с целью формирования требуемых структуры и свойств литых постоянных магнитов

• Автор: Блощицина, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ эксплуатационных и физических свойств магнитотвердых материалов и постоянных магнитов
1.2 Анализ получения отливок из магнитных сплавов с равноосной, столбчатой и монокристаллической структурой

1.3 Анализ равновесной и неравновесной кристаллизации сплавов твердых растворов

1.4 Анализ процесса затвердевания отливок с различным характером кристаллизации

1.4.1 Затвердевания отливок из двухкомпонентных сплавов твердых растворов при кристаллизации через плоский фронт

кристаллизации

1.4.2 Затвердевания отливок из двухкомпонентных сплавов твердых растворов при кристаллизации через двухфазную область
1.5 Постановка задач исследования
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Исследуемые сплавы и их выплавка
2.2 Металлографические исследования
2.3 Дифференциально-термический анализ (ДТА)
2.4 Микрорентгеноспектральный анализ
2.5 Химический анализ
2.6 Электронная микроскопия
2.7 Гидростатическое взвешивание
2.8 Компьютерное моделирование
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАВНОВЕСНОЙ И НЕРАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ДВУХ И ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СПЛАВОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ

3.1 Теоретические и экспериментальные исследования кристаллизации двухкомпонентных сплавов твердых растворов
3.2 Теоретические и экспериментальные исследования кристаллизации трехкомпонентных сплавов твердых растворов 1
3.3 О некоторых закономерностях изменения коэффициентов распределения компонентов в трехкомпонентных системах
3.4 Механизм равновесной кристаллизации для трехкомпонентных систем с неограниченной растворимостью в твердом и жидком состоянии
3.5 Построение гипотетических двойных диаграмм состояния
3.6 Неравновесная кристаллизация
4. ОСОБЕННОСТИ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ С РАЗЛИЧНЫМ ХАРАКТЕРОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ |
4.1 Затвердевание отливок из сплавов твердых растворов при кристаллизации через плоский фронт кристаллизации
4.2 Затвердевание отливок из сплавов твердых растворов при кристаллизации через двухфазную область
4.3 Влияние процессов кристаллизации и затвердевания на образование микропористости в литых заготовках
5. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОВ С РАВНООСНОЙ И СТОЛБЧАТОЙ СТРУКТУРОЙ
5.1 Усовершенствование технологии получения шестнадцатиполюсного
магнита с равноосной и столбчатой структурой
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Формирование и проведение национальной промышленной политики — необходимое условие создания экономики инновационного типа, построение которой предусмотрено Стратегией развития России до 2020 года. Эта политика направлена на поддержание стабильного роста российской промышленности, развитие науки в сфере промышленного производства, а также на повышение качества производимой промышленной продукции [1].
Большую долю в ответственных изделиях для различных отраслей промышленности составляют заготовки из металлических сплавов, которые, как правило, получают методом плавки и последующего затвердевания в форме, т.е. методом литья. Следовательно, получение высококачественных отливок, является весьма актуальной задачей. При этом под высококачественной отливкой понимают создание требуемых эксплуатационных свойств за счет формирования необходимой микроструктуры в сплаве и макроструктуры в отливке, которые во многом задаются составом сплава, его характером кристаллизации и условиями затвердевания заготовки.
В ряде отраслей промышленности (электротехника, приборостроение, электроники и т.д.) применяются литые постоянные магниты, которые во многом определяют уровень современной техники. Эти литые постоянные магниты изготавливают из многокомпонентных сплавов на основе Ее-Со-№-А1-Си-Тл (ЮНД, ЮНДК и ЮНДКТ), Бе-Со-Сг, Мп-А1-С [2,3]. Наибольшее применение нашли магниты из сплавов ЮНДК и ЮНДКТ. Эти магниты обладают хорошим сочетанием магнитных свойств и высокой стабильностью к воздействию температуры и других внешних факторов. Это достоинство делает их незаменимыми для высокоточных приборов. Эти сплавы и технология изготовления литых заготовок были разработаны в середине прошлого столетия. Однако разработчики электрических механизмов и приборов постоянно совершенствуют магнитные системы и повышают требования к ним. Соответственно, существующий уровень технологии часто не гарантирует получение требуемых свойств.

Приготовление сплавов системы ВьБЬ. Сплавы массой 0,2-0,3 кг сначала выплавляли в печи сопротивления (СНОЛ 3/10) в алундовом тигле. Затем полученные образцы распиливали на небольшие части. Для определения размера дендритной ячейки исследуемые образцы массой 20-25 г помещали в подогретый до температуры 300-400°С тигель и устанавливали в печь сопротивления. Плавку вели под слоем древесного угля. Температуру перегрева задавали во всех случаях на 100-120°С выше ликвидуса. Далее выдерживали расплав при этой температуре 30 минут, а затем с разной скоростью охлаждали. Для каждой скорости охлаждения эксперимент повторяли не менее 3 раз.
Приготовление сплавов Си-Мп. Си-№. Си-Мп-№. Плавку осуществляли в вакуумной индукционной печи К-401. Сначала расплавляли медь, которую раскисляли фосфористой медью (Си-10%Р) из расчета 0,2% Р, а далее вводили никель и марганец. Сплав выливали в металлический кокиль.
Приготовление сплава ЮНДК. Для этой цели использовали индукционную тигельную печь ИСТ- 0,06. Футеровка печи кислая (8Юг). Плавку вели в следующей последовательности. Сначала загружали железо, кобальт, никель. После расплавления этих компонентов в расплав вводили 0,2 % алюминия, далее подшихтовывали расплав медью, алюминием. Затем расплав выливали в ковш, предварительно подогретый до 600-700° С, и производили заливку форм.
2.2 Металлографические исследования
Металлографические шлифы изготавливали по стандартной методике [

Анализ микроструктуры сплавов заключался в выявлении на шлифе соответствующих фаз и дендритной структуры. У модельных сплавов системы Ш-БЬ микроструктуру, как и у магнитных сплавов выявляли путем обработки поверхности шлифа реактивом состава: СН-ЬОН - 100 мл, НС1 - 6 мл, БеО - 8 г. Режимы травления для каждого случая подбирали экспериментально.
Изучение микроструктуры производили на металлографических микроскопах МИМ - 7, ММР - 2Р, ЕР1РНОТ-200 при увеличении в 25-400 раз.