Совершенствование процессов легирования и модифицирования алюминиевых сплавов на основе систем Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu

• Автор: Рожин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Елава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА МОДИФИЦИРОВАНИЯ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

1.1 Развитие представлений о модифицировании

1.1.1 Теория частиц зародышеобразователей

1.1.2 Теория фазовых диаграмм

1.1.3 Теория перитектического каркаса

1.1.4 Теория двойного зародышеобразования

1.1.5 Экспериментальное подтверждение парадигмы 19 растворенных веществ

1.2 Влияние переохлаждения расплава на структуру слитков

алюминиевых сплавов
1.2.1 Термическое переохлаждение
1.2.2 Концентрационное переохлаждение
1.3 Влияние химического состава на процесс кристаллизации,
структуру и свойства алюминиевых сплавов
1.3.1 Влияние основных легирующих элементов на свойства 30 сплавов Al-Zn-Mg-Cu
1.3.2 Влияние марганца, хрома, циркония и железа на свойства 31 сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu
1.3.3 Влияние примесей железа и кремния на структуру и
свойства сплавов Al-Zn-Mg-Cu
1.3.4 Влияние легирующих элементов в сплавах Al-Cu-Mg
1.3.5 Влияние примесей железа, кремния и никеля на структуру и 34 свойства сплавов системы Al-Cu-Mg
1.4 Закономерности формирования структуры слитков алюминиевых 35 сплавов

1.4.1 Влияние скорости литья
1.4.2 Влияние температуры расплава в лунке
1.4.3 Формирование микроструктуры слитков алюминиевых
сплавов
1.5 Лигатуры для модифицирования алюминия и его сплавов
1.5.1 Лигатуры серии А1-ТГВ
1.5.2 Современные разработки модификаторов А1-Т1-В
1.5.3 Лигатуры серии А1-Т1-С
1.5.4 Современные разработки модификаторов А1-Т1-С
1.6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
1.7 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ПЛАВЛЕНИЯ, КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СТРУКТУРЫ СПЛАВОВ. ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ И
МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЛИГАТУР
2.1 Метод термического анализа с частичной автоматизацией
2.1.1 Установка для проведения термического анализа
2.1.2 Порядок проведения эксперимента и обработка полученных 54 данных
2.1.3 Определение точности полученных значений
2.2 Стандартные методы исследования
2.2.1 Микрорентгеноспектральный анализа (МРСА)
2.2.2 Испытание механических свойств
2.2.3 Анализа макроструктуры металлов и сплавов
2.3 Технология выплавки сплавов
2.3.1 Синтез нанопорошковой лигатуры А1-ПС
2.3.2 Сплавы алюминия с медыо и переходными металлами
2.3.3 Модифицирование промышленных сплавов
2.4 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СПЛАВОВ AL-CU, МАКРОСТРУКТУРЫ 64 БИНАРНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И АЛЮМИНИЯ С ДОБАВКОЙ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЛИГАТУР
3.1 Термический анализ сплавов системы Al-Си
3.2 Термический анализ и исследование макроструктуры сплавов 69 алюминия с переходными металлами
3.3 Исследование процесса модифицирования алюминия 73 нанопорошковыми лигатурами
3.3.1 Термический и макроструктурный анализ алюминия,
модифицированного лигатурой Al-5%TiC
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ 80 СПЛАВОВ
4.1 Исследование сплава 7075пч с добавлением модифицирующих 80 лигатур Al-5%Ti-l%B, Al-3%Ti-0,15%C и без модифицирования..
4.1.1 Термический анализ и исследование макроструктуры
4.1.2 Влияние модификатора Al-5%Ti-l%B на механические 86 свойства слитка
4.2 Термический и микрорентгеноспектральный анализ 86 промышленных алюминиевых сплавов на основе системы Al-Cu-Mg
4.2.1 Термический анализ сплавов 2014, 2219, 2040 и 2024
4.2.2 Микрорентгеноспектральный анализ (MPCА) образцов от 88 гомогенизированного слитка сплава 2
4.2.3 Микрорентгеноспектральный анализ (MPCА) образцов от 92 закаленной и состаренной плиты из сплава 2
4.3 Изучение процесса легирования сплава 1960 цирконием
4.3.1 Легирование сплава 1960 чушковой лигатурой Al-Zr
4.3.2 Легирование сплава 1960 гранулированной лигатурой Al-Zr..

присутствие железа и никеля обеспечивает повышение механических свойств при комнатной и повышенных температурах по сравнению со сплавами, содержащими либо железо, либо только никель [40], что связано с образованием нерастворимой фазы ИгМЛ/,.
1.4 Закономерности формировании структуры слитков алюминиевых сплавов.
1.4.1 Влияние скорости литья
Основное влияние на формирование структурных зон слитка оказывает скорость кристаллизации. Однако это влияние носит двойственный характер. С одной стороны, увеличение скорости литья ведет к увеличению скорости кристаллизации и поэтому должно способствовать измельчению структуры. С другой стороны, одновременно увеличивается общая интенсивность охлаждения слитка в результате уменьшения толщины затвердевшего в кристаллизаторе слоя, что должно приводить к увеличению склонности к транскристаллизации. Это объясняется синусоидальной зависимостью скорости кристаллизации Vк и литья Ул [41].
Ук=Уд-*т<р (4)
где ср - угол между осью слитка и касательной к поверхности кристаллизации в этой точке.
Поэтому с увеличением скорости литья следует ожидать сужения мелкозернистой зоны на периферии и расширения её в центральной части. Ширина зоны транскристаллизации будет зависеть от изменения размеров рассмотренных выше зон. Эти предположения подтверждаются экспериментальными данными. При литье сплава АД1 ярко выражены три структурные зоны (рис. 1.12).