Создание препаратов для рафинирования и модифицирования Al-сплавов, обеспечивающих стабильные показатели качества отливок

• Автор: Слетова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современные достижения в области рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов
1.1. Влияние неметаллических включений и водорода на физикомеханические свойства алюминиевых сплавов

1.2. Различные методы рафинирования и дегазации алюминиевых сплавов

1.2.1. Очистка алюминиевых сплавов продувкой газами

1.2.2. Очистка расплава фильтрованием

1.2.3. Вакуумирование жидкого металла

1.2.4. Рафинирование расплава солевыми композициями

1.3. Модифицирование эвтектики в силуминах

Глава 2. Методика проведения экспериментов и анализов
2.1. Методика термодинамического моделирования
2.2. Методика проведения компьютерного термического анализа для изучения характера кристаллизации силуминов и оценка степени измельчения включений эвтектического кремния
2.3. Методы исследования механических и технологических свойств сплавов
2.4. Методика определения содержания алюминия в шлаке
2.5. Методика исследования характеристик дисперсности используемых порошков карбонатов
2.6. Методика определения выделяющихся в процессе обработки расплава в печную атмосферу веществ
Глава 3. Теоретическое обоснование рафинирования и модифицирования расплавов на основе алюминия карбонатами кальция и стронция
3.1. Термодинамическое моделирование реакции рафинирования расплава алюминия карбонатом кальция
3.2. Термодинамическое моделирование реакций модифицирования силумина карбонатом стронция
3.3. Обоснование эффективности диспергирования карбонатов
3.4. Выводы по 3 главе
Глава 4. Исследование влияния карбонатных композиций на алюминиевые сплавы

4.1. Получение порошкообразных карбонатов кальция и стронция требуемой степени дисперсности
4.2. Определение технологических параметров рафинирования расплава алюминия карбонатом кальция
4.3. Определение технологических параметров модифицирующей обработки силумина карбонатом стронция
4.4. Разработка рафинирующе-модифицирующего карбонатного препарата
Выводы по 4 главе
Глава 5. Промышленное опробование и внедрение результатов
диссертационной работы в производство
5.1. Промышленные испытания дегазирующей смеси на основе карбоната кальция в условиях ОАО «ЭЛДИН» (Ярославский электромашиностроительный завод)
5.2. Промышленная испытания рафинирующей эффективности смеси КСК в условиях ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти
5.3. Промышленные испытания рафинирующе-модифицирующей эффективности смеси КСК в условиях ООО «Литейный завод РосаЛит», г Заволжье
5.4. Промышленные испытания смеси на основе СаСОз и БгСОз в условиях ОАО «Тяжпрессмаш», г. Рязань
5.5. Промышленные испытания и внедрение смеси КСК в действующее производство ОАО «Теплоконтроль», г. Сафоново
Выводы по 5 главе
Общие выводы
Список литературы
Приложения
Введение
В настоящее время в современном, динамично развивающемся мире появляется большое количество принципиально новых технически сложных устройств, происходит усовершенствование и усложнение уже существующих при постоянно ужесточающихся требованиях к ним [1], что приводит к необходимости повышения их эксплуатационных характеристик. Следовательно, интенсификация разработок технологических процессов, обеспечивающих получение качественных изделий с однородной структурой и повышенными механическими свойствами всегда актуальна. Кроме того, большое внимание уделяется снижению массы деталей, что увеличивает потребительский спрос на литые заготовки из алюминиевых сплавов как в нашей стране, так и за рубежом. Наиболее перспективными и востребованными из них ввиду исключительно благоприятного сочетания литейных, механических и ряда специальных эксплуатационных свойств, являются силумины [2, 3].
В настоящее время существует несколько направлений по усовершенствованию свойств данных сплавов:
-оптимизация состава сплава за счет соединения металловедческого и технологического подходов, которая позволяет определить требуемую структуру сплава и способ ее достижения [4].
-физические методы влияния на процесс кристаллизации: электромагнитное и механическое перемешивание жидкой ванны слитка, воздействие вибрационной частоты, ультразвуковая обработка расплава и т.п. [5].
- адсорбционные методы рафинирования и дегазации, а также модифицирование расплава, благодаря чему достигается необходимый уровень показателей качества и гарантированная эксплуатационная надежность изделий [6,

Самыми распространенными материалами для рафинирования и модифицирования силуминов являются солевые композиции. При их применении серьезной проблемой становится загрязнение окружающей среды, что связано с

Таким образом, при рафинировании флюс обволакивает неметаллические включения и поднимается вместе с ними на поверхность. Частицы тем интенсивнее переходят во флюс, чем лучше они им смачиваются. Краевой угол смачивания включения А1203 флюсами системы №С1-КС1-МаР-№3А1Р6 составляет 20-40° в зависимости от состава и температуры. Время растекания капли флюса по частице А1203 из-за низкой вязкости флюса составляет 10-20 секунд

Как уже отмечалось, эффективность очистки алюминиевых сплавов флюсами зависит не только от свойств флюса, но и от условий доставки включений на границу раздела металл-флюс. Ниже приведены основные способы доставки включений в зону взаимодействия [105]:
а) свободными конвективными потоками металла без принудительного перемешивания;
б) принудительно циркулирующими потоками;
в) принудительным перемешиванием флюса в металле с диспергированием его в капли;
г) прохождением струи металла через слой жидкого флюса.
На практике рафинирование флюсами чаще всего проводят замешиванием расплавленного флюса в металл, что сопровождается принудительным его диспергированием и увеличением поверхности контакта металл-флюс. Перемешивание ведут в течение нескольких минут, а затем выдерживают расплав для всплывания продуктов взаимодействия, капель флюса, шлака. Включения, особенно небольшого размера, благодаря вязкости металла связаны с его потоком. Для перехода на границу раздела металл-флюс они должны под действием каких-либо локальных сил преодолеть заторможенный ламинарный слой потока металла, примыкающий к поверхности флюса. Выход включений из несущего потока металла возможен по инерционному, диффузионному и турбулентному механизмам. По инерционному механизму вынос включений из потока осуществляется благодаря силам инерционного движе-