Изучение механизма модифицирования алюминиевых сплавов и закономерностей структурообразования при получении лигатурных материалов методом высокоскоростной кристаллизации-деформации

• Автор: Лопатина, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Современное состояние теории, технологии и оборудования для получения прутковых лигатурных материалов

1.1 Теоретические основы модифицирования

1.2 Модифицирование алюминиевых сплавов

1.3 Способы производства лигатур

1.4 Оценка модифицирующей способности лигатуры

1.5 Методы и оборудование для получения прутковых лигатурных материалов из алюминия и его сплавов
1.6 Влияние структуры лигатурных материалов на модифицирующий эффект при литье слитков алюминиевых сплавов

1.7 Выводы и постановка задач исследований

2 Материалы, методики исследований и оборудование

2.1 План экспериментальных исследований
2.2 Материалы для изготовления модификаторов
2.3 Технология и оборудование для получения модифицирующих материалов
2.4 Методы обработки модифицирующих материалов
2.5 Методики исследования модифицирующих материалов
2.6 Материалы и методики исследования для изучения модифицирующей способности прутков, полученных методом СЛИПП
3 Моделирование механизма модифицирования и получение на его основе технологии изготовления лигатурных материалов
3.1 Процессы плавления и кристаллизации с позиции кинетической энергии атомов и кластерного строения жидкости
3.2 О роли кластерного строения жидкости в процессах модифицирования
3.3 Моделирование процесса растворения в алюминии модифицирующего прутка
3.4 Выводы
4 Структурные исследования модифицирующих материалов, получаемых методом СЛИПП
4.1 Макро и микроструктур ные исследования полуфабрикатов и промежуточных продуктов совмещенных процессов литьяпрокаткипрессования
4.2 Исследование температуры начала рекристаллизации прутка из алюминия, полученного методом СЛИПП
4.3 Изучение влияния количества вводимого модифицирующего прутка и технологических режимов модифицирования на размер зерна в слитках алюминия
4.4 Выводы
5 Исследование модифицирующей способности прутков в промышленных условиях
5.1 Исследование модифицирующей способности прутков при литье серийных слитков из сплавов Впч и 2
5.2 Исследование модифицирующей способности прутков при литье серийных слитков из сплава АД
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В условиях тщательной фильтрации и вакуумирования расплава для получения мелкой структуры слитков важно вводить в расплав дисперсные интерметаллидные частицы, которые являются потенциальными подложками для кристаллизации сплавов, или создавать условия для их образования в расплаве. Именно эти частицы, а также нерастворимые примеси имеют важнейшее значение для образования зародышей кристаллизации большинства алюминиевых сплавов. В данном случае под эффектом модифицирования мы понимаем изменение размера и внутреннего строения зерна слитка. Так как требования к качеству изделий из алюминиевых деформируемых сплавов жесткие, очень важно правильно оценивать целесообразность применения того или иного способа модифицирования и найти пути преодоления его негативных сторон. Нередко в заводской практике приходится изыскивать возможности для устранения неоднородной или грубой равноосной структуры слитков. Нельзя считать решенными вопросы об оптимальной концентрации и целесообразности применения того или иного модификатора и способов измельчения зерна при литье слитков разного типоразмера. Кристаллизация металлов, получение слитка или отливки является одной из первых стадией создания металлических материалов. Закладываемые при этом особенности структуры металла могут сохраняться и при последующих технологических операциях, и влиять на структурообразование и свойства изделий. Как известно, металлы могут находиться в различных агрегатных состояниях -твердом, жидком и газообразном. По своей физической природе жидкие металлы гораздо ближе к твердому, чем к газообразному состоянию. Увеличение объема, наблюдаемое при плавлении металлов, обычно не превышает %, в то время как при переходе от жидкого состояния к газообразному объем увеличивается в несколько раз. В твердом металле существует так называемый дальний порядок в расположении частиц, т. В то же время для жидкого металла авторы [2] говорят о наличии ближнего порядка, понимая под этим сохранение упорядоченного расположения частиц лишь в ограниченных микрообъемах, соизмеримых с межатомным расстоянием. Такие упорядоченные группировки называют сиботаксисами или кластерами, причем расположение частиц в них примерно повторяет характер размещения в твердом металле. В кластерах расстояние между частицами меньше, чем в неупорядоченных областях жидкого металла. Время жизни этих группировок исчисляется долями секунды. Чем ниже температура жидкого металла и чем ближе она к температуре затвердевания, тем выше вероятность образования и больше время существования этих микроучастков. На их основе образуются зародыши твердого металла при кристаллизации. Во многих работах [2, 3] последовательно развивается представление о кластерах, как о микрообъемах жидкости с упорядоченной кристаллоподобной упаковкой атомов. Авторами делается предположение, что жидкость с кластерами должна кристаллизоваться как система с очень большим количеством готовых зародышей кристаллизации. При понижении температуры расплава и приближении ее к температуре ликвидус максимум кривой распределения скоростей движения молекул смещается в сторону меньших скоростей, а его абсолютная величина увеличивается. Следовательно, чем ниже температура расплава, тем больше разность скоростей молекул, тем больше относительная доля молекул с меньшими скоростями. При этом температура расплава, характерная для среднего распределения скоростей, соответствует суммарной совокупности скоростей от практически нулевой до максимальной. По аналогии с идеальным газом, в котором допускается существование частиц с незначительными энергиями, в расплаве авторы работы [3] допускают существование «вымороженных» микрообъемов, у которых температура значительно ниже температуры плавления. Количество «вымороженных» участков незначительно, они формируются случайным образом за счет флуктуаций, находятся в квазиравновесии с окружающим их расплавом, распределены более или менее равномерно по всему объему расплава, имеют малое время жизни. Образуются «твердоподобные» участки - кластеры различного рода: основного компонента и примесей. В этом случае кластеры подчиняются статистике Больцмана.