Прогнозирование составов сплавов для обработки в полутвердом состоянии

• Автор: Тамир Самир Махмуд Абд Ал-Маджид
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил

Введение

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Предпосылки создания нового процесса.

1.2 Достоинства технологии ОСТГС

1.3 Классификация методов технологии ОСПТС

1.3.1 Трех ступенчатая технология

1.3.2 Двухступенчатая технология. Тиксомолдинг.

1.4 Физикохимическое существо технологий ОСПТС.

1.4.1 Физикохимические процессы, происходящие при реолитье

1.4.2 Физикохимические процессы при повторном нагреве.

1.4.3 Экспериментальные результаты изотермического огрубления

1.5 Прогнозирование составов сплавов для ОС1ТС.
1.6 Цель и задачи настоящего исследования.
2. Методика исследования
2.1 Расчет кривых зависимости доли жидкости от температуры в программе
2.1.1. Общая структура программы
2.1.2. Термодинамические расчеты в
2.1.3. Формат термодинамических данных
2.2 ДСК и ДТА, как методы построения кривых ДЖТ.
2.2.1. Методика проведения экспериментов на дифференциальном сканирующем калориметре
2.2.2. Характеристика прибора ДСК
2.2.3. Методика проведения дифференциальнотермического анализа
2.2.4. Характеристика прибора ДТА
2.2.5. Обработка экспериментальных результатов ДСК и ДТАкривой
2.3 Методика получения полутвердых сплавов
3. Термодинамическое прогнозирование составов сплавов для обработки в полутвердом состоянии
3.1 Разработка критериев поиска составов сплавов для обработки в полутвердом состоянии
3.2 Сплавы на основе алюминия.
3.2.1. Сплавы на основе системы А
3.2.2. Сплавы на основе системы А1Си
3.2.3. Сплавы на основе системы А1Ь
3.2.4. Сплавы на основе системы АЗве
3.3 Сплавы на основе магния.
3.4 Сплавы на основе цинка
3.5 Сплавы на основе олова
3.6 Сплавы на основе чугуна.
4. Экспериментальные исследования сплавов.
4.1 Результаты исследования методом ДСК.
4.1.1 .Уточненная методика обработки кривых ДСК
4.1.2.Результаты обработки кривых ДСК усовершенствованным методом
4.2 Результаты экспериментов ДТА
4.3 Микроструктура полутвердых сплавов
Общие выводы работы
Литера гура.
Приложение .
ВВЕДЕНИЕ


Известны случаи механического перемешивания сплавов, позволяющие производить заготовки из алюминиевых сплавов диаметром 0мм и выше. Однако такая технология не обеспечивает достаточной дисперсности зерен и, соответственно, высоких механических свойств. Учитывая также низкую производительность, ни одна из механических систем перемешивания не нашла коммерческого применения. После публикаций I другими исследователями были предприняты попытки создания новых методов ОСПТС . Некоторые из них были также основаны на механическом перемешивании, другие использовали пассивное перемешивание, создаваемое турбулентным течением через охлаждаемые каналы. Только в начале х годов после предложенного профессором Иллинойского университета Дж. Данзингом магнитогидромеханического перемешивания расплава ОСПТС нашла успешное коммерческое применение. Сейчас это быстро развивающаяся промышленная отрасль. В настоящее время существуют несколько разновидностей промышленных методов, основанных на использовании магнитогидродинамического перемешивания затвердевающего сплава . Много литейных машин находятся в США, Европе и Азии. Уже в начале ых годов объем продаж отливок, изготовленных методом полутвердой формовки, превышал миллионов долларов в год и с тех пор ежегодно увеличивается на . Наибольшее расггространение метод ОСПТС получил в автомобильной и авиационной промышленности . Эта технология применяется для изготовления автомобильных дисков, тормозных цилиндров и поршней, деталей турбин лопаток, кожухов, электрических соединителей и других вакуумплотных корпусов и соединителей. Анализ данных, представленных в литературе, позволяет сделать вывод о том, что технология ОСПТС имеет много преимуществ по сравнению со стандартными литейными процессами. Так, обработка сплавов в полугвердом состоянии происходит при более низкой температуре и более низком теплосодержании металла Нагрев до полутвердого состояния потребляет лишь энергии, необходимой для изготовления такой же детали методом традиционного литья. Эта технология обеспечивает ламинарное заполнение формы полутвердым сплавом в отличие от турбулентных потоков расплава при обычном литье, поэтому сплавы имеют более низкое содержание газов. Более низкая температура является причиной снижения усадки при затвердевании, что обуславливает снижение пористости и склонности сплава к образованию горячих трещин. ОСПТС имеет также и много других преимуществ по сравнению с известными способами получения отливок высокая прочность и хорошие пластические свойства высокая чистота поверхности деталей возможность управления процессом и его автоматизация точная геометрия получаемых деталей исключает необходимость последующей механической обработки создание более тонкостенных изделий изза высокого давления, приложенного в завершающие моменты штамповки. Если при традиционном литье расплав нагрет до температур, превышающих температуру ликвидуса на С ,, то температурный интервал ОСПТС находится между температурами ликвидуса и солидуса. Чтобы сплавы в полутвердом состоянии обладали хорошими реологическими свойствами, обеспечивающими заполнение формы, они должны иметь недендритную или глобулярную микроструктуру , см. Рис. Получение глобулярной структуры возможно несколькими методами. Разделим все методы на две группы 3ступенчатые и 2ступенчатые технологии рис. Рис. Предматериал производят путем различных методов воздействия либо на жидкий сплав, провоцируя в нем образование твердых кристаллов за счет термического или физикохимического воздействия, либо на полутвердый сплав при его механическом перемешивании или магнитогидродинамическом литье, либо, наконец, на твердый сплав за счет его последовательной горячей и холодной пластической деформации. Все эти способы обеспечивают равноосную или фрагментированную недендритную структуру сплава, которая легко сфероидизируется при последующем повторном нагреве в полутвердом состоянии. В результате механического перемешивания металлических расплавов мешалками в интервале кристаллизации получаются недендритные структуры.