Повышение свойств отливок из металлических сплавов путем модифицирования и микролегирования циркониевыми лигатурами, полученными из бадделеитового концентрата Алгаминского месторождения Дальневосточного региона

• Автор: Белоус, Татьяна Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Историческая справка о циркониевом сырье и металлическом цирконии.

1.2. Свойства циркония.

1.2.1. Физические свойства

1.2.2. Химические свойства

1.2.3. Механические свойства

1.2.4. Технологические свойства.

1.3. Взаимодействие циркония с химическими элементами

1.4. Свойства некоторых соединений циркония

1.5. Применение циркония для повышения качества и свойств металлических сплавов.

1.6. Результаты патентных исследований по применению циркониевых лигатур
1.7. Выводы по литературному обзору и постановка задач
исследований
Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материалы
2.1.1 Исследование концентрата Алгаминекого месторождения
2.1.2 Выбор восстановителей циркония
2.1.3 Шихтовые и флюсующие материалы I
2.1.4. Приготовление рудной добавки.
2.2 Методы плавки
2.2.1. Плавка в однофазной электродуговой печи.
2.2.2. Плавка в индукционной печи.
2.3 Методы исследования структуры, химического состава и механических свойств.
2.4 Специальные методы исследования образцов.
2.4.1 Измерение плотности гидростатическим способом.
2.4.2 Фазовый рентгеноструктурный анализ
2.4.3 Микрорентгеноспектральный анализ.
2.4.4 Исследование кристаллизационных параметров металла
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ ИЗ РУДНОГО КОНЦЕНТРАТА АЛ Г АМИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
3.1. Комплексное исследование состава циркониевого концентрата
3.2. Исследование влияния ферросилиция на процесс получения циркониевых сплавов
3.3. Исследование влияния алюминия на процесс получения циркониевых сплавов
3.4. Исследование влияния шлака от плавки алюминия на процесс получения циркониевых сплавов
I 3.5. Исследование влияния углерода на процесс получения
циркониевых сплавов.
3.6. Опробование возможности получения сплавов при применении
других концентратов.
I 3.7. Разработка технологии производства циркониевой лигатуры
г 3.8. Определение кристаллизационных параметров и технологических
характеристик циркониевой лигатуры
3.9. Выводы.
1 Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦИРКОНИЕВОЙ ЛИГАТУРЬГ НА
ПРОЦЕССЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ, НА
СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ.
4.1. Исследование влияния циркониевой лигатуры на строение расплава, процессы кристаллизации и структурообразования, на свойства1 серого чугуна.
4.1.1. Исследование влияния циркониевой лигатуры на строение расплава и кристаллизационные параметры чугуна.
4.1.2. Связь между параметрами жидкого состояния, г кристаллизационными характеристиками и структурообразованием
чугуна, обработанного циркониевой лигатурой
4.1.3. Структурообразование в циркониевых чугунах.
4.1.4. Кинетика и механизм кристаллизации эвтектики и эвтектоида в
I циркониевых чугунах.
с 4.1.5. Физикомеханические свойства чугуна, обработанной
циркониевой лигатурой
4.1.6. Структура и свойства чугуна в отливках, модифицированного
циркониевой л и гатурой,
1 4.2. Исследование влияния циркониевой лигатуры на процесс
структурообразования и свойства литейных алюминиевых сплавов
4.2.1. Исследование влияния циркониевой лигатуры на процесс
структурообразование и свойства технического алюминия.
4.2.2. Модифицирование алюминиевого сплава АК5М2 циркониево
кремнистой лигатурой.
г 4.2.3. Микрораспределение элементов в циркониевых алюминиевых
сплавах
4.3. Исследование влияния циркониевой лигатуры на
структурообразование и свойства меди и се сплава
4.3.1. Влияние циркониевой лигатуры на структуру и свойства
меди.
1 4.3.2. Микрораспределение элементов в медных сплавах.
4.4. Выводы1
Глава 5. ПРАК ТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
. ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1. Анализ характера износа локомотивных колодок.
5.2. Анализ качества чугуна локомотивных и вагонных тормозных колодок.
5.3. Повышение качества чугуна вагонных тормозных колодок.
5.4. Влияние циркония на процесс получения ковкого чугуна.I
5.5. Влияние методов получения на структуру и свойствациркониевого, чугуна.
5.6. Повышение качества стали.
5.7. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
I
ВВЕДЕНИЕ


Процесс заключался в разложении на накаленной нити в компактный образец высокой, чистоты и пластичности 2. В году Горнометаллургическое бюро США начало разработку промышленного метода производства циркония высокой чистоты с использованием в качестве сырья цирконового песка Орегона, который известен как метод Кролла. Он состоит в получении тетрахлорида циркония из песка силиката циркония и его восстановления металлическим магнием 4. Цирконий используют в качестве добавки в сталь сравнительно недавно. В году Вейсс получил патенты, согласно которым присадка до 1,0 циркония повышает прочность и ударную вязкость стали, а более высокие добавки повышают прочность и вязкость чугунов, металла для пушек, бронз, меди, алюминия, латуни и подобных им металлов. В году впервые появилось сообщение, что сталь, легированную никелем и цирконием, выплавленную в штате Огайо США, содержащую 3,0 никеля и 0 циркония, не пробивали, пули ручного огнестрельного оружия. Промышленное производство чистого циркония в значительных количествах возникло в начале х годов XX столетия, прежде всего, в связи с потребностью в нем атомной энергетики 4. В СССР модифицирование цирконием стали ГЛ применялось на заводе Серп и молот в гг. Физические свойства
Цирконий серебристобелый металл, имеющий стальной оттенок, относится к IV группе периодической системы химических элементов таблицы Д. И. Менделеева. Атомный номер циркония . А, 6, 7. Цирконий имеет две кристаллические модификации гексагональную аформу параметры а3,3 А, с5,3 А,. С и более высокотемпературную кубическую, обычно центрированную 3форму а3, А, устойчивую выше 3 С 7. Плотность р 6, гсм3 а температура плавления циркония С температура кипения 1Кнп С 7. Коэффициент линейного расширения 5,6. Теплопроводность Втсмград 8. Электросопротивление при С ,8,0 мкОм см 9. Чистый цирконий, подобно другим металлам, пластичен, легко поддается ковке, прокатке в тонкие листы и фольгу. Присутствие примесей резко снижает его пластичность и ковкость 6. Цирконий, как и титан,, способен к образованию непрерывных твердых растворов со многими элементами. Подобнотитану он активно поглощает кислород, азот и водород с азотом и углеродом образует весьма твердые и тугоплавкие соединения нитриды и карбиды Цирконий а и модификаций образует непрерывные твердые растворы с непосредственными аналогами титаном и гафнием 3цирконий образует, кроме того, непрерывные твердые растворы с торием, ниобием и ураном. Химические соединения циркония характеризуются как металлической, так и коваленпкрй связью 6. При температуре около 0 С цирконий начинает взаимодействовать с водяным паром, образуя двуокись и гидрид. С, с повышением температуры он десорбируется. Взаимодействуя с углекислым газом, цирконий образует двуокись и карбид 9. Обладая высокой стойкостью к кислотам серной, соляной и азотной при температурах до 0 С, цирконий вступает в реакцию с их смесями азотной и соляной азотной и серной, соляной и серной. Хорошо растворяется в плавиковой и кипящей серной кислотах . Цирконий взаимодействует с серюй кислотой приее концентрациях и более. При температурах до 0 С цирконий не взаимодействует с азотной кислотой при всех ее концентрациях, устойчив к процентной долиной кислоте К фосфорной кислоте устойчив при температуре ДО С 7, У . Цирконий не поддается коррозии в растворах хлористых марганца, никеля, бария и цинка, в растворе хлористого олова, в растворах хлористых кальция1 и алюминия, в растворе хлористого магния, в. С . Сплавы циркониямогут иметь более высокую. Путем легирования циркония можно повысить еро коррозионную стойкость к тем средам, в которых нелегировапный металл. На свойства циркония в значительной мерс влияет степень его чистоты. Влияние оказывает кислород и азот. Наибольшей чистотой обладает иодидный цирконий, степень обжатия которого при холодной деформации может достигнуть без промежуточного отжига. Отношение предела прочности к удельному весу циркония выше, чем для среднеуглеродистой стали и ниже, чем для титановых, магниевых или алюминиевых сплавов 4.