Исследование влияния магнитного поля на свойства литейных алюминиевых сплавов и разработка ресурсосберегающей технологии их получения

• Автор: Цецорина, Светлана Алексеевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Примесное модифицирование алюминиевых сплавов.

1.2 Внешние воздействия на металлические расплавы с целью получения модифицирующего эффекта.
1.3 Особенности использования вторичного сырья при плавке литейных алюминиевых сплавов.
1.4 Анализ ресурсосберегающих технологий получения алюминиевых сплавов с заданными свойствами

1.5 Выводы по главе и задачи работы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Применяемые шихтовые материалы и изучаемые сплавы АК7ч,

АК5М2, АМ5.
2.2 Плавка
2.3 Исследование технологических свойств
2.4 Комплексные исследования кристаллизационного процесса и тсрмоЭДС
2.5 Исследование механических свойств.
2.6 Устройство для обработки расплава магнитным полем.
2.7 Металлографические исследования.
2.8 Обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ И СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
3.1 Исследование процесса кристаллизации
3.2 Исследование микроструктуры.
3.3 Исследование механических и технологических свойств.
3.4 Исследование горячеломкости.
3.5 Исследование различных комплексных технологий получения алюминиевых сплавов из низкосортных шихтовых материалов на примере сплава АК7ч
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ РАЗЛИЧНЫМИ ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ
4.1 Влияние скорости охлаждения расплава, обработанного магнитным полем, на размер критических зародышей
4.2 Влияние обработки расплава магнитным полем на скорость разделительной диффузии при кристаллизации
4.3 Разработка программных приложений Расчет параметров кристаллизации при обработке расплава внешними воздействиями и Расчет доли твердой фазы7
4.4 Выводы по главе.
ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ . АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПРИ ЗАЛИВКЕ В ЛИТЕЙНУЮ ФОРМУ
5.1 Результаты исследований влияния обработки магнитным полем на механические свойства алюминиевого сплава АК7ч в условиях ОАО Редукционноохладительные установки.
5.2 Расчет экономической эффективности технологии обработки расплава магнитным полем.
5.3 Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Однако при модифицировании силуминов натрием и его солями существует опасность получения не полностью модифицированной или перемодифицированной структуры, возможны снижение жидкотекучести расплава, повышенная склонность к газопоглощению. Но основным недостатком является ограниченное время выдержки расплава после ввода модификатора обычно до мин. Это связано с испарением и окислением легкоплавкого натрия и особенно неблагоприятно для серийного и массового производства литья из раздаточных печей, в которых обработанный натрийсодержащими флюсами расплав обеспечивает полностью модифицированную структуру лишь в начальный период разливки. В настоящее время вместо натрия и его соединений широко применяют другие модификаторы, такие как бериллий, сурьма, барий и особенно стронций. А.П. Лысенко, И Ганиев с сотрудниками, И. В.Д. Белов и другие исследователи отмечают , что стронций, как и натрий, измельчает алюминиевокремниевую эвтектику и одновременно обеспечивает стабильный эффект модифицирования расплава, который сохраняется при длительном его выстаивании до 6 часов и многократном переплаве модифицированного сплава раза. В работе показано, что стронций создает более длительный эффект модифицирования алюминиевокремниевых сплавов но сравнению с натрием, несмотря на то, что натрий является более сильным модификатором. Авторы данной работы считают , что натрий способствует большему увеличению поверхностного натяжения силумина I4, чем стронций, однако его влияние быстро убывает со временем вследствие уменьшения концентрации натрия, и через минут поверхностное натяжение сплава снова возрастает. Абрамов рекомендует оптимальное содержание стронция в лигатуре от 3 до 5 . Вахобовым и И. Н. Ганиевым были разработаны лигатуры АСт и ЛСт с содержанием стронция и соответственно. Однако применение стронция как модификатора алюминиевокремниевых сплавов в промышленности имеет некоторые ограничения. В ходе исследований, проведенных Б. А. Семенихиным с сотрудниками, было выявлено, что введение стронция в металлическом виде затруднено изза самовозгорания, токсичности паров, необходимости повышения температуры расплава, что увеличивает газопоглощение стронция. Также применение этого металла ограничивают высокая стоимость чистого стронция и его небольшая добыча из природных ресурсов. Кроме того, стронциевые лигатуры недостаточно технологичны в употреблении, плохо усваиваются расплавом, требуется точная дозировка состава во избежание образования в структуре сплавов избыточных стронциевых фаз, ухудшающих механические свойства отливок. Так как физикохимические свойства стронция и бария сходны между собой, в качестве модификатора можно использовать барий в количестве 0,1 . Как следует из экспериментальных данных И. Н.А. Махмадиллоева , при введении в силумины добавок сурьмы 0,2 также обеспечивается длительное модифицирование до 4 часов, повышается плотность отливок, что существенно улучшает их пластичность и прочностные свойства, особенно при повышенных температурах. Эти добавки не приводят к газовой пористости даже при литье с малыми скоростями затвердевания массивные отливки в песчаные формы. Структура, а, следовательно, и свойства отливок менее чувствительны к условиям охлаждения, что весьма важно для деталей сложной конфигурации. Однако, добавки сурьмы могут вызвать укрупнение зерна атвердого раствора при литье, что приводит к снижению пластичности и прочности сплавов. В.Д. Белов с сотрудниками считают бериллий эффективным модификатором для доэвтектических и заэвтектических силуминов. Однако, изза токсичности он не нашел широкого применения в промышленности. Б.А. Семенихиным с сотрудниками были проведены исследования комплексного модифицирования силуминов. При этом комплексные модификаторы должны были обеспечить воздействие не только на эвтектику, а на все структурные составляющие промышленных алюминиевых сплавов, особенно на размер первичных зерен. Хорошие результаты были получены при обработке расплавов силуминов комплексными модификаторами типа АГБгЛВ и А1БЬгВ. При совместном воздействии модифицирующих элементов существенно улучшаются прочностные и пластические свойства сплавов за счет благоприятных условий структурообразования отливок.