Влияние вибрации на формирование кристаллической структуры меди и медных сплавов

• Автор: Голоднов, Антон Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Влияние технологических параметров разливки на

формирование структуры и свойств сплавов

1. 2. Формирование кристаллической структуры слитков в условиях внешних воздействий 1

1.2.1. Воздействие микрохолодильников и жидких

охлаждающих сред на процесс затвердевания отливок

1.2.2. Механическое перемешивание расплава

1.2.3. Электромагнитное перемешивание расплава

1.2.4. Вибрационная обработка затвердевающих сплавов

1. 3. Особенности получения качественных слитков меди и
кадмиевой бронзы способом непрерывного литья
1.4. Задачи исследования
2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. 1. Оборудование и материалы, использованные в работе
2. 2. Исследование макроструктуры литых заготовок
2. 3. Исследование микроструктуры литых заготовок
2. 4. Метод статистической обработки экспериментальных данных
2. 5. Последовательный симплекс метод
3. ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕДИ
3. 1. Определение оптимальных параметров вибрационного
воздействия при литье меди
3. 2. Механизм воздействия вибрации на процесс формирования кристаллического строения слитков меди
3. 3. Влияние вибрации на механические свойства меди
3. 4. Выводы по главе 3
4. ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА
БРОНЗЫ БрКд
4.1. Влияние вибрации на структуру слитков из бронзы марки
4.2. Влияние параметров вибрационного воздействия на распределение кадмия по сечению слитков бронзы БрКд
4.3. Промышленное испытание технологии вибрационной
обработки кадмиевой бронзы БрКд
4. 5. Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Увеличение скорости затвердевания почти всегда приводит к уменьшению расстояния между дендритными осями, что обычно сопровождается улучшением механических свойств. В связи с этим изменение расстояния между дендритными осями становится важной характеристикой структуры и качества металла в цехах, выпускающих отливки из высокопрочных сплавов. Технология получения высокопрочных высококачественных черных и цветных сплавов предусматривает как регулирование состава сплавов, так и управление процессом их затвердевания. В. И. Добаткин [] отмечает также, что механические свойства слитка отражаются на свойствах полуфабрикатов, особенно при небольшой степени деформации. Интересно также его замечание, что «. Чем больше развиты эти частички в слитке, тем большие размеры они имеют в готовых изделиях». Следовательно, зная структуру литого металла, можно прогнозировать его свойства в деформированном состоянии, что является чрезвычайно важным для практики. Таким образом, структура и свойства литых сплавов во многом определяются условиями их кристаллизации. Существенное влияние на процессы формирования структуры оказывают теплофизические условия затвердевания слитка [5, - ]. Тлик - температура ликвидус сплава, °С. Во время роста дендритов концы их ветвей охлаждаются до температуры ликвидуса Тсоя на величину АТ, которая складывается из термического переохлаждения АТт, концентрационного переохлаждения АТС и переохлаждения, вызываемого кривизной дендрита АТт. Внешними воздействиями можно повлиять на такие параметры как АТт и Д7’с. Т— толщина теплового пограничного слоя, м. Япср - теплота перегрева сплава. Следовательно, изменяя температуру перефева сплава можно управлять величиной температурного фадиента. Если теплота кристаллизации сплава и теплота перефева сплава отводятся только к поверхности формы через слой затвердевшего металла, то перед границей затвердевания устанавливается положительный температурный градиент, обеспечивающий направленный теплоотвод и преимущественный рост столбчатых кристаллов []. Если теплота от расплава отводится не только через стенку формы, но и благодаря охлаждению внутренних объемов жидкой среды при внешних воздействиях (при введении микрохолодильников, вследствие обламывания ветвей дендритов силовыми потоками и зарождению в расплаве новых центров кристаллизации, при продувке нейтральными газами и др. При этом создаются условия для переохлаждения и ускоренного разнонаправленного теплоотвода и роста равноосных кристаллов. Таким образом, применение внешних воздействий при литье слитков позволяет влиять на структуру сплавов. Известно, что для формирования требуемой структуры литых заготовок применяют следующие способы воздействия на расплав: введение инокуляторов (микрохолодильников), механическое перемешивание, электромагнитное перемешивание расплава (ЭМИ), наложение вибрации и ультразвуковых колебаний [ - ]. Все физико-механические методы воздействия на кристаллизующийся расплав позволяют изменить структуру и повысить свойства сплавов. Преимущество всех внешних воздействий заключается в использовании их именно на стадии затвердевания слитка, поскольку в этот момент возникает наибольшее количество дефектов []. Все физические методы воздействия передают энергию расплаву, которая в свою очередь преобразовывается в тепловую и механическую энергию. Тепловая вызывает нагрев жидкого металла, а за счет механической энергии совершается работа по его перемешиванию. Эффективным средством управления процессами затвердевания (кроме внешнего теплоотвода) является организация внутреннего теплоотвода. Он может осуществляться введением в затвердевающий расплав микрохолодильников []. Первые исследования по использованию расплавляющихся холодильников в виде прутков и лент были выполнены Шейлем Э. В результате этого подавлялась транскристаллизация и измельчалось кристаллическое зерно. Однако применение таких микрохолодильников приводило к неравномерному охлаждению и способствовало образованию горячих трещин. Чтобы обеспечить равномерность затвердевания отливок, В.