Разработка информационного обеспечения для компьютерного моделирования процессов формирования отливок из сплавов системы Al-Si-Mg

• Автор: Ермакова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил

1.1. Строение и свойства силуминов группы

1.1.1. Фазовый состав и структура сплавов

1.1.2. Литейные свойства сплавов

1.1.3. Механические свойства

1.1.4. Качество отливок данной группы сплавов.

1.2. Моделирование литейных процессов

1.2.1. Методика численного анализа литейной технологии на основе компьютерного моделирования.

1.2.2. Компьютерная диагностика качества литейных сплавов и отливок.

1.3. Термодинамическое моделирование литейных сплавов.

1.3.1. Методика термодинамческого моделирования многокомпонентных сплавов.

1.3.2. Термодинамический анализ равновесной и неравновесной кристаллизации сплавов

1.3.3. Определение характеристик материалов на основе термодинамических расчетов
2. Термодинамическое моделирование сплавов системы Аь1.
2.1. Методика расчета.
2.1.1. Условия равновесия в гетерогенной системе
2.1.2. Энергия Гиббса фаз сплава
2.1.3. Термодинамический расчет фазовых равновесий
2.1.3. Расчет параметров диаграммы состояния
2.2. Результаты моделирования.
2.2А. Расчет поверхности ликвидуса сплавов системы АгХ.
2.2.2. Расчет перераспределения компонентов между фазами при кристаллизации
3. Исследование хода кристаллизации сплавов системы Аь1У в различных условиях
3.1. Методика расчета.
3.1.1. Кристаллизация трехкомпонентных сплавов в равновесных условиях
3.1.2. Кристаллизация трехкомпонентных сплавов в неравновесных условиях
3.2. Результаты расчетов
3.2.1. Равновесная кристаллизация сплавов А1М
3.2.2. Сравнительный анализ равновесной и неравновесной кристаллизации сплавов системы i.
4. Определение теплофизических характеристик сплавов
системы АьМ.
4.1. Методика расчета.
4.2. Результаты расчетов.
4.2.1. Влияние компонентов на теплофизические свойства сплавов при равновесной кристаллизации.
4.2.2. Влияние неравновесного характера процесса кристаллизации на теплофизические характеристики сплавов.
5. Анализ объемных изменений при кристаллизации сплавов
системы АНУ
5.1. Методика расчета
5.1.1. Основные этапы усадки сплавов.
5.1.2. Расчет объемной усадки сплавов Аг1 при затвердевании
5.1.3. Этапы расчета усадки отдельных фаз и структурных составляющих системы
5.2. Сравнительный анализ объемной усадки сплавов А.
6. Экспериментальное исследование процесса формирования отливки .
6.1. Исследование тепловых процессов при затвердевании отливки
6.1.1. Методика эксперимента
6.1.2. Ход эксперимента.
6.1.3. Результаты эксперимента
6.2. Исследование структуры.
6.2.1. Методика разрезки и маркировки образцов
6.2.2. Методика исследования микроструктуры.
6.2.3. Результаты измерений
6.3. Определение плотности и суммарного объема пор
6.3.1. Методика гидростатического взвешивания.
6.3.2. Методика расчета пористости
6.3.3. Результаты измерений.
6.3.4. Расчет затвердевания опытной отливки.
Заключение
Литература
Введение


Глубокое представление о строении жидких фаз дают термодинамические характеристики, непосредственно связанные со структурой расплавов и силами межчастичного взаимодействия. Исследование термодинамических свойств жидких сплавов Л1 представляет значительный интерес в связи с разработкой рациональных методов получения силуминов. Исследования термодинамических свойств расплавов силуминов 8 свидетельствуют о сложном характере их структуры, изменяющейся с составом. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что жидкие расплавы силуминов имеют отрицательные отклонения от идеальности, которые связаны с положительной избыточной энтропией смешения данных расплавов. В работе 9 особое внимание уделено именно твердожидкому состоянию. Методом адиабатического калориметра проведены измерения изменения энтальпии сплавов системы алюминийкремний доэвтектических составов в интервале температур, включающем твердое, двухфазное и расплавленное состояние. Выведено уравнение интерполяционной кривой концентрационной зависимости теплоемкости пя для жидких сплавов алюминийкремний. Результаты данных измерений хорошо коррелируют с результатами измерений плотности расплавов системы алюминийкремний, что говорит о влиянии микронеоднородности структуры расплавов на их термодинамические свойства. В работах 6 было проведено калориметрическое исследование, которое показало, что образование жидких сплавов А1при К во всей области составов происходит с выделением тепла. Были получены концентрационные зависимости термодинамических функций, из которых видно, что жидкие сплавы А1характеризуются значительным взаимодействием между разносортными атомами, что проявляется в существенных отрицательных значениях избыточных свободных энергий и энтальпий смешения. Плотность является структурночувствительным свойством, и изучение ее зависимости от температуры позволяет получить информацию об изменении строения расплавов 7,. Исследования плотности расплавов силуминов проведены в работах 8. Установлено, что растворенный кремний увеличивает плотность расплавов. Магний снижает плотность. В работе было проведено исследование особенностей строения бинарных сплавов А1Б1 по результатам измерения их объемных характеристик в жидком, твердожидком и твердом состояниях, рис. С, 2изоликвидуса, 3изосолидуса, 4 С. На основании политерм объемных свойств были построены и проанализированы изотермы этих свойств для твердого и жидкого состояний. Как для твердого, так и для жидкого состояний на изотермах в виде особых точек выделяется сплав эвтектического состава. Этот факт свидетельствует о зарождения в расплаве атомных сегрегаций, структура которых близка по своему строению к структуре, соответствующей сплаву эвтектического состава. Поэтому в системе алюминийкремний можно предположить существование жидких прототипов эвтектики. Немонотонное изменение изотерм подтверждает микронеоднородность расплавов, которая также проявляется через температурный гистерезис плотности расплава. Увеличение перегрева уменьшает эту не монотонность, а начиная с 0С изотермы мольного объема имеют монотонный характер, близкий к линейному. Перегрев сплава ведет к его гомогенизации и распаду жидких прототипов эвтектики. Структура силуминов аномально изменяется также и в твердожидком состоянии. В этой связи весьма существенное значение для структуры сплавов в твердом состоянии имеет путь, по которому происходит охлаждение и кристаллизация расплавов. Проведенные исследования этих расплавов в жидком и твердожидком состояниях позволяют понять и объяснить известную из практики литейного производства острую чувствительность сплавов на основе А1к их перегреву и скорости охлаждения, заставляют строго подходить к режимам температурновременного воздействия на расплавы, температурноскоростному режиму охлаждения расплава и его кристаллизации. В работе проведено исследование аномалий плотности расплавов силуминов. Vii . Рис. Концентрационные изотермы молярного объема сплавов алюминий кремний и фрагмент диаграммы состояния. Рис.