Получение литейного композиционного материала на основе алюминия, упрочненного дисперсными частицами

• Автор: Черепанов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 162 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕЙНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ ТЕХНИКИ .

1.1 ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.2 СОСТАВ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.3 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

1.4 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.5 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2 МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛУЧЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.2 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕ.
2.4 ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ
2.5 ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ
2.6 МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ УСАДКИ
2.8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ .
2.9 ДРУГИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.9.1 ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ.
2.9.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ
2.9.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОЙ УСАДКИ
2.9.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКЛОННОСТИ К ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН
2.9.5 ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
2.9.6 ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ
2.9.7 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
3.1.1 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
СИСТЕМЫ А1А
3.1.2 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
СИСТЕМЫ А18Ю2.
3.1.3 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
СИСТЕМЫ АЬБЮгМ и А1АЫ1
3.1.4 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ А1 .
3.1.5 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ АГБе .
3.2 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, СВОЙСТВ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В МАТРИЦЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.2.2 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.2.3 ВЛИЯНИЕ МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.2.4 АНАЛИЗ УРАВНЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
4 МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛОВ
МАТРИЦЫ И УПРОЧНИТЕЛЯ
4.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
4.2 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ КОМПОНЕНТОВ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.3 ТИПЫ СВЯЗЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ФАЗ КОМПОНЕНТОВ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
5 ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
5.1 ЛИНЕЙНАЯ УСАДКА.
5.2 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА
5.3 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВА
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Однако только около % этой продукции остается в России, остальное идет на экспорт, причем в большинстве своем не в виде проката и прессованных профилей, а в виде сырья. По применению алюминия в автомобилестроении наша промышленность значительно уступает США, Японии и странам Европы (рисунки 1. Россия, г. Япония, г. Рисунок 1. Европа, г. ЧИЄ. Рисунок 1. Потребление алюминиевых сплавов на душу населения в США достигло примерно кг (большая доля алюминия поступает в США по импорту), а в России этот показатель равен 4 кг. Такое, более чем семикратное отставание от США свидетельствует об инерции мышления наших машиностроителей, научных подразделений, а также предпринимателей. Таким образом, в настоящее время одним из путей совершенствования заготовительной базы машиностроения является увеличение доли производства поковок и литых заготовок из легких сплавов. Прогресс в любой отрасли машиностроения, в особенности транспортного, определяется наличием требуемых по служебным свойствам конструкционных металлических материалов, создание которых является основной задачей металлургии и материаловедения. Поэтому во всем мире идет активный поиск новых технологических процессов получения материалов с необходимыми свойствами. Одним из таких процессов является метод порошковой металлургии, однако высокие производственные издержки и связанные с этим высокие цены на продукцию стали причиной крайне ограниченного использования этой технологии в промышленности. Анализ существующих способов получения композиционных материалов (КМ) показывает и доказывает по многим критериям, что литейное производство, являясь самым древним, и остается в такой же степени перспективным. Наибольшее внимание привлекают к себе литейные композиционные материалы (ЛКМ) на основе алюминиевой матрицы, с введением в нее более доступных природных оксидов. Алюминий как конструкционный материал имеет ограниченное применение в связи с его низкими механическими свойствами (ав=5. Б» кг/мм2), увеличение которых предлагается за счет введения в КМ упрочняющей фазы А0з и 8Ю2, доступных, дешевых оксидов с высокими физико-химическими показателями. Существующее литейное производство не имеет возможности создавать композиции указанного типа в широком диапазоне процентного соотношения упрочняющих элементов в алюминиевой матрице. Технологические решения изготовления отливок из ЛКМ связаны с решением задач, часть из которых приведена в работах [4-6]. ЛКМ. Круг проблемных технологических задач, безусловно, более широк, но существующий опыт литейного производства помогает решать их положительно. Конструирование и производство перспективного ЛКМ возможно только в комплексном понимании металлургических и технологических задач. В настоящее временя многие авторы рассматривают КМ трех основных классов: дисперсионно-упрочненные (дисперсионно-твердеющие), упрочненные частицами и армированные волокном [7]. Некоторые авторы отмечают, что дисперсная фаза усиливает сжатие матрицы, деформируется в пластичных композициях, обеспечивает упрочнение в хрупких композициях. Такое утверждение справедливо только для случая, когда отсутствуют сильные химические связи между компонентами, и тогда дисперсные частицы не могут служить упрочняющей фазой, а выполняют роль наполнителя. В дальнейшем исследования необходимо направить на определение условий, обеспечивающих высокую прочность сцепления взаимодействующих материалов композиции. Многие изделия новой техники своим рождением обязаны композиционным материалам, наиболее существенная особенность которых в том, что их создают в процессе разработки изделия и его изготовления, а это влечет за собой кардинальную перестройку сложившейся структуры производства. Свидетельство изменения идеологии конструирования - существенное сокращение количества деталей планера самолета АН - 4 при переходе на композиты [6]. А1- и М§-сплавов и их потребления машиностроением, а в е годы А1 становится основным материалом для авиакосмической техники. Введение в состав алюминиевых сплавов дисперсных частиц упрочняющей фазы [5] позволяет заметно поднять модуль упругости материала без потери прочностных характеристик, но с заметным снижением пластических.