Исследование и разработка способов использования дисперсных отходов кремния для получения литейных силуминов

• Автор: Колтышев, Василий Иванович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 144 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВАХ СИСТЕМЫ i Й СПОСОБАХ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ.

1.1. Основные сведения о компонентах сплавов алюминийкремний

1.2. Основные сведения о сплавах i в твердом

и жидком состоянии

1.3. О механизме образования силуминов при плавлении

1.4. Основы получения первичных силуминов

I .Получение первичных силуминов за счет растворения

кремния.

1.6. Способы улучшения лигатур i

Выводы по гл. I.ЗI
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Материалы для исследований
2.2. Лабораторная установка для плавки силуминов
и методика опытов
2.3. Лабораторная установка для замешивания порошков
в расплав и методика опытов
2.4. Методика замешивания пылевидного кремния
в алюминиевые сплавы, находящиеся в твердожидком состоянии.
Выводы но гл. 2.л.
Глава 3. О ТЕОРИИ ПОЛ У Ч ИЯ СИЛУМИЮВ СПЛАВЛЕНИЕМ КРЕМНИЯ С АЛЮМИНИЕМ И РОЛИ ДИСПЕРСНОСТИ ЧАСТИЦ КРЕМНИЯ В ЭТОМ ПРОЦЕССЕ
3.1. Об особенностях взаимодействия порошков
с расплавами.
3.2. Об особенностях ввода дисперсных частиц кремния
в расплавы алюминия
3.3. Об особенностях процессов получения эвтектических сплавов
3.4. Строение жидких эвтектических сплавов.
3.5. Об особенностях формирования эвтектического сплава i. Расчет температуры и концентрации эвтектической
точки силуминов
Выводы но гл. 3
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИНОВ ПУТЕМ ВВОДА ПЫЛЕВИДНОГО КРЕМНИЯ В АЛЮМИНИЕВЫЕ РАСПЛАВЫ.
4.1. Получение силуминов с помощью ввода пылевидного кремния на зеркало жидкого алюминия и на дно тигля.
4.2. Получение силуминов способом ввода пылевидною кремния в расплав путем механического замешивания импеллером.
4.3. Тепловой расчет процесса замешивания пылевидного кремния
4.4. Исследования получения силуминов вводом пылевидного кремния в твердожидкие расплавы с использованием метода математического планирования эксперимента.
4.5. Сравнение эффективности различных технологий
по вводу пылевидного кремния в алюминиевые расплавы.
4.6. Исследования процесса формирования структуры
и свойств силуминов при вводе пылевидного кремния.
Выводы по гл. 4
Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЫЛЕВИДНОГО
КРЕМНИЯ
5.1 Описание технологического процесса.
5.2 Анализ химического состава, свойств и
структуры силуминов, полученных с использованием пылевидного
кремния
Выводы по гл.5.
Основные результаты и выводы.
Литература


Опыты по центрифугированию расплавов силуминов показали, что происходит обогащение кремнием дальнего от оси вращения конца слитка. Это свидетельствует о существовании кластеров кремния. В работах но седиментации в иоле силы тяжести также обнаружена ликвация кремния и жидких силуминах [ - ]. Эти данные также свидетельствую! Подведем некоторые итоги анализа данных о строении жидких силуминов. Эти данные пока не позволяют сделать полностью однозначный вывод о строении этих расплавов. Ряд авторов обнаруживает следы химических соединений и растворов в жидких силуминах, дру гие авзоры приводят не менее убедительные данные об отсутствии таковых, третьи утверждают, что в расплавах силуминов преобладает микронеоднородная структура с наличием кластеров кремния. Все это показывает, что строение жидких силуминов достаточно сложно и адекватная теория для них еще не построена. Тем не менее большинство экспериментальных данных указывает на существование в жидких силуминах кластеров кремния, включающих около атомов кремния при температуре, близкой к температуре ж-тектического плавления силумина. Этот факт достаточно важен для понимания процессов плавки и сплавообразования в системе Al-Si. Характерным свойством эвтектик, в том числе силуминов, является плавление при пониженных температурах ( ТЕ — 7-5 X по разным данным) [I - 8] . Однако это их свойство совершенно не используется при выплавке силуминов. Все основные технологии получения силуминов основаны на плавке при высоких температурах (0- *С и более), значительно превышающих температуру плавления алюминия (0 Ч'). Это приводит к значительным затратам энергии и времени, удорожает производство силуминов. Известно [], что эвтектическое плавление при пониженной температуре не является особым свойством, характерным только для высоко-дисперсных эвтектик. Плавление при той же эвтектической температуре происходит и в том случае, когда нагреваются приведенные в соприкосновение по поверхности кристаллы любого размера двух любых твердых веществ, образующих эвтектическую систему. Такое плавление твердых контактирующих веществ происходит по поверхности контакга и поэтому получило название контактного плавления. Тонкоднсперсные эвтектики также отличаются огромной внутренней поверхностью контакта составляющих их фаз, поэтому плавление эвтектик относят к контактному плавлению [ , ]. В.М. Залкин приводит данные о том, что контактное плавление наблюдается и в системах с неограниченной растворимостью компонентов, и при контакте не только двух твердых фаз, но и твердой и жидкой фаз. Можно сказать, что контактное плавление в той или иной степени имеет место при плавлении любых сплавов. Явление контактного плавления известно давно - с XVII века, по его подробное изучение началось в основном с середины XX века. В России эти исследования с года начаты ДД Саратовкнным и ПАСавпицевым 7. Их эксперименты показали, что для начала контактного плавления не требуется особо тщательной подготовки и сплошного контакта двух твердых тел. Достаточно прижать образцы друг к другу с относительно небольшим усилием, что обеспечивает, по сути, касание только пятнами и в точках. Если при этом образцы нагреты до температуры эвтектического плавления, то в местах такого контакта через некоторое время, называемое периодом ретардации, начинают образовываться пятна и прослойки жидкой фазы, сначала очень тонкие. Со временем толщина контактной зоны жидкости растет. Образцы могут нагреваться вместе или по отдельности: это не влияет на результат: плавление начинается при наличии контакта двух тел при температуре эвтектического плавления. В некоторых случаях жидкая фаза в точках контакта образуется за доли секунды; в других случаях для ее появления требуется более или менее значительный период ретардации []. Установлено, что скорость образования первых участков жидкости при контактном плавлении зависит как от природы контактирующих веществ, так и от чистоты поверхности контакта. Особенно замедляют контахгное плавление прочные пленки окислов на поверхности.