Исследование кристаллизации Al-Si сплавов и разработка легкоплавких фосфорсодержащих лигатур с целью повышения качества литых поршневых заготовок

• Автор: Белов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Содержание

Введение Стр.

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Поршневые силумины

1.1.1 Характеристика условий работы поршней и основные

требования к поршневым сплавам

1.1.2 Состав и свойства поршневых заэвтектических силуми

1.1.3 Влияние легирующих элементов на структуру и свойства

поршневых силуминов

1.2 Способы повышения механических и эксплуатационных свойств

поршневых силуминов

1.2.1 Влияние структуры сплава на его механические свойства
1.2.2 Модифицирование поршневых силуминов
1.2.3 Микролегирование силуминов
1.2.4 Влияние состава и структуры силуминов на их
коэффициент линейного расширения
1.3 Влияние давления на структуру и свойства сплавов
1.3.1 Уплотнение отливок при затвердевании под механиче
ским давлением
1.3.2 Влияние давления на структуру сплавов
1.3.3 Влияние давления на свойства сплавов
1.4 Термическая обработка заэвтектических силуминов
1.5 Особенности производства слитков из заэвтектических силуми
1.6 Выводы и постановка задачи исследования
2 Методики проведения экспериментов
2.1 Характеристика используемых материалов
2.2 Методики проведения экспериментов в лабораторных условиях
2.2.1 Плавка поршневых силуминов
2.2.2 Оценка влияния модифицирующих и микролегирующих добавок на параметры процесса кристаллизации силуминов
2.2.3 Оценка влияния микролегирующих добавок на микроструктуру силуминов и микротвердость фазовых составляющих
2.2.4 Оценка влияния микролегирующих добавок на механические свойства силуминов
2.2.5 Оценка коэффициента линейного расширения
2.2.6 Изучение влияния термической обработки на структуру и свойства сплава АЗ
2.2.7 ЛКД поршневых силуминов
2.3 Проведение эксперимента в промышленных условиях фирмы ii ., .
3 Влияние условий затвердевания отливки на структуру и свойства поршневого сплава
3.1 Влияние интенсивности теплосилового воздействия на структуру и свойства модифицированных силуминов
3.2 Влияние комплексного теплосилового воздействия и модифицирования на структуру и свойства силуминов
3.3 Влияние технологических параметров изготовления полунепрерывнолитых заготовок на структуру и свойства поршневого силумина А
4 Разработка состава и технологии изготовления легкоплавких фосфорсодержащих лигатур
5 Результаты опытнопромышленного опробования ВЫВОДЫ
Список использованных источников


Так сплавы на основе А1-Си имеют высокий КЛР (до ’КГ6 °С‘1) и низкий уровень пластичности. А1-Си-№ сплавы обладают низкими литейными свойствами (склонность к горячим трещинам, образование рыхлот и газовой пористости) и высоким КЛР. Сплавы системы А1-Си- широко используют в автомобильной и тракторной промышленности, но они имеют сравнительно низкую износостойкость и высокий КЛР (-'“6 °с' при -0 °С). Наиболее распространенными являются сплавы группы А1Си-Ы1, причем они используются как для производства литых поршней, так и для изготовления поршней методами обработки давлением. Сплавы данной системы могут быть эвтектическими и заэвтектическими. Составы наиболее часто применяемых сплавов приведены в таблицах 1 и 2. Свойства заэвтектических силуминов представлены в таблице 3. Анализ патентной литературы показал большой интерес исследователей к поршневым силуминам. В большинстве запатентованных поршневых силуминов содержание кремния более %, а для достижения необходимых свойств изменяют концентрацию легирующих элементов. Механические свойства некоторых из них представлены в таблице 5. Эвтектические силумины наряду с достаточно высокими прочностными характеристиками обладают относительно малой плотностью, высокой теплопроводностью и сравнительно хорошими технологическими характеристиками. Однако, следует отметить недостаточно высокую жаропрочность этих сплавов, что ограничивает их применение для изготовления поршней тяжелонагруженных и форсированных двигателей. Заэвтектические силумины имеют более низкий коэффициент линейного расширения, лучшую износостойкость и жаропрочность, по сравнению с эвтектическими, а также заэвтектические силумины отличаются от эвтектических несколько меньшей плотностью. Однако эвтектические силумины по сравнению с заэвтектическими имеют более высокую теплопроводность, лучшую пластичность и усталостную прочность /3/, и требуют меньших затрат при их изготовлении. Как отмечалось ранее, большое значение для материала поршней имеют его износостойкость и КЛР. Стремление снизить КЛР поршневого сплава и необходимость повысить его износостойкость привели к созданию и широкому применению легированных силуминов, содержащих -% /3/. Заэвтектические легированные силумины используются, преимущественно, для изготовления поршней, рабочая температура которых достигает 0-0°С. Поэтому поршни из заэвтектических силуминов предпочтительно используются для тяжелонагруженных двигателей. Следует отметить, что в последние годы в зарубежных странах большой интерес проявляется к модернизации дизельных двигателей, отчего доля легковых автомобилей в этом сегменте рынка стремительно растет. В связи с постоянным удорожанием углеводородов в последние годы, в ряде европейских стран использование дизельных двигателей на легковых авто является наиболее перспективным направлением развития. В последнее время сильно изменились требования к поршням для газовых двигателей. В настоящий момент, эти двигатели работают в более тяжелых условиях и при более высоких температурах, поэтому общепринятые доэвтектические и эвтектические силумины заменяют на заэвтектические //. Исходя из вышеизложенного можно заключить, что заэвтектические силумины все больше применяются для изготовления поршней для тракторных, автомобильных и других двигателей. Таким образом, проблема повышения эксплуатационных свойств заэвтектических поршневых силуминов крайне актуальна в настоящее время. Марка сплава Страна, стандарт Массовая доля основных элементов. ЖЛС Россия, ГОСТ 0- ,0-,0 1,0-1,3 1,0-1,3 0-1,3 0,5 0. KS Г ермания ,0-,0 < 0. Мале 4 (Mahle 4) Германия ,0-. Нюраль Германия ,0-,0 < 0,8-1,5 0. FM 0 США ,0-,5 0. FM 9 США ,5-,5 0,8-1,1 0,9-1,3 1,1- 0. США ,0-. США ,0-,0 0. Сплав Страна Массовая доля основных элементов, % Массовая доля добавочных элементов. Не Си м8 7. Л0 США ,0 До 0,5 4,5 0, До 0,1 - До 0. ЗИЛ США ,0-,0 -0. ЬМ Великобритания ,0-,0 0,7 -1,8 0. О.бСг; 0,1 РЬ. ЬМ Великобритания ,0-,0 0,7 0. A-SUNG Франция ,5-. РЬ; 0. А-5иЫ(» Франция . РЬ; О. АКМ2,5Н2,5 Россия ,0-,0 0. Сг: 0,РЬ: 0,8п; 0. КБ8 МаЫс4 0-0 0-0 0-0 0. Мо; 0,-0. Со; 0.