Формирование структуры и свойств магниевых сплавов с применением МГД-обработки в предкристаллизационный период

• Автор: Щепин, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СЛИТКА. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

1.1 Методы воздействия на кристаллизующийся расплав

1.1.1 Тепловые методы воздействия на структуру слитка

1.1.2 Физикохимические методы управления структурой слитка

1.1.2.1 Современные представления о процессах модифицирования структуры слитка

1.1.2.2 Практические способы модифицирования магния и сплавов. Лигатуры

1.2 Физические методы формирования структуры слитка

1.2.1 Общая характеристика физических методов воздействия

1.2.2 Вибрационная и ультразвуковая обработка

1.2.3 Электромагнитные методы
1.2.3Л Электромагнитное перемешивание металла
1.2.3.2 Обработка жидкого расплава постоянным электрическим током.
1.2.3.3 Другие физические воздействия. Новые процессы и технологии
1.3 Задачи исследования
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Материалы
2.2 Оборудование и методики проведения экспериментов.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ НА ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ КАК
КОЛЛОИДНОДИСПЕРСНУЮ СИСТЕМУ
3.1 Жидкий металл как коллоиднодисперсная система.
3.2 Физикохимические основы смачивания твердых включений жидкими металлами и их связь с процессами кристаллизации на твердой подложке
3.3 Воздействие магнитного поля на жидкий
металл в предкристаллизационный период.
3.3.1 Силовое воздействие магнитного поля на твердые включения
3.3.2 Электрокапилярные явления неравновесные электроповерхностные явления.
3.3.3 Поляризация и намагниченность частиц.
3.4 Выводы.
4. ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЖИДКИЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ В ПРЕДКРИСТ А ЛЛ ИЗ А1 ИОННЫЙ ПЕРИОД.
4.1 Постоянное магнитное поле
4.1.1 Модифицирование магииевоциркоииевой лигатуры
в постоянном магнитном поле
4.1.2 Усвояемость циркония из лигатуры, обработанной в постоянном магнитном поле.
4.2 Переменное магнитное поле
4.2.1 Воздействие на структуру лигатуры в переменном магнитном поле
4.2.2 Усвояемость циркония из лигатуры, обработанной
в переменном магнитном поле
4.2.3 МГДобработка в переменном магнитном поле
магниевого сплава системы
4.3 Обсуждение результатов.
4.3.1 Измельчение зерна магния при легировании цирконием
4.3.2 МГДобработка и качество магниевоциркониевой лигатуры.
4.3.3 Влияние размера частиц циркония на его ликвацию
в тигле в процессе плавки
4.3.4 Влияние дисперсности материала на кинетику
растворения компонента.
4.4 Технология и режимы МГДобработки магниевых сплавов
в переменном магнитном поле
4.5 Выводы.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ .
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Измельчение зерна сплава, если оно не связано с чрезмерным увеличением локализации примесей по границам, обычно рассматривается как положительное явление. Это связано с тем твердо установленным фактом, что измельчение зерна сопровождается заметным повышением механических свойств сплава [2,3,4, 5]. Известные и широко применяемые в промышленной практике разнообразные методы регулирования кристаллизационных процессов можно разделить (с некоторой условностью) на тепловые, физико-химические и физические [2,6]. Тепловые методы воздействия на затвердевание металла заключаются в регулировании скорости охлаждения отливки. Влияние скорости охлаждения отливок и заготовок на структуру и свойства сплава многогранно. Скорость охлаждения и определяемая ею при внешнем теплоотводе скорость кристаллизации является наиболее универсальным средством регулирования и видоизменения структуры сплава (металла). Ускоренное охлаждение отливки увеличивает скорость кристаллизации и уменьшает размеры всех элементов структуры. Помимо воздействия на рост зерен, повышение скорости охлаждения препятствует развитию диффузии в жидкой фазе на микроструктурном уровне и тем самым ослабляет дендритную ликвацию, влияет на плотность слитка, во многих случаях определяет фазовый состав и другие параметры качества отливки [7]. К/с (по данным В. И. Добаткина и В. И. Елагина для алюминиевых сплавов т = 1/3 - 1/2, а = 0, - 0,1 мм-с/К [1]). Эта зависимость предполагает закономерное измельчение ветвей дендритов и связанное с этим уменьшение размеров частиц вторых фаз, пор и других неоднородностей структуры. При очень высоких скоростях охлаждения (сверхбыстрая кристаллизация - СБК), когда размеры ветвей дендритов по расчету оказываются меньше микрона, в структуре сплава не наблюдается членение зерна на ветви дендритов (микрокристаллическое строение) и гиперболическая зависимость от скорости охлаждения относится уже не к дендритному параметру, а к величине зерна. К/с. Однако процессы и явления, имеющие место при СБК, выходят за рамки нашего рассмотрения и составляют предмет специальных исследований [8]. В обычной промышленной практике при литье слитков и готовых изделий в песчаные формы и кокили (изложницы) реализуются скорости охлаждения порядка _1 - 2 К/с. В этой области величина зерна в определенной мере, конечно, зависит от скорости охлаждения, но в гораздо большей степени она связана с другими факторами. С помощью этих факторов зерно можно измельчить до предельно малой - при данной скорости охлаждения - величины (недендритные зерна), вклад в которую упомянутой выше гиперболической зависимости от скорости охлаждения будет невелик. Таким образом, нет оснований рассматривать повышение скорости охлаждения как одно из решающих средств измельчения зерна. Оно является мощным средством повышения плотности слитка и диспергирования частиц вторых фаз, что для ряда сплавов крайне важно использовать путем уменьшения размера отливаемого слитка или заготовки, усиления степени охлаждения слитка при непрерывном литье и т. Однако, несмотря на свою универсальность, метод имеет свои ограничения (в частности, существенно зависит от размера слитка) и при естественных скоростях охлаждения, какие имеют место в широкой промышленной практике, этот метод малоэффективен. Физико-химические методы управления структурой - этот очень широкий класс разнообразных способов воздействия на структуру слитка. Среди практиков-металлургов их общепринято называть методами модифицирования. Известный специалист в цветной металлургии, автор монографии [4] М. В. Чухров называет эти методы металлургическими методами модифицирования. В повседневной промышленной практике это, пожалуй, важнейший и основной технологический прием воздействия на параметры кристаллизующегося металла. Первые работы в области модифицирования относятся к концу XIX в. А. Минет [] впервые заметил, что при введении небольших добавок натрия в сплавы алюминия, содержащие кремний, происходит резкое измельчение выделений кремния. Только благодаря модифицированию силумины нашли широкое применение в промышленности. Длительное время спрос на силумины был очень низкий из-за его плохой пластичности.