Формирование структуры и свойств магниевых сплавов системы Mg-Al-Si и разработка технологии изготовления крупногабаритных отливок литьем под давлением

• Автор: Пушкарёв, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА .

1.1. Современные магниевые сплавы состав, свойства, применение

1.2. Улучшение свойств магниевых сплавов дополнительным легированием.

1.3. Новые технологии в литье магниевых сплавов.

1.4. Формирование структуры и свойств магниевых сплавов при литье под давлением

1.5. Физикохимические факторы жаропрочности литых магниевых сплавов

1.5.1. Жаропрочность металлических сплавов и методы ее определения 3

1.5.2. Жаропрочность магниевых сплавов, отлитых под давлением

1.6. Технология плавки магниевых сплавов, предназначенных для литья под давлением

1.7. Задачи исследования
2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Методики получения литых образцов для механических испытаний.
2.2. Определение механических свойств сплавов.
2.3. Определение литейных свойств магниевых сплавов
2.4. Изучение микроструктуры магниевых сплавов
2.5. Рентгеноструктурные исследования.
2.6. Испытания на коррозию магниевых сплавов
2.7. Статистическая обработка результатов измерений.
3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ А1 З ПРИ ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
3.1. Определение состава нового сплава системы i
3.2. Анализ диаграммы состояния системы МйАЬ
3.3. Анализ простой эвтектической системы 2i
3.4. Кристаллизация и структура сплава 3 А1 1 Б.
3.4.1. Политсрмичсские разрезы диаграммы 2i
3.4.2. Изотермические разрезы диаграммы 2i
3.4.3. Фазовые превращения в процессе охлаждения и затвердевания сплавов в системе 2i
3.5. Анализ микроструктуры образцов сплава АБЗНР, отлитых под давлением.
3.6. Свойства фаз, кристаллизующихся в системе 2i.
3.7. Выводы.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМ ЕНГОВ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ А1 8
4.1. Влияние температуры испытания на механические свойства сплавов.
4.1.1. Влияние легирующего комплекса на механические свойства опытного сплава при повышенных температурах.
4.1.2. Влияние добавки кальция
4.1.3. Сравнительные испытания механических свойств сплавов А1,
АБЗ1НР, АБ и А1.
4.2. Изучение теплостойкости магниевых сплавов ситемы i
4.3. Исследование литейных свойств сплавов ситемы i
4.4. Выводы
5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СПЛАВА АЬЗИР
5.1. Выбор состава и технологии приготовления лигатуры
5.2. Приготовление сплава АЬЗНР
5.3. Исследование качества сплава А1НР в слитках
5.4. Выводы.
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Установлены и расширены представления о механизме формирования микроструктуры и свойств отливок из магниевых сплавов системы Mg-Al-Si в условиях литья под давлением. Установлены условия обеспечения повышенного сопротивления ползучести магниевых сплавов системы Mg-Al-Si при повышенных температурах эксплуатации. Разработан новый магниевый сплав ASHP системы Mg-Al-Si для изготовления крупногабаритных отливок деталей трансмиссии автомобиля литьем под давлением, обладающий хорошими литейными свойствами и повышенным сопротивлением ползучести при температуре эксплуатации до 0 °С. Химический состав сплава ASHP защищен патентами Российской Федерации и США. Разработана и внедрена на предприятии ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА» технология приготовления нового магниевого сплава ASHP с использованием лигатуры Al-Si-Mn. Сплав ASIIP успешно апробирован и внедрен в производство отливок картеров автоматических коробок передач методом литья под давлением автомобилестроительной компанией DaimlerChrysler. Автор выражает признательность научному руководителю д. М. Н. Игнатову, к. Л. В. Никулину и сотрудникам кафедры «Технология литейного производства» ПГТУ г. Пермь, сотрудникам кафедры «Литейное производство и упрочняющие технологии» УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б. Н.Ельцина г. Екатеринбург, работникам цеха jYl* ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА» за научное консультирование и техническое содействие в процессе выполнения диссертационной работы. Начиная с года, в мире растет потребление магния в виде конструкционных сплавов для точных тонкостенных изделий, получаемых разнообразными методами металлообработки, в том числе литьем под давлением. Так, например, в Японии за последние лет производство отливок из магниевых сплавов возросло в 4 раза |1]. Легкость, высокие удельная прочность и удельная жесткость, размерная стабильность, жидкотекучесть, позволяющая получать изделия сложной формы с толщиной стенки 1-1,5 мм, возможность рециклирования обеспечили широкое применение магниевых сплавов для изготовления корпусов персональных компьютеров, телевизоров, цифровых видеокамер, радиотелефонов и т. В настоящее время почти % выпускаемых магниевых сплавов потребляется автомобильной промышленностью [3]. Причем, в течение последних лет ежегодный рост потребления составлял в среднем %. Если данная тенденция не изменится, то в ближайшем будущем автомобильная промышленность по объему использования магния выйдет на первое место, опередив алюминиевую промышленность. Стоит отметить, что основным способом производства автокомпонентов из магниевых сплавов является литье под давлением. В условиях регулярного роста цен на нефтепродукты и уменьшения норм предельно допустимых концентраций вредных веществ в выхлопных газах автомобилей снижение расхода топлива автомобилей является приоритетной задачей для автомобилестроительных компаний. Одним из решений данной задачи является снижение массы автомобиля за счет расширения применения легких конструкционных материалов, в особенности магниевых сплавов, в производстве автокомпонентов. В этом направлении уже осуществлено несколько проектов, в которых принимали участие такие лидеры автостроения, как «General Motors», «Ford Motors Co», «DaimlerChrysler». Перспективы расширения использования магниевых сплавов в автомобилестроении связаны не только со снижением массы автомобиля. Существенную роль играет благоприятное сочетание конструкционных свойств магния и его сплавов: способность демпфирования вибрационных и гашения ударных нагрузок, высокая теплопроводность и связанная с ней возможность эффективного рассеивания теплоты, хорошая стойкость в топливных и масляных средах. Для массового изготовления важна также прекрасная обрабатываемость магниевых сплавов резанием. На рис. Рис. Наиболее металлоемкой является отливка блока цилиндров, полученная литьем под давлением на заводе Volkswagen [6|. Отливка отличается значительной массой и сложной конфигурацией (рис. Рис. Mg-Al-Zn, причем в весьма ограниченном диапазоне содержания компонентов. Данные сплавы обладают наилучшим сочетанием литейных и механических свойств.