Аннотация
Обсуждается проблема повышения механических свойств литейных алюминиевых сплавов с помощью комплексного модифицирования их структуры. Широко используемые в промышленности флюсы преимущественно направлены на модифицирование только одной структурной составляющей Al-Si-сплавов, что не позволяет унифицировать процесс модифицирования в производственных условиях. Ввиду этого разработан новый модифицирующий флюс, оказывающий комплексное воздействие на структуру силуминов. В его состав входят: TiO2 – компонент, содержащий модификатор α-твердого раствора; BaF2 – компонент, содержащий модификатор эвтектического кремния; KF – компонент, способствующий переходу титана и бария в расплав. Исследовано влияние комплексного модификатора на основе диоксида титана на макро-, микроструктуру и механические свойства литейных алюминиево-кремниевых сплавов: АК12, АК9ч, АК7ч, АК5М, АК18. Установлено, что предел прочности σв силуминов превышает аналогичные характеристики для сплавов, модифицированных стандартным натрийсодержащим флюсом до 32 %, относительное удлинение δ увеличивается до 54 %. Показано, что повышение механических свойств сплавов является следствием комплексного влияния компонентов флюса на макро- и микроструктуру, заключающееся в одновременном измельчении зерна, измельчении и более равномерном распределении выделений α-твердого раствора кремния в алюминии за счет титана, измельчении и облагораживании кремния в эвтектике с помощью бария и калия, измельчении первичного кремния. Достоверность исследований подтверждается использованием современных испытательных систем, существенным объёмом экспериментальных данных и повторяемостью результатов на большом количестве образцов в идентичном исходном состоянии.
Ключевые слова
Алюминиевые литейные сплавы, силумины, комплексное модифицирование, титан, барий, диоксид титана, механические свойства, микроструктура, макроструктура, расплав.
1. Фридляндер И.Н. Современные алюминиевые, магниевые сплавы и композиционные материалы на их основе // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. №7. С. 5-19.
2. Разработка комплексного модифицирующего флюса для литейных алюминиевых сплавов / А.Д. Шляпцева, И.А. Петров, А.П. Ряховский, В.С. Моисеев // Литейщик России. 2020. №4. С. 13-17.
3. Никитин К.В. Модифицирование и комплексная обработка силуминов: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016. 92 с.
4. Перспективы использования углеродосодержащего материала для обработки силуминов / И.А. Петров, А.П. Ряховский, В.С. Моисеев, Б.Л. Бобрышев, А.Д. Шляпцева // Литейщик России. 2016. №1. С. 28-32.
5. Волочко А.Т. Модифицирование эвтектических и первичных частиц кремния в силуминах. Перспективы развития // Литье и металлургия. 2015. №4 (81). С. 38-44.
6. Заявка на изобретение № 2020124313 от 22.07.2020.
7. Петров И.А., Ряховский А.П., Шляпцева А.Д. Исследование длительности сохранения модифицирующей способности некоторых щелочных металлов в расплаве силумина // Технология легких сплавов. 2018. №3. С. 54-61.
8. Напалков В.И., Махов С.В., Поздняков А.В. Модифицирование алюминиевых сплавов: монография. М.: Изд. Дом МИСиС, 2017. 348 с.
9. Напалков В.И., Махов С.В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. М.: МИСиС, 2002. 376 с.
10. Махов С.В., Козловский Г.А., Москвитин В.И. Основы процесса алюминотермического получения лигатуры Al – Ti из TiO2, растворенного в хлоридно-фторидном расплаве // Цветные металлы. 2015. №11. С. 34-38.
11. Алюмотермия / Н.П. Лякишев, Ю.Л. Плинер, Г.Ф. Игнатенко, С.И. Лаппо. М.: Металлургия, 1978. 424 с.
12. Посыпайко В.И. и др. Диаграммы плавкости солевых систем. В двух частях. М.: Металлургия, 1977. 416 с.
13. Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. Т. III-2. Технология заготовительных производств / Акаро И.Л., Андриевский Р.А., Белянин П.Н. и др.; под общ. ред. В.Ф. Мануйлова. М.: Машиностроение, 1996. 736 с.
14. Белов Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов: монография. М.: Изд. Дом МИСиС, 2010, 511с.