Розмір шрифту:
ВИБРАЦИОННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ СПЛАВА АК5М2 С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА
Остання редакція: 2021-05-24
Тези доповіді
В работе исследовали влияние продолжительности вибрации сплава АК5М2 с содержанием железа 1,2% на его механические свойства, плотность, микроструктуру и фазовый состав. Тигель со сплавом без рафинирования и модифицирования флюсами вибрировали при температуре 750 ºС с частотой 50 Гц, амплитудой 0,5 мм на протяжении 80 мин. Через каждые 20 мин отбирали пробы для исследования микроструктуры и плотности образцов. Для этого использовали форму с диаметром полости 24 мм, высотой 44 мм, с толщиной стенки 2 мм. Скорость охлаждения образца в жидко-твердом состоянии составляла 2,0 ºС/с, что соответствует средней скорости затвердевания алюминиевого сплава в металлической форме. Образцы для механических испытаний отливали после 20 мин и 80 мин вибрации. Результаты представлены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость предела прочности на растяжение и относительного удлинения от продолжительности вибрационной обработки
Испытания на механические свойства показали (см. рис. 1), что кратковременная прочность образцов после 20 мин вибрации по сравнению с исходными образцами повысилась на 12,4%, пластичность в 1,8 раза. Через 80 мин вибрации прочность повысилась на 14%, а пластичность выросла в 2,58 раза.
При анализе плотности образцов выявлено, что после 20 мин вибрации расплава их плотность по сравнению с исходными отливками уменьшается с 2,7623 до 2,7533 г/см³. При увеличении продолжительности вибрации отмечена тенденция к повышению плотности. Падение плотности после первых 20 мин вибрации, наиболее вероятно, связано с всплыванием в начальный период вибрации наиболее крупных неметаллических включений, на поверхности которых адсорбирован водород, что приводит к некоторому возрастанию пористости.
Анализ микроструктуры свидетельствует, что при нагреве расплава с 1,2% железа до 750 ºС и охлаждении со скоростью 2,0 ºС/с основной железосодержащей фазой является иглоподобный интерметаллид β–FeSiAl5. Вибрация сплава на протяжении 20 мин приводит к некоторому уменьшению количества и размера эвтектических кристаллов этой фазы. С увеличением времени вибрации до 40 мин объемная доля этого интерметаллида вновь несколько увеличивается, но уменьшается размер. Увеличивается степень дифференцировки алюминиево-кремниевой эвтектики, уменьшается дендритный параметр и размер дендритных ячеек твердого раствора алюминия.
Кроме того, экспериментально установлено, что в сплаве AK5M2 с массовой долей железа 1,2%, в котором при скорости охлаждения 2,0 ºС/с преимущественно образуется иглоподобная β-фаза, являющаяся концентратором напряжений, вибрация в жидком состоянии приводит не только к модифицированию структуры, уменьшению содержания водорода, но и к изменению состава и морфологии железосодержащих интерметаллидов – образованию фазы α-(Fe,Mn)3Si2Al15 в виде компактных первичных кристаллов, что положительно влияет на прочность и пластичность литого металла.
Рис. 1. Зависимость предела прочности на растяжение и относительного удлинения от продолжительности вибрационной обработки
Испытания на механические свойства показали (см. рис. 1), что кратковременная прочность образцов после 20 мин вибрации по сравнению с исходными образцами повысилась на 12,4%, пластичность в 1,8 раза. Через 80 мин вибрации прочность повысилась на 14%, а пластичность выросла в 2,58 раза.
При анализе плотности образцов выявлено, что после 20 мин вибрации расплава их плотность по сравнению с исходными отливками уменьшается с 2,7623 до 2,7533 г/см³. При увеличении продолжительности вибрации отмечена тенденция к повышению плотности. Падение плотности после первых 20 мин вибрации, наиболее вероятно, связано с всплыванием в начальный период вибрации наиболее крупных неметаллических включений, на поверхности которых адсорбирован водород, что приводит к некоторому возрастанию пористости.
Анализ микроструктуры свидетельствует, что при нагреве расплава с 1,2% железа до 750 ºС и охлаждении со скоростью 2,0 ºС/с основной железосодержащей фазой является иглоподобный интерметаллид β–FeSiAl5. Вибрация сплава на протяжении 20 мин приводит к некоторому уменьшению количества и размера эвтектических кристаллов этой фазы. С увеличением времени вибрации до 40 мин объемная доля этого интерметаллида вновь несколько увеличивается, но уменьшается размер. Увеличивается степень дифференцировки алюминиево-кремниевой эвтектики, уменьшается дендритный параметр и размер дендритных ячеек твердого раствора алюминия.
Кроме того, экспериментально установлено, что в сплаве AK5M2 с массовой долей железа 1,2%, в котором при скорости охлаждения 2,0 ºС/с преимущественно образуется иглоподобная β-фаза, являющаяся концентратором напряжений, вибрация в жидком состоянии приводит не только к модифицированию структуры, уменьшению содержания водорода, но и к изменению состава и морфологии железосодержащих интерметаллидов – образованию фазы α-(Fe,Mn)3Si2Al15 в виде компактных первичных кристаллов, что положительно влияет на прочность и пластичность литого металла.
Full Text:
PDF