Остання редакція: 2017-07-13
Тези доповіді
Виробництво первинного алюмінію на території України відсутнє. Для забезпечення потреби промисловості в алюмінієвих сплавах використовується вторинна сировина – брухт та відходи, що містять. значну кількість шкідливих домішок, головним чином заліза, яке погіршує фізико-механічні та ливарні властивості виливків.
Численні дослідження структури і властивостей в рідкому і твердому станах свідчать про їх генетичний взаємозв'язок. В технологічному ланцюзі "шихта - розплав - виливок" рідина несе інформацію про природу сировинних матеріалів, їх якість та є благодатним об'єктом для поліпшення структури і властивостей литих виробів фізико-хімічними впливами на розплав, зокрема електричним струмом.
Наявність подвійних і потрійних евтектик, в складі яких є інтерметалід FeSiAl5 (β) у вигляді грубих пластин – концентраторів напруження, є ключовою відмінністю між первинними сплавами та вторинними. Зміну структури і властивостей, а також вплив термічної обробки на сплав АК5М2 після оброблення його в рідкому стані імпульсним електричним струмом не досліджено.
У вихідному сплаві АК5М2 при Mn:Fe = 0,35 після твердого розчину алюмінію з рідини виділяється фаза (Fe,Mn,Cu)3Si2Al15 (α) за евтектичними реакціями: Р + Al і Р + Si + Al, але її об’ємна частка не перевищує 1,3 %. Фаза β разом з алюмінієм і кремнієм входить до складу потрійної евтектики + Si + Al і є основною структурною складовою.
Оброблення рідкого сплаву АК5М2 імпульсним електричним струмом у діапазоні частот від 500 до 6000 Гц, при зміні щільності від 5 до 35 А/см2 приводить до практично повної заміни фази на . Найбільш ефективним режимом оброблення є: ν = 500 Гц, j = 7…20 A/см2, що сприяє підвищенню міцності вторинного сплаву АК5М2 на 50 %, пластичності у 3,6 рази, твердості на 15 %. За рівнем механічних властивостей це відповідає сплавам АК5М і АК5Мч, що виплавляються з первинних металів.
б
в
а
Термічна обробка сплавів, виготовлених з вторинної сировини і оброблених у рідкому стані однополярним імпульсним електричним струмом, засвідчила, що, не зважаючи на те, що процес тверднення здійснюється за метастабільною діаграмою нерівноважного стану, залізовмісні фази, які формуються, характеризуються стабільністю структури та морфології (рис.1).
Рис.1 – Мікроструктура сплаву АК5М2:
а – вихідний сплав, б – після обробки імпульсним електричним струмом, в – після додаткової термічної обробки (Т6)
Термічна обробка виливків, одержаних зі сплавів, оброблених в рідкому стані однополярним імпульсним електричним струмом, сприяє додатковому підвищенню їх механічних властивостей. Зокрема, при режимах Т5, Т6 зростання межі міцності і лінійного подовження відповідно складає 25,0 % і у 1,1 рази, при підвищені твердості сплаву на 10,1 %. При цьому, різниця у властивостях між вихідним сплавом і таким, що був оброблений імпульсним електричним струмом з наступним термічним обробленням за режимами Т5, Т6, досить суттєва і становить: міцність, пластичність і твердість сплавів підвищилися відповідно на 32,3 % , у 4 рази і 1,3 %.