Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2020

Розмір шрифту: 
ЗМЕНШЕННЯ ШКІДЛИВОГО ВПЛИВУ ЗАЛІЗОВМІСНИХ ФАЗ В СИЛУМІНАХ
М. А. Фон Прусс, М. М. Ворон

Остання редакція: 2020-04-27

Тези доповіді


Домішки заліза в силумінах утворюють грубі голкоподібні інтерметалічні сполуки, які спричиняють зниження механічних і технологічних властивостей цих сплавів, тому одержання якісних литих виробів часто вимагає додаткових технологічних прийомів: модифікування, контрольованого тепловідведення або фізичного впливу на розплав при плавці, литті та кристалізації. У даний час термін «модифікування» використовується не лише в аспекті введення спеціальних добавок, але й включає в себе фізичні методи впливу на розплав, що приводять до зміни процесу твердіння, формування структури, фазового складу і властивостей литого металу [1].

Серед хімічних модифікаторів найбільш сильно здатен модифікувати фазу β–Al5FeSi марганець, перетворюючи її на фазу складу (FeMn)3Si2Al15, яка має вигляд китайського шрифта. Хром має схожий характер впливу та сприяє утворенню фази Al13(Fe,Cr)4Si4, яка має морфологію, схожу до переднього випадку. Хром, тим не менш, у великій кількості сприяє осадженню первинного та здатен утворювати грубі конгломерати багатокомпонентних інтерметалідів складної будови, що може знизити рідкоплинність розплаву [1, 2].

Кобальт не є поширеним модифікатором для силумінів через те, що його співвідношення до заліза в сплаві має бути ~1, після чого може утворитися компактна фаза Al15(Fe,Co)4Si2. Кобальт, як і хром, сприяє осадженню первинного кремнію при кристалізації [3].

При вмісті магнію вище 1 % мас., спостерігається утворення фази Al5Fe2Mg8Si6, яка є схожою на «китайський шрифт», проте є більш компактною [1].

Фізичне модифікування здатне забезпечувати деякі необхідні ефекти без зміни хімічного складу розплаву. Так, наприклад, в роботі [4] було розглянуто вплив магнітного поля на залізовмісні фази сплаву системи Al–Fe–Si. Включення β–фази та α-фази FeAl3 під впливом поля змінили форму з голчастої на компактну подовжену, їх довжина зменшилася більш ніж в 4 рази. Магнітна обробка при індукції магнітного поля В=0,5 Тл сприяла формуванню дисперсних включень α(AlFeSi)–фази замість FeAl3 і β(AlFeSi)–фаз.

Оброблення рідкого сплаву АК5М2 імпульсним електричним струмом у діапазоні частот від 500 до 6000 Гц, при зміні щільності від 5 до 35 А/см2 пригнічує фазові перетворення, внаслідок яких утворюється голкоподібна β–фаза Al5FeSi, а термодинамічно стабільною стає більш розгалужена фаза α–фаза Al8Fe2Si

В результаті застосування ультразвукової обробки, залізовмісні фази в сплаві Al–6Si–4Fe здатні навіть мати кулясту форму, тоді як ці ж фази в сплавах Al–12Si–4Fe і Al–18Si–4Fe мали вигляд дрібних коротких циліндрів [6].

Застосування технології газодинамічного впливу з одночасним модифікуванням карбонітридом титану (TiCN) сплаву АК5М2 призвело до подрібнення і сфероїдизації залізовмісних фаз, а також сприяло підвищенню рівня механічних властивостей та зниженню браку виливків по рихлості, газовим та усадковим дефектам [7].

Іншим способом впливу на залізовмісні фази є твердіння в умовах швидкісного охолодження, особливо при наявності в складі сплаву аморфізуючих добавок. Морфологія залізистих фаз, зокрема фази Al3Fe, одержуваної при литті зі швидкостями охолодження розплаву порядку 103– 105 К/с або сильно змінювалася, або виділення цих фаз майже повністю пригнічувалося [8, 9].


Посилання


1. Фон Прусс М.А. Способи та методи зміни морфології залізовмісних фаз у силумінах. Процесилиття. 2020. № 1 (139). C.30-41

2. В.В. Чеверикин, А.В. Хван, В.С. Золоторевский Изменение морфологи железосодержащих фаз в алюминиевых сплавах. Вестник ТГТУ. 2012. Том 18. № 3.

3. Mahta, M.; Emamy, M.; Cao, X.; Campbell, J Overviewof β-Al₅FeSiphaseinAl-SialloysMaterialsScience Research Trends, pp. 251-271, 2008

4. В. И. Дубоделов, В. А. Середенко, Е. В. Середенко, А. В. Косинская, Е. А. Набока “Воздействие слабого постоянногомагнитного поля на литую структуру сплава алюминия с железом и кремнием” В// процессылитья.- № 2 (98) – с.40

5.Дядюра А. С. «Структуроутворення і механічні властивості сплаву АК5М2, обробленого у рідкому стані імпульсним електричним струмом» [Магістерська дисертація]. – Київ: КПІ ім. ІгоряСікорського, 2017. – 88 с.

6.OsavaYoshiaki, Takamory Susumu, Kimura Takashi. Control of solidifiedstructureof Al-Si-Fe alloy intermetallic compound sbyultrasonicvibration //JournalofJapanFoundryEngineeringSociety. – 2006.– V. 78, № 2. – P. 65-70.

7.Доценко Ю. В., Селиверстов В. Ю., Доценко В. П. Снижение влияние железа на свойства алюминиевых сплавов модифицированием и газодинамическим воздействием при затвердевании в кокиле Научный Весник ДГМА № 1 (6Е), 2010 стр. 68–73

8.Синчук А.В.,Цуркин В.Н., Федченко Н.А. Снижение негативного влиянияFе–содержащихинтерметаллидов на силуминыпутемэлектрогидроимпульснойобработкирасплава // Процессылитья. – 2011. – № 2. – С. 39–44.

9.Калиниченко А. С., Немененок Б. М., Калиниченко В. А. Снижение негативного влиянияповышенногосодержанияжелеза в алюминиевых сплавах //Литейн. Пр-во. – 2004. – № 3. – С. 21 – 22.


Full Text: PDF