Магнієві сплави належать до перспективних конструкційних матеріалів завдяки малій густині, високій питомій міцності та технологічності при виготовленні складних тонкостінних виробів. Одним із найбільш продуктивних способів їх формування є лиття під високим тиском, яке забезпечує високу точність виливків, добрий стан поверхні, мінімальну потребу в механічній обробці та економічну доцільність у серійному виробництві. Разом з тим застосування магнієвих сплавів у ливарних процесах ускладнюється їх високою хімічною активністю, насамперед спорідненістю до кисню, що підвищує ризик окиснення, загоряння розплаву та утворення дефектів у структурі металу. Ці особливості зумовлюють необхідність удосконалення технології плавлення та захисту розплаву.

Традиційно для захисту розплавленого магнію використовують флюси, які створюють захисний шар на поверхні металу. Однак такі матеріали мають низку суттєвих недоліків: гігроскопічність, підвищення газонасиченості, складність повного видалення з розплаву, а також утворення неметалевих включень, що погіршують мікроструктуру металу та знижують корозійну стійкість готових виробів. У зв’язку з цим значний інтерес становить безфлюсова технологія плавлення магнієвих сплавів під захисною газовою атмосферою, яка дозволяє мінімізувати контакт металу з повітрям і зменшити кількість дефектів у виливках.

Метою роботи було експериментально оцінити вплив флюсового та безфлюсового способів захисту розплаву на корозійну стійкість виливків із магнієвого сплаву AZ91D, отриманих литтям під високим тиском. Для цього порівнювали зразки, виготовлені за традиційною технологією з використанням флюсу ВІ2, та зразки, одержані за модернізованою безфлюсовою технологією з імпульсною подачею захисного газу. Лиття здійснювали на машині лиття під високим тиском з гарячою камерою пресування та системою газового захисту магнієвих сплавів.

Ефективність технологій оцінювали за трьома основними показниками: ваговим показником корозії, глибинним показником корозії та бальною оцінкою стану поверхні після випробувань. Ваговий показник корозії характеризує втрату маси зразка, віднесену до площі поверхні та часу дії корозійного середовища. Глибинний показник дозволяє оцінити швидкість проникнення корозії в метал у перерахунку на мм/рік. Комплексне використання цих показників дає змогу об’єктивно порівняти захисну ефективність різних технологій плавлення.

Установлено, що безфлюсова технологія забезпечує істотне підвищення корозійної стійкості виливків із сплаву AZ91D. Ваговий показник корозії для зразків, отриманих із безфлюсовим захистом, становив 0,008 г/м²·год, тоді як для зразків, виготовлених із застосуванням флюсу ВІ2, він дорівнював 2,01 г/м²·год. Глибинний показник корозії при безфлюсовому захисті становив 0,04 мм/рік, а при флюсовому – 10,3 мм/рік. Таким чином, інтенсивність корозійного руйнування при використанні безфлюсового захисту зменшилась більш ніж у 250 разів. Це підтверджується і візуальною оцінкою поверхні: зразки з безфлюсовим захистом отримали 4 бали за шкалою корозійної стійкості, тоді як зразки, виготовлені з використанням флюсу ВІ2, – 10 балів.

Таким чином, модернізація технології лиття магнієвих сплавів шляхом переходу від флюсового до безфлюсового газозахисного способу плавлення є ефективним напрямом підвищення якості виливків. Такий підхід забезпечує покращення мікроструктури, істотне зростання корозійної стійкості, підвищення надійності готових виробів і створює передумови для більш широкого промислового застосування магнієвих сплавів у литті під високим тиском.

Література:

1. Pan F., Yang M., Chen X. A review on casting magnesium alloys: Modification of commercial alloys and development of new alloys. Journal of Materials Science & Technology. 2020. Vol. 56. P. 60–72.

2. Zhou J., Nodooshan H.R.J., Li D., Zeng X., Ding W. Effects of pouring temperature and casting speed on microstructure and properties of AZ91D magnesium alloy. Metals. 2019. Vol. 9. P. 113–127.

3. Song J., She J., Chen D., Pan F. Latest research advances on magnesium and magnesium alloys worldwide. Journal of Magnesium and Alloys. 2020. Vol. 8, No. 1. P. 1–41.