Alumínium és magnézium ötvözése és módosítása. Ötvözetek módosítása Msm alumíniumötvözetek módosításának keverékei
Az alumínium az egyik legszélesebb körben használt anyag a robbanásbiztos berendezések gyártásában.
A ZAVOD GORELTEKH LLC (korábban CORTEM-GORELTEKH LLC) nagy erőfeszítéseket tett az alumíniumötvözetek és feldolgozásuk technológiai módszereinek kutatása terén. Az alumínium rendkívül ellenálló a korrózióval szemben, ezért számos alkalmazásban a leghatékonyabb és legsokoldalúbb anyagként ismert. Sokkal könnyebb, mint az öntöttvas, ami megkönnyíti az elektromos berendezések elhelyezését. Az alumínium ellenáll a korróziónak, és nem kell védeni a felületét, ellentétben az öntöttvassal, amely horganyzást és festést igényel. Ezenkívül az alumínium sokkal olcsóbb, mint a rozsdamentes acél. Az öntött alumíniumötvözetek mechanikai tulajdonságai több mint kielégítőek az elektromos berendezések robbanásvédelmében.
Sok éves kutatás után ismertté vált, hogy az ötvözet réztartalma okozza a korróziót elektrolit jelenlétében.
Az alumínium-magnézium ötvözetek a legjobb korrózióállósággal rendelkeznek, ezért ezeket használják leggyakrabban a hajógyártásban. Ezek az ötvözetek azonban nem alkalmasak robbanásbiztos dobozokhoz vagy robbanásveszélyes területeken használt alkatrészekhez. Ennek az az oka, hogy az alumínium-magnézium ötvözetek fémtárgyakhoz és szerszámokhoz dörzsölve szikrát okoznak. Valójában a magnézium nagyon gyúlékony, és jelenléte az ötvözetben olyan kockázatot jelent, amely elfogadhatatlan a robbanásveszélyes terekkel rendelkező robbanásveszélyes üzemekben. A robbanásvédelmi szabványok megengedik, hogy az alumíniumötvözetek magnéziumtartalma legfeljebb 6%. Ez a tűrés meglehetősen magas, mert a magnézium kis százaléka is szikrát okozhat, ha a doboz felületéhez dörzsölődik.
Jelenleg a ZAVOD GORELTEKH LLC (korábban CORTEM-GORELTEKH LLC) korrózióálló módosított alumínium-szilícium ötvözetet használ, amelynek szilíciumtartalma az öntési technológiától függően 7-14%. A réz csak szennyeződésként van jelen, és az elsődleges ötvözetek legfeljebb 0,05% rezet tartalmazhatnak tuskókban és 0,1% rezet az öntvényekben. A vas csak szennyeződésként van jelen, és az elsődleges ötvözetek legfeljebb 0,15% vasat tartalmazhatnak tuskókban és 0,4% öntöttvasban. Ezek az ötvözetek teljes védelmet biztosítanak a korrózió ellen bármilyen környezetben.
Korrozióállóság
Az alumíniumot és ötvözeteit jó korrózióállóság jellemzi különböző környezetekben.Az alumínium reaktív fém ugyan, de ellenálló marad a felületén védő oxidfilm képződés miatt. Ha ez a film megsemmisül, akkor azonnal reprodukálja magát, és vastagsága 50-100 mikron. A film vastagabbá válik, ha rendkívül korrozív atmoszférának van kitéve, vagy mesterséges kezelésnek, például eloxálásnak vetik alá. A felület véletlen sérülése esetén a fólia automatikusan helyreáll. Az alumínium és ötvözeteinek korrózióját olyan körülmények okozzák, amelyek mechanikai sérülést okoznak a védőfóliában, vagy olyan kémiai körülmények, amelyek károsítják a film egy meghatározott területét, és csökkentik a fólia öngyógyulásához szükséges oxigén mennyiségét. Ez a védő oxidfilm általában stabil 4,5 és 8,5 közötti pH-jú vizes oldatokban, és nem pusztítják el savak és lúgos oldatok, például salétromsav, ecetsav, nátrium-szilikát vagy ammónium-hidroxid.
Más fémekhez hasonlóan a korrózió jelensége az anód- és a katódzónák közötti áram áthaladásával jár, vagyis a zónák közötti eltérő potenciállal. A korrózió szerkezete és mérete számos tényezőtől függ, például a mikrokomponensek szerkezetétől, lokalizációjától és minőségétől. A tiszta alumínium rendelkezik a legjobb korrózióállósággal. A szennyeződések jelenléte a fém felületén vagy belsejében jelentősen csökkentheti a korrózióállóságot.
Alumínium-szilícium ötvözetek
Az alumíniumöntéshez általában háromféle ötvözetet használnak:
- Alumínium-réz
- Alumínium-Magnézium
- Alumínium-Szilícium
Az első két ötvözetet a korábban említett okokból kihagyva térjünk át közvetlenül az alumínium-szilícium ötvözetekre. Ebbe a kategóriába tartoznak a különféle területeken használt alumíniumöntvény-ötvözetek. Ezeket az ötvözeteket 7-14% szilíciumtartalom jellemzi, és réz nélkül használják, ami jó folyékonyságot, közepes mechanikai stabilitást és korrózióállóságot garantál. Kis mennyiségű magnézium hozzáadása az ötvözethez a hőkezelés javítása érdekében annak korróziógátló tulajdonságainak romlásához vezet.
Az Al Si ötvözetek az alumíniumöntéshez használt legjobb ötvözetek közé tartoznak, mivel az öntéshez szükséges értékes tulajdonságokkal rendelkeznek:
- Meglehetősen magas mechanikai stabilitás
- Jó alakíthatóság
- Jó sűrűség
- Korrozióállóság
Ezen tulajdonságok egy része potenciálisan csak az Al-Si ötvözetekben található meg. Ezen tulajdonságok hatékonyságának növelése érdekében speciális feldolgozásra van szükség.
Alumínium-szilícium ötvözetek módosítása
Figyelmet kell fordítani az alumínium-szilícium ötvözet feldolgozására is - öntési technológia. Számos cég írja reklámcélból, hogy fröccsöntést és AK12 (AL2) ötvözetet használ termékei gyártásához. Meg kell jegyezni, hogy egy ilyen ötvözet meglehetősen törékeny, ha nem használnak speciális technológiát, különben a termék törékenynek bizonyul, és nem használható robbanásbiztos berendezésekhez. Ezért a ZAVOD GORELTEKH LLC (korábban CORTEM-GORELTEKH LLC) speciális öntési technológiát (a termék hűtésére és gázosítására szolgáló komplex rendszer) alkalmaz egy korrózióálló módosított alumíniumötvözet előállításához, amely lehetővé teszi a termékek tengeri környezetben való felhasználását.
Ahhoz, hogy helyesen megértsük a módosítás jelentését fizikai és mechanikai szinten, elegendő a feldolgozás előtti és utáni mikrográfokon elemezni a szerkezeti különbségeket. A mikrográfokat nézve a módosított ötvözetszerkezet jobb minősége látható alulról, a változatlan ötvözet felülről durva szerkezetéhez képest.
Módosítatlan alumíniumötvözet más gyártók termékeiben
A ZAVOD GORELTEKH LLC (korábban KORTEM-GORELTEKH LLC) termékeiben korrózióálló módosított alumínium-szilícium ötvözet, amely ellenáll a sóködnek és más vegyszereknek, beleértve a hidrogén-szulfid és sósavgőzök, sós és savas bányavizek ellenállását
Módosítás - az ötvözet nanoszerkezetének megváltoztatása. Ennek a módosításnak a sajátossága az ötvözetek előállítása módosítók és szennyeződések hozzáadása nélkül: vas, magnézium vagy réz, az LLC PLANT GORELTEKH (korábban LLC CORTEM-GORELTEKH) speciális öntési technológiája szerint. Lehetővé teszi a rozsdamentes acél visszautasítását (kivéve a 03X17H13M2 minőséget a GOST 5632-72 (AISI 316L) szerint)
A változatlan szerkezetben nagy poliéderes primer szilíciumkristályok láthatók, amelyeket az Al-Si eutektikum javított, de kisebb, hegyes alakú képződményei vesznek körül. A háttérben az a fázis durva mátrixa (a szilícium szilárd oldata alumíniumban) látható. A szerkezet egyenetlennek tűnik, és összetevői véletlenszerűen vannak elrendezve. Megállapítható, hogy ezen képződmények nagy mérete és éles végei előre nem látható anizotróp jellemzőket eredményeznek.
Az alumíniumöntvény módosítási típusának megválasztása továbbra is a legvitatottabb kérdés. Ez számos októl függ, kezdve az ilyen típusú módosítások által igényelt technológiától az öntési teljesítményre gyakorolt hatásig, valamint a gazdasági és környezeti tényezőktől.
A 13%-nál kevesebb szilíciumot tartalmazó hipoeutektikus ötvözetek pontos mennyiségű nátrium vagy stroncium hozzáadásával módosíthatók, mindkettő javítja az eutektikát. A kalcium és az antimon hozzáadása bizonyos esetekben nagyon hasznos lehet. A hipoeutektikus ötvözetek esetében az öntvény szerkezetét a nem eutektikus szilíciumkristályok megváltoztatásával és foszfor hozzáadásával javítják.
A módosított nanoszerkezetben nincsenek nagy szilíciumkristályok, míg a szilárd szerkezet kis eutektikus képződmények tömegében elegyedő dendritek formájában jelenik meg, amelyek mikroszkóp alatt nagyítva gömb alakúak. Ebből arra következtethetünk, hogy a módosítási kezelés befolyásolja az Al-Si ötvözet szerkezetét, és javított gömbszerkezetet ad az eutektikus képződményeknek.
Léteznek korrózióálló alumínium-szilícium ötvözetek is titán hozzáadásával, például GAS 7. Ez az ötvözettípus a mechanikai tulajdonságait tekintve alacsony érzékenységgel bír a külső feszültségkoncentrátorok ciklikus terhelések hatására, és magas a vibrációja. abszorpciós együttható az alkatrészek rezgései során, valamint jó egyenletes hővezető képesség.
Elektromos berendezések gyártásához használt alumíniumötvözetek
| alumínium-szilícium ötvözetből készült termékek, újrahasznosított alumínium márka |
A korróziót elősegítő szennyeződések tartalma, % | A szikra kialakulásához hozzájáruló szennyeződések tartalma, % | ||||
| AK9 (ötvözet) | 1 0,5 0,8 0,5 0,45||||||
| AK7 (ötvözet) | 1,5 0,6 1 0,5 0,55||||||
| AK12(AL2) (ötvözet) | 0,6 0,5 0,7 0,3 0,1||||||
| AlSi12 (ötvözet) | 0,1 | 0,55 | 1,3 | 0,15 | 0,1 | |
| HU AC - AlSi12(Fe) (ötvözet) | 0,1 0,55 1,0 0,15 0,1||||||
| AlSi9MnMg (ötvözet) | 0,1 | 0,8 | 0,7 | 0,10 | 0,5 | |
| LM24 (ötvözet) | 4,0 | 0,5 | 1,3 | 3,0 | 0,3 | 0,3 |
| AlSi13Fe (ötvözet) | 0,1 | 0,55 | 1,3 | 0,15 | 0,1 | |
| Gáz 7 (ötvözet) | 0,1 0,4 0,15 0,1 0,4||||||
| AK12och (ötvözet) | 0,02 0,03 0,20 0,04 0,1||||||
| AlSi13 (ötvözet) | 0,1 | 0,4 | 0,7 | 0,1 | 0,1 | |
| LM6 (ötvözet) | 0,1 0,4 0,7 0,1 0,1||||||
| LLC "ZAVOD GORELTEKH" (késztermék) | 0,1 0,4 kisebb, mint 0,4 0,1 0,1||||||
Pirossal jelölve elfogadhatatlan az alumíniumötvözet felgyorsult korróziójához hozzájáruló szennyeződések mennyisége.
FONTOS TUDNI
Ne használjon olyan alumíniumötvözeteket, amelyek nem alkalmasak hidrogén-szulfid gőzökben történő hosszú távú működésre. Ne sértse meg az Orosz Föderáció Rostekhnadzor biztonsági szabályainak követelményeit a berendezéseknek a hidrogén-szulfid gőzök hatásaival szembeni ellenállásáról!!!
Exd-héjak működési jellemzői „Explosion” felülettel különböző anyagokból
Az anyagok kiválasztásakor különféle környezeti tényezőket kell figyelembe venni. A környezetet (ahol a termékeinket használják) nehéz ellenőrizni. Nem a veszélyes területek ismert potenciális veszélyeiről van szó (amelyek laboratóriumi vizsgálatokkal és garanciajegyekkel ellenőrizhetők), a probléma a rendkívül veszélyes iparágak, például a vegyi és petrolkémiai üzemek által okozott pusztulás. Az anyagok korrózióval szembeni ellenállása relatív tényező, mivel a környezeti feltételektől függ, ami jelentősen befolyásolja a roncsolás jellegét. Éppen ezért a ZAVOD GORELTEKH LLC (korábban CORTEM-GORELTEKH LLC) folyamatosan teszteli termékeit, és mélyrehatóan vizsgálja az anyagok külső környezetben való stabilitását. Ez megkönnyíti a megfelelő anyag kiválasztását objektív kutatás alapján, és garantálja a termék megbízhatóságát az idő múlásával.
| Öntöttvas/acél | Műanyag | rozsdamentes acél acél 08X18H10 | Korrózióálló rozsdamentes króm-nikkel öntött acél LLC "ZAVOD GORELTEKH" |
Alumínium ötvözet (réz>0,1%, vas>0,7%, magnézium>0,1%) |
Korrózióálló módosítás. Alumínium ötvözet (réztartalom≤0,1%, vas≤0,4%, magnézium≤0,1%) LLC "ZAVOD GORELTEKH" |
||
| Átlagos hajótest élettartam, év | 20 | 4 | 25 | 30 | 5 | 25 | |
| Házasodik "Robbanásos" felület élettartama, év | kültéri telepítés | 3 | - | 15 | 30 | 2 | 20 |
| Beltéri beépítés | 5 | 3 | 20 | 30 | 4 | 25 | |
| Lehetőség a „Robbanás” felület helyreállítására (polírozására). | + | - | - | - | - | - | |
| A tok előállítási költsége | alacsony | átlagos | magas | magas | alacsony | átlagos | |
| Ex-komponensek telepítési költsége | magas | alacsony | nagyon magas | nagyon magas | átlagos | alacsony | |
| Lehetséges burkolatméretek | nagy | kicsi | nagy | nagy | közepes | nagy | |
| A házak súlya | nagy | kicsi | nagy | nagy | átlagos | kicsi | |
| Teljesítménydisszipáció | magas | alacsony | átlagos | átlagos | maximális | maximális | |
| Tengerészeti alkalmazások | - | - | + | + | - | + | |
Az Exd-héjak robbanásveszélyes zónában való használatának időtartamát az "Explosion" felület élettartama határozza meg.
Az olvadék speciális feldolgozása szükséges annak érdekében, hogy öntött szerkezetben finomszemcsés eutektikus szilíciumot kapjanak. Ez a szerkezet javítja az öntvény mechanikai tulajdonságait, beleértve a nyúlást, és sok esetben az alumíniumolvadék öntési tulajdonságait. Általában, szilumin módosítás kis mennyiségű nátrium vagy stroncium hozzáadásával állítják elő.
A módosítás lényege
A szilumin módosítás lényege - a nátriumtartalom hatása az eutektikus szilícium lehetséges formáira az Al Si11 sziluminban - az 1-4. ábrákon látható.
1. ábra - Az eutektikus szilícium lamellás szerkezete.
A lamellás szilícium képződésének feltételei öntött ötvözetek esetén foszfor vagy módosító adalékanyagok, például nátrium vagy stroncium teljes hiányában állnak fenn.
2. ábra - Az eutektikus szilícium szemcsés szerkezete.
Az eutektikus szilícium szemcsés szerkezetének kialakulásának feltételei foszfor jelenlétében jönnek létre, de nátrium vagy stroncium nélkül. A szilícium kristályok durva szemcsék vagy lemezek formájában léteznek.
A)
b)
3. ábra - a) Az eutektikus szilícium "módosítatlan" szerkezete;
b) Az eutektikus szilícium módosult szerkezete.
A "módosítatlan" és nagyobb mértékben módosított mikroszerkezeti állapotban, például nátrium vagy stroncium hozzáadásával a szemcsék mérete jelentősen csökken, lekerekített alakot kapnak és egyenletesen oszlanak el. Mindez kedvezően befolyásolja az anyag plasztikus tulajdonságait, különösen a relatív nyúlást.
4. ábra - "Újramódosított" szerkezet.
"Túlmódosítás" esetén például túlzott nátriumtartalom, érszerű szalagok durva szilíciumkristályokkal jelennek meg a szerkezetben. Ez a szilumin mechanikai tulajdonságainak romlását jelenti.
Sziluminok módosítása nátriummal
A 7%-nál nagyobb szilíciumtartalmú sziluminokban az eutektikus szilícium a metallográfiai minta területének nagy részét foglalja el. 7-13% szilíciumtartalom esetén az eutektikus szerkezet típusa, például szemcsés vagy módosított, jelentősen befolyásolja az anyag mechanikai tulajdonságait, különösen a hajlékonyságot vagy a relatív nyúlást. Ezért, ha nagyobb relatív nyúlást kell elérni egy minta vizsgálatakor, a 7-13% szilíciumtartalmú alumíniumötvözeteket körülbelül 0,0040-0,0100% nátrium (40-100 ppm) hozzáadásával módosítják.
Sziluminok módosítása stronciummal
A 11% körüli szilíciumtartalmú sziluminokban, különösen a stronciumban, tartós módosítóként használják. A stroncium és a nátrium, mint módosítószer között az a különbség, hogy sokkal kevésbé ég ki az olvadékból, mint a nátrium. A stronciumot 0,014-0,040% (140-400 ppm) mennyiségben adják hozzá. A stronciummal történő módosítást általában a megfelelő ötvözetek ingot-gyártásának szakaszában végzik el, így a módosítást már nem az öntödében végzik el. Az öntvények alacsony hűtési sebessége mellett a stroncium módosítása sokkal kevésbé hatékony, ezért nem ajánlott például homoköntéshez.
A módosított olvadékok feldolgozásának jellemzői
A stroncium kiégésének elkerülése érdekében minden olvadékkezelést, beleértve a gáztalanítást is, klórtartalmú anyagok használata nélkül, hanem például argon vagy nitrogén felhasználásával végezzük. A stronciummal történő módosítás még akkor sem tűnik el, ha a visszatérő fémet újraolvasztják, például az öntvények jövedelmező részeit. Ha szükséges, a stronciumveszteséget stronciumot tartalmazó ötvözet hozzáadásával pótoljuk, a módosított ötvözet kiindulási tuskóinak szállítójának utasításai szerint.
Sziluminok újramódosítása
Mivel a nátrium viszonylag gyorsan kiég az olvadékból, az öntödében rendszeres időközönként el kell végezni a sziluminok nátriummal történő későbbi módosítását. Nátriummal módosított olvadékokban klórtartalmú anyagokat nem szabad minden olvadékkezelési művelethez használni. A klór reakcióba lép a stronciummal és a nátriummal, eltávolítja azokat az olvadékból, így megakadályozza annak módosulását.
N. E. Kalinina, V. P. Belojartseva, O. A. Kavats
ALUMÍNIUM ÖTVÖZMÉNYEK ÖNTÉSÉNEK MÓDOSÍTÁSA POR ÖSSZETÉTELVEL
Megadjuk a diszpergált tűzálló módosítók hatását az öntött alumíniumötvözetek szerkezetére és tulajdonságaira. Az L!-81-Md rendszer alumíniumötvözeteinek szilícium-karbid pormódosítóval történő módosítására technológiát fejlesztettek ki.
Bevezetés
A rakéta- és űrtechnológia új egységeinek fejlesztése az öntött alumíniumötvözetek szerkezeti szilárdságának és korrózióállóságának növelését tűzi ki célul. Az ukrán hordozórakétákban alumínium-szilícium rendszer sziluminokat használnak, különösen az AL2, AL4 és AL4S ötvözeteket, amelyek kémiai összetételét az 1. táblázat tartalmazza. A kritikus alkatrészeket AL2 és AL4S ötvözetekből öntik, amelyek egy rakétahajtómű turbószivattyú-egységének részét képezik. A hazai sziluminok idegen analógjai az A!-B1-Si-Md rendszer 354, S355 ötvözete, az A!-B1-Md rendszer 359. ötvözete és az A!-B1-Md-Be rendszer A357 ötvözete. elektronikus alkatrészek és irányítórendszerek rakéták öntésére.
Kutatási eredmények
Az alumíniumötvözetek mechanikai és öntési jellemzőinek növelése módosító elemek bevezetésével érhető el. Az öntött alumíniumötvözetek módosítói két alapvetően eltérő csoportra oszthatók. Az első csoportba azok az anyagok tartoznak, amelyek az olvadékban erősen diszpergált szuszpenziót hoznak létre intermetallikus vegyületek formájában, amelyek a képződött kristályok szubsztrátjai. A módosítók második csoportjába tartoznak a felületaktív anyagok, amelyek hatása a növekvő kristályok felületén való adszorpcióra, és ezáltal növekedésük gátlására csökken.
Az első típusú alumíniumötvözetek módosítói közé tartoznak az I, Zr, C, Sb elemek, amelyek legfeljebb 1 tömeg% mennyiségben szerepelnek a vizsgált ötvözetek összetételében. Kutatások folynak az olyan tűzálló fémek használatáról, mint a Bs, H11, Ta, V, mint első típusú módosítók. A második típusú módosító anyagok a nátrium,
kálium és sóik, amelyeket széles körben használnak az iparban. Ígéretes irányok között szerepel az olyan elemek használata, mint a Kb, Br, Te, Fe, mint a második típusú módosítók.
Új irányok vannak az öntött alumíniumötvözetek módosításában a pormódosítók alkalmazási területén. Az ilyen módosítók alkalmazása megkönnyíti a technológiai folyamatot, környezetbarát, és a bejuttatott részecskék egyenletesebb eloszlásához vezet az öntvény szakaszán, ami növeli az ötvözetek szilárdsági tulajdonságait és plaszticitási jellemzőit.
Meg kell jegyezni, hogy G.G. Krusenko. A V4C pormódosító bór-karbidot az AL2 ötvözet összetételébe vitték be. Ennek eredményeként a plaszticitás 2,9-ről 10,5%-ra nőtt, és a szilárdság 220,7 MPa-ról 225,6 MPa-ra nőtt. Ezzel párhuzamosan az átlagos makroszemcseméret 4,4-ről 0,65 mm2-re csökkent.
A hipoeutektikus sziluminok mechanikai tulajdonságai főként az eutektikus szilícium formájától és a többkomponensű eutektikumoktól függenek, amelyek "kínai karakterek" formájában vannak. A cikk bemutatja az A1-B1-Cu-Md-2n rendszer ötvözeteinek 0,5 μm-nél kisebb méretű T1N titán-nitrid részecskékkel történő módosításának eredményeit. A mikrostruktúra vizsgálata kimutatta, hogy a titán-nitrid az alumíniummátrixban, a szemcsehatárok mentén, a szilíciumlapkák közelében és a vastartalmú fázisok belsejében található. A diszpergált TiN részecskék kristályosodás során a hipoeutektikus szilumok szerkezetének kialakítására gyakorolt hatásának mechanizmusa az, hogy tömegüket a kristályosodási front kinyomja a folyékony fázisba, és részt vesz az ötvözet eutektikus komponenseinek őrlésében. A számítások azt mutatták, hogy használat közben
1. táblázat – Kémiai összetétel
Ötvözetminőség Elemek tömeghányada, %
A1 Si Mg Mn Cu Zn Sb Fe
AL2 Alap 10-13 0,1 0,5 0,6 0,3 - 1,0
AL4 8,0-10,5 0,17-0,35 0,2-0,5 0,3 0,3-1,0
AL4S 8,0-10,5 0,17-0,35 0,2-0,5 0,3 0,3 0,10-0,25 0,9
© N. E. Kalinina, V. P. Beloyarteva és O. A. Kavats, 2006
0,1-0,3 μm méretű titán-nitrid részecskék képződése, amelyek fémtartalma körülbelül 0,015 tömeg%. részecskeeloszlás 0,1 µm-3 volt.
A kiadvány az AK7 ötvözet 813N szilícium-nitrid diszpergált tűzálló részecskéivel történő módosítását tárgyalja, melynek eredményeként a következő mechanikai tulajdonságok érhetők el: cB = 350-370 MPa; 8 = 3,2-3,4%; HB = 1180-1190 MPa. Titán-nitrid részecskék AK7 ötvözetbe való bevitelével 0,01-0,02 tömeg% mennyiségben. a szakítószilárdság 12,5-28%-kal nő, a relatív nyúlás 1,3-2,4-szeresére nő a nem módosított állapothoz képest. Az AL4 ötvözet diszpergált titán-nitrid részecskékkel történő módosítása után az ötvözet szilárdsága 171 MPa-ról 213 MPa-ra, a relatív nyúlás pedig 3-ról 6,1%-ra nőtt.
Az öntvénykompozíciók minősége és előállításuk lehetősége számos paramétertől függ, nevezetesen: a diszpergált fázis olvadék általi nedvesíthetőségétől, a diszpergált részecskék természetétől, a diszpergált közeg hőmérsékletétől és a keverési módoktól. a fém megolvad a részecskék bejuttatása során. A diszpergált fázis jó nedvesíthetőségét különösen felületaktív fémadalékok bejuttatásával érik el. Ebben a munkában a szilícium, magnézium, antimon, cink és réz adalékok hatását vizsgáltuk az 1 μm-ig terjedő Si frakciójú szilícium-karbid részecskék A7 minőségű folyékony alumíniummal történő asszimilációjára. A BYu port mechanikus keveréssel juttattuk az olvadékba 760±10°C olvadékhőmérsékleten. A bevezetett BU mennyisége a folyékony alumínium tömegének 0,5%-a volt.
Az antimon némileg rontja a bevitt BYu részecskék asszimilációját. Az asszimilációt javítják az alumíniummal eutektikus összetételű ötvözeteket képező elemek (B1, Zn, Cu). Úgy tűnik, hogy ez a hatás nem annyira az olvadék felületi feszültségével, mint inkább a SiO részecskék olvadék általi nedvesíthetőségével függ össze.
Az AL2, AL4 és AL4S alumíniumötvözetek kísérleti ömledékeinek sorozatát, amelyekbe pormódosítókat vittek be, az SE PO "Déli Gépgyártó Üzemében" végezték. Az olvasztás SAN-0.5 indukciós kemencében történt, rozsdamentes acél formákba öntéssel. Az AL4S ötvözet mikroszerkezete a módosítás előtt az alumínium a-szilárd oldatának durva dendritjéből és a(D!)+B1 eutektikus anyagból áll. Módosítás szilícium-karbiddal BS
lehetővé tette az a-szilárd oldat dendritjeinek jelentős finomítását és az eutektika finomságának növelését (1. és 2. ábra).
Az AL2 és AL4S ötvözetek mechanikai tulajdonságait a módosítás előtt és után a táblázat tartalmazza. 2.
Rizs. 1. AL4S ötvözet mikroszerkezete módosítás előtt, x150
Rizs. 2. ábra: AL4S ötvözet mikroszerkezete B1S módosítás után, x150
2. táblázat – Mechanikai tulajdonságok
Ötvözetminőség Öntési módszer A hőkezelés típusa<зВ, МПа аТ, МПа 8 , % НВ
AL2 Kokil T2 147 117 3,0 500
AL2 módosított 8Yu Kokil 157 123 3,5 520
AL4S Kokil T6 235 180 3,0 700
AL4S módosított 8Yu Kokil 247 194 3,4 720
Ebben a munkában a hőmérséklet hatását vizsgáltuk a T1C és B1C tűzálló részecskék asszimilációs fokára. Megállapítást nyert, hogy a porszemcsék AL4S olvadék általi asszimilációs foka élesen változik a hőmérséklettel. Minden esetben maximális asszimilációt figyeltek meg egy adott ötvözet bizonyos hőmérsékletén. Így a TiO részecskék maximális asszimilációja az olvadék hőmérsékletén érhető el
700 ...... 720 ° C, 680 ° C-on az abszorpció csökken. Nál nél
Ahogy a hőmérséklet 780...790 °C-ra emelkedik, a TIO asszimilációja 3......5-szeresére csökken, és a hőmérséklet további emelkedésével tovább csökken. Az asszimiláció hasonló függését az olvadékhőmérséklettől kaptuk a BU esetében, amelynek maximuma 770 °C. Az összes függőség jellegzetes vonása az asszimiláció éles csökkenése a kristályosodási intervallum kétfázisú tartományába való belépéskor.
A szilícium-karbid diszpergált részecskéinek egyenletes eloszlása az olvadékban keveréssel érhető el. A keverési idő növekedésével a diszpergált részecskék asszimilációs foka romlik. Ez azt jelzi, hogy az olvadék által kezdetben asszimilált részecskék ezt követően részben eltávolítódnak az olvadékból. Ez a jelenség feltehetően a centrifugális erők hatásával magyarázható, amelyek az idegen diszpergált részecskéket, jelen esetben a BS-t a tégely falához nyomják, majd az olvadék felszínére hozzák. Emiatt az olvasztás során a keverést nem folyamatosan végezték, hanem időszakonként újraindították, mielőtt a fém egyes részeit kiválogatták a kemencéből.
A sziluminok mechanikai tulajdonságait jelentősen befolyásolja a bevitt módosító szemcsemérete. Az AL2, AL4 és AL4S öntött ötvözetek mechanikai szilárdsága lineárisan növekszik a pormódosítók szemcseméretének csökkenésével.
Ennek eredményeként az elméleti és kísérleti
Kísérleti tanulmányok technológiai eljárásokat dolgoztak ki kiváló minőségű, por tűzálló részecskékkel módosított öntött alumíniumötvözetek előállítására.
Tanulmányok kimutatták, hogy ha diszpergált szilícium-karbid részecskéket viszünk be az AL2, AL4, AL4S alumíniumötvözetekbe, a sziluminok szerkezete módosul, az elsődleges és eutektikus szilícium összetörik és tömörebb formát vesz fel, a szilícium-oldat szemcsemérete Az alumínium csökken, ami a módosított ötvözetek szilárdsági jellemzőinek 5-7%-os növekedéséhez vezet.
Bibliográfia
1. Fridlyander I.N. Az alumínium és ötvözeteinek fémtudománya. - M.: Kohászat, 1983. -522 p.
2. Krusenko G.G. Alumínium a szilíciumban ötvözetek módosítása porított adalékokkal // Az eutektikus típusú ötvözetek szerkezetének kialakulásának szabályszerűségei című II. - Dnyipropetrovszk, 1982. - S. 137-138.
3. Mikhalenkov K.V. Titán-nitrid diszpergált részecskéit tartalmazó alumínium szerkezetének kialakulása // Öntési eljárások. - 2001. -№1.- S. 40-47.
4. Chernega D.F. Az olvadékban lévő diszpergált tűzálló részecskék hatása az alumínium és a szilumin kristályosodására // Öntödei termelés, 2002. - 12. sz. - S. 6-8.
2006. május 6-án érkezett
Az adott hatalom-kelet szerkezetére diszpergált tűzálló módosítók injektálása adott! lúg alumínium ötvözet 1v. Az alumíniumötvözetek technológiai módosítása az Al-Si-Mg rendszerben szilícium-karbid pormódosítóval szétesett.
Megadjuk a finom tűzálló módosítók hatását az öntödei alumíniumötvözetek szerkezetére és tulajdonságaira. Kidolgozzák az Al-Si-Mg rendszerű alumíniumötvözetek szilícium por módosító karbiddal történő módosításának technológiáját.
A normál kristályosítás során egyes ötvözetek durva, durva szemcsés makro- vagy mikroszerkezet képződése következtében az öntvényekben csökkent mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezt a hátrányt kiküszöböljük, ha az olvadékba öntés előtt speciálisan kiválasztott elemekből álló kis adalékokat, amelyeket módosító anyagoknak neveznek, adnak az olvadékba.
A módosítás (módosítás) olyan adalékanyagok folyékony fémbe való bejuttatásának művelete, amely az ötvözet kémiai összetételének jelentős megváltoztatása nélkül befolyásolja a kristályosodási folyamatokat, finomítja a szerkezetet és jelentősen növeli az öntött anyag tulajdonságait. A módosítók vagy finomíthatják a makroszemcsét vagy a mikrostruktúrát, vagy egyszerre befolyásolhatják mindkét jellemzőt. A módosítók közé tartoznak a fémekhez adott speciális adalékok is, amelyek a nem kívánt, alacsony olvadáspontú komponenseket tűzálló és kevésbé káros vegyületekké alakítják. A módosítás klasszikus példája a hipoeutektikus (maximum 9% Si) és eutektikus (10-14% Si) sziluminok módosítása nátrium-adalékanyagokkal 0,001-0,1% mennyiségben.
A módosítatlan sziluminok öntött szerkezete α-szilárd oldat dendritekből és eutektikumból (α + Si) áll, amelyben a szilícium durva, hegyes szerkezetű. Ezért ezek az ötvözetek alacsony tulajdonságokkal rendelkeznek, különösen a rugalmasságuk.
Kis nátrium-adalékok sziluminokba való bevitele jelentősen csökkenti a szilícium felszabadulását az eutektikumban, és vékonyabbá teszi az α-oldat dendrites ágait.
Ebben az esetben a mechanikai tulajdonságok jelentősen javulnak, a megmunkálhatóság és a hőkezelésre való hajlam javul. A nátriumot kiöntés előtt az olvadékba juttatják fémdarabok formájában vagy speciális nátriumsók segítségével, amelyekből a nátrium az olvadékban lévő sók alumíniummal való cserereakciói következtében a fémbe kerül.
Jelenleg erre a célra úgynevezett univerzális folyasztószereket használnak, amelyek egyszerre fejtenek ki finomító, gáztalanító és módosító hatást a fémen. Az alumíniumötvözetek olvasztásának technológiájának ismertetésekor részletesen megadjuk a folyasztószer-összetételeket és az alapvető feldolgozási paramétereket.
A módosításhoz szükséges nátrium mennyisége a szilumin szilíciumtartalmától függ: 8-10% Si-nál 0,01% Na szükséges, 11-13% Si-nál 0,017-0,025% Na. A Na túlzott mennyisége (0,1-0,2%) ellenjavallt, mivel ebben az esetben nem őrlés figyelhető meg, hanem éppen ellenkezőleg, a szerkezet eldurvulása (remodifikáció) és a tulajdonságok erősen romlanak.
A módosítás hatása a homokformákba öntés előtti expozíció során 15-20 percig, fémformákba öntéskor pedig 40-60 percig megmarad, mivel a nátrium hosszú expozíció alatt elpárolog. A módosítás gyakorlati ellenőrzése általában az öntött hengeres minta törésének megjelenésével valósul meg az öntvény vastagságának megfelelő szakaszon. A sima, finomszemcsés, szürkés-selymes törés jó módosulást jelez, míg a durva (láthatóan fényes szilíciumkristályokkal) törés az elégtelen módosulást jelzi. A legfeljebb 8% Si tartalmú sziluminek olyan fémformákba öntésekor, amelyek elősegítik a fém gyors kristályosodását, nátrium bevezetése nem szükséges (vagy kisebb mennyiségben kerül bevezetésre), mivel ilyen körülmények között a szerkezet finomszemcsés, és nem tartalmaz módosító.
A hipereutektikus sziluminokat (14-25% Si) foszfor-adalékanyagokkal (0,001-0,003%) módosítják, amelyek egyidejűleg őrlik az eutektikumban lévő szabad szilícium és szilícium elsődleges kibocsátását (α + Si). Az öntésnél azonban figyelembe kell venni, hogy a nátrium bizonyos negatív tulajdonságokat is kölcsönöz az olvadéknak. A módosítás az ötvözetek folyékonyságának csökkenését okozza (5-30%-kal). A nátrium növeli a sziluminok hajlamát a gáztelítettségre, kölcsönhatásba lép az olvadék és a penésznedvesség között, ami megnehezíti a sűrű öntvények előállítását. Az eutektikum kristályosodásának természetében bekövetkezett változás következtében a zsugorodás módosul. A módosítatlan eutektikus sziluminban a térfogati zsugorodás koncentrált héjak formájában, nátrium jelenlétében pedig finom szórt porozitás formájában nyilvánul meg, ami megnehezíti a sűrű öntvények előállítását. Ezért a gyakorlatban szükséges a minimálisan szükséges módosító mennyiség bejuttatása a sziluminokba.
Az ötvözetek elsődleges makroszemcséjének (makroszerkezetének) adalékanyagokkal való őrlésére példa a magnéziumötvözetek módosítása. Ezen ötvözetek szokásos módosítatlan öntvényszerkezete durva szemcsés, csökkentett (10-15%-kal) mechanikai tulajdonságokkal. Az ML3, ML4, ML5 és ML6 ötvözetek módosítása az ötvözet túlhevítésével, vas(III)-kloriddal vagy széntartalmú anyagokkal való kezeléssel történik. A leggyakoribb a módosítás széntartalmú adalékokkal - magnezit vagy kalcium-karbonát (kréta). Az ötvözet módosításakor krétát vagy márványt (krétát száraz por formájában és márványt finom morzsa formájában, a töltet tömegének 0,5-0,6% -a) vezetnek be a 750-760 °C-ra melegített olvadékba. csengővel két-három lépésben.°.
A hőmérséklet hatására a kréta vagy a márvány a reakciónak megfelelően lebomlik
CaCO 3 → CaO + CO 2
A felszabaduló CO2 a reakció során magnéziummal reagál
3Mg + CO 2 → MgO + Mg(C) .
Úgy gondolják, hogy a felszabaduló szén vagy magnézium-karbidok számos központból elősegítik a kristályosodást, ami a szemcsék finomodását eredményezi.
Más ötvözetek módosítószerekkel történő befolyásolásának gyakorlata azt mutatta, hogy az öntött primer szemcse őrlése miatti tulajdonságok növekedése csak akkor figyelhető meg, ha az ötvözet mikroszerkezetét egyidejűleg őrlik, mivel a mikroszerkezet alakja és komponenseinek száma nagymértékben meghatározza a szilárdságot. az anyag tulajdonságait. A módosítók hatása a tulajdonságaiktól és mennyiségüktől, a módosítandó ötvözetek típusától és az öntvény kristályosodási sebességétől függ. Például az ónbronzokba 0,01-0,1% cirkónium bevitele nagymértékben finomítja az ötvözet elsődleges szemcséit. 0,01-0,02% Zr mellett az ónbronzok mechanikai tulajdonságai észrevehetően megnőnek (BrOTs10-2 esetén θ b és δ 10-15%-kal nő). A módosítószer mennyiségének 0,05% fölé emelésével a makroszemcse erős őrlődése megmarad, azonban a mikrostruktúra durvulása következtében a tulajdonságok meredeken csökkennek. Ez a példa azt mutatja, hogy minden ötvözethez optimális mennyiségű módosító van, amely jótékony hatással lehet a tulajdonságokra, és az ezektől való bármilyen eltérés nem eredményezi a kívánt pozitív hatást.
A titán adalékok módosító hatása feldolgozott alumíniumötvözeteken, például duralumíniumon (D16) és másokon csak jelentős megszilárdulási sebességnél nyilvánul meg. Például a tömbök félig folyamatos öntésének normál megszilárdulási sebessége mellett a módosító titán adalékok finomítják az öntött szemcsét, de nem változtatják meg annak belső szerkezetét (a dendrites tengelyek vastagságát), és végső soron nem befolyásolják a mechanikai tulajdonságokat. Ennek ellenére azonban titán adalékot használnak, mivel a finomszemcsés öntvényszerkezet csökkenti az ötvözet hajlamát arra, hogy az öntés során repedések keletkezzenek. Ezek a példák azt mutatják, hogy a „módosítás” elnevezés nem értelmezhető az anyag tulajdonságainak általános növekedéseként. A módosítás az ötvözet jellegétől és az öntési körülményektől függően egy speciális intézkedés egy vagy másik kedvezőtlen tényező kiküszöbölésére.
A módosítószerek kis adalékainak különböző ötvözetek szerkezetére és tulajdonságaira gyakorolt hatásának egyenlőtlensége, valamint számos külső tényező hatása a módosítási folyamatra bizonyos mértékig megmagyarázza, hogy jelenleg nincs általánosan elfogadott egységes magyarázat a módosítók hatásáról. . Például a szilumin módosítására vonatkozó meglévő elméletek két fő csoportra oszthatók - a módosító megváltoztatja vagy a szilícium kristályok magképződését vagy fejlődését az eutektikában.
Az első csoport elméletei azt feltételezik, hogy a kristályosodás során az olvadékból felszabaduló szilíciummagok a felületükön, illetve az elsődleges alumíniumkristályok felületén lévő nátrium adszorpció következtében dezaktiválódnak. A második csoport elméletei figyelembe veszik a nátrium nagyon alacsony oldhatóságát alumíniumban és szilíciumban. Feltételezik, hogy emiatt a szilíciumkristályokat körülvevő folyadékrétegben az eutektikum megszilárdulása során a nátrium felhalmozódik, és így a túlhűtés következtében gátolja növekedésüket. Megállapítást nyert, hogy a módosított ötvözetben az eutektikum 14-33°-kal túlhűtött. Az eutektikus pont 11,7%-ról 13-15%-ra tolódik el. Azonban az eutektikum olvadáspontja melegítéskor a módosított és módosítatlan ötvözetben történő kristályosítás után ugyanaz. Ez arra utal, hogy valódi túlhűtés megy végbe, nem pedig az olvadáspont egyszerű csökkenése egy módosítószer hozzáadásával. Valójában a szilumin eutektika öntés és gyors hűtés közbeni őrlésének tényei azt mutatják, hogy ez csak a növekvő túlhűtés és a megnövekedett megszilárdulás következménye lehet, amelynél a szilícium diffúziója nagy távolságra lehetetlen. A túlhűtés miatt a kristályosodás nagyon gyorsan, sok centrumból megy végbe, ennek köszönhetően diszpergált szerkezet alakul ki.
Egyes esetekben úgy gondolják, hogy a nátrium csökkenti a felületi energiát és a határfelületi feszültséget az alumínium-szilícium határfelületen.
Az öntött szemcse módosulása (makró) azzal jár, hogy az olvadékban kristályosodás előtt vagy kristályosodáskor számos kristályosodási centrum képződik tűzálló magok formájában, amelyek a módosító kémiai vegyületeiből állnak ötvözetkomponensekkel, és hasonló szerkezeti rácsparaméterekkel rendelkeznek. a módosított ötvözet szerkezete.
