Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 364 УДК 669.715.046.516.2 ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ НА ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ СПЛАВА Al-11% Si В.К. АФАНАСЬЕВ, доктор техн. наук, профессор М.В. ПОПОВА, доктор техн. наук, профессор М.А. МАЛЮХ, соискатель (СибГИУ, г. Новокузнецк) Попова М.В. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: m.popova@rdtc.ru В работе представлены результаты исследований влияния комплексного легирования и скорости кристаллизации на температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) сплава Al-11%Si в интервале температур испытания 50–450 ºС. Установлено, что легирование магнием в количестве 2,5% приводит к снижению ТКЛР сплава Al-11% Si в низко- и высокотемпературном интервалах испытания. При подборе легирующего комплекса выбирали металлы с ТКЛР меньшим, чем у алюминия. Последующее легирование такими элементами, как Be, Cu, Zr способствует дальнейшему уменьшению величины ТКЛР в низкотемпературном интервале испытания. Показано, что наиболее значительное снижение значений ТКЛР наблюдается при введении меди в сплав Al-11%Si-2,5%Mg-0,1%Be в случае кристаллизации сплава со скоростью ~ 20 ºС/с. Установлено, что комплексное легирование обеспечивает снижение средних значений ТКЛР в интервале 50–150 ºС с 19,5 до 18,8·10 -6 К -1 . Ключевые слова: алюминий, сплавы алюминий-кремний, температурный коэффициент линейного расширения, кристаллизация, легирование. Введение Современные отрасли промышленности, прежде всего точное приборостроение и авиастроение, испытывают потребность в легких материалах, имеющих малый удельный вес в сочетании с низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР,  ), поскольку это обеспечивает большую весовую отдачу материала и малую изменяемость размеров деталей [1]. Среди всех легких сплавов, которые могут иметь низкие значения ТКЛР, особое место занимают сплавы алюминия с кремнием. Это объясняется тем, что кремний имеет малую плотность и его ТКЛР много меньше, чем у других легирующих элементов (  20-300 = 2,4∙10 -6 К -1 ) [2, 3]. С целью улучшения физико-механических свойств в силумины вводят легирующие элементы. В этом отношении сплавы системы Al-Si-Mg представляют интерес для исследователей, так как кремний и магний имеют удельный вес меньше, чем у алюминия в 1,2 и 1,5 раза соответственно [4]. Магний повышает прочностные свойства алюминия, особенно после пластической деформации, и увеличивает восприимчивость к упрочняющей термической обработке [5-8]. Однако магний имеет ТКЛР выше, чем у алюминия, в связи с чем его редко используют в качестве легирующего элемента в сплавах специального назначения [9, 10]. Проведенные нами ранее исследования позволили установить, что при введении магния совместно с кремнием ТКЛР сплавов не только не увеличивается, но наблюдается его