Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 365 уменьшение. Так, введение больших количеств Mg (5÷30 %) в сплав Al-11% Si приводит к снижению теплового расширения в средне- и высокотемпературном интервале испытания. Однако для приборостроения, обслуживающего, среди прочих, такие наукоемкие отрасли машиностроения как космическая и авиационная техника, рабочим интервалом температур является низкотемпературный интервал [11]. В связи с этим, целью настоящей работы являлось исследование возможности уменьшения ТКЛР сплава Al-11% Si за счет комплексного воздействия, предусматривающего введение магния и последующее легирование элементами, ТКЛР которых меньше, чем у алюминия, такими как бериллий, медь, цирконий (в интервале 0–200 ºС  Be = 12,0∙10 -6 К -1 ,  Cu = 16,1∙10 -6 К -1 ,  Zr = 5,9∙10 -6 К -1 ). Учитывались также условия приготовления сплавов, а именно – скорость кристаллизации. Методика экспериментального исследования Для исследования вышеуказанных параметров осуществляли выплавку сплавов в закрытой лабораторной печи сопротивления в алундовом тигле. После расплавления алюминия вводили Si и Mg, затем в расплав поэтапно добавляли такие легирующие элементы, как Be, Cu, Zr. В ходе экспериментов варьировали количество компонентов. После растворения легирующих элементов проводили заливку металла с разной скоростью кристаллизации: в алюминиевый кокиль (~ 20 ºС/с) и между двумя медными плитами – имитация жидкой штамповки (~ 100 ºС/с). Из полученных слитков изготавливали образцы для дилатометрического исследования. ТКЛР определяли с помощью дифференциального оптического фоторегистрирующего дилатометра системы Шевенара в интервале температур испытания 50–450 ºС, погрешность определения составляла ± 0,1 · 10 -6 К -1 . Результаты и обсуждение Ранее нами было установлено [2, 12], что способ кристаллизации сплава имеет большое значение, так как скорость охлаждения при кристаллизации определяет степень пересыщения твердого раствора легирующих элементов в алюминии. В связи с этим было изучено влияние скорости охлаждения на тепловое расширение сплава Al-11%Si-2,5% Mg, легированного различными элементами. Выбор легирующих элементов и их содержание в сплаве были определены на основании ранее выявленных авторами закономерностей [3]. Результаты исследования влияния легирования на тепловое расширение сплава Al- 11%Si-2,5%Mg, залитого в кокиль, представлены на рис.1. Из представленных данных видно, что добавка 0,1% Be способствует снижению ТКЛР в низкотемпературном интервале испытания. Введение в легирующий комплекс 4% Сu дает значительное уменьшение теплового расширения сплава Al-11%Si-2,5%Mg-0,1%Be во всем интервале испытания. Последующая присадка 0,5 % Zr дополнительно снижает ТКЛР в высокотемпературном интервале испытания. Установлено, что максимальное снижение ТКЛР сплава Al-11%Si в низко- и среднетемпературном интервалах испытаний (50–300 ºС) наблюдается после совместного легирования магнием, бериллием и медью в указанных количествах (см. рис. 1).