Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 1

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 1. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 113 ниже, а механические свойства – выше, чем при комнатной температуре. Таким образом, Al– Si-сплавы – самая удачная основа для разработки «летающих материалов». Медь, также как и кремний, является важнейшим легирующим элементом алюминия. Сплавы системы Al–Si–Cu широко применяются в машиностроении как конструкционные материалы и их свойства постоянно повышаются [7]. Ранее авторским коллективом [8] подробно изучались сплавы Al–Cu, чтобы определить возможность использования Cu в новых композициях легких сплавов с контролируемым тепловым расширением. Большой предшествующий опыт изучения теплового расширения сплавов Al–Si и Al– Cu позволяет утверждать, что они могут иметь широкий спектр ТКЛР (от 22 до 11·10 -6 К -1 ), величина которого, в первую очередь, определяется содержанием легирующих элементов [9]. Кроме того, важное значение имеют условия получения сплавов, например, скорость кристаллизации. По данным многих исследователей быстрое охлаждение расплава, а также высокие скорости охлаждения алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации способствуют улучшению параметров микроструктуры и благоприятно влияют на физико- механические свойства, в том числе и на ТКЛР[10-13]. Поэтому, целью настоящей работы являлось исследование возможности уменьшения ТКЛР алюминиевых сплавов за счет совместного легирования элементами, ТКЛР которых меньше, чем у алюминия, такими как кремний и медь (α Si = 2,4·10 -6 К -1 ,  Cu = 16,1∙10 -6 К -1 ). Учитывались также условия приготовления сплавов, а именно – скорость кристаллизации. Методика экспериментального исследования Сплавы готовили в лабораторных условиях в печах с силитовыми нагревателями, исключающими наведение магнитного поля, с соблюдением всех правил подготовки шихты и ведения плавки. Легирующие добавки вводили в виде металлов и лигатур. 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). Высокая скорость кристаллизации применялась с целью фиксации пересыщенного твердого раствора водорода в Al, так как, согласно [14–16], в жидком Al при температуре кристаллизации содержание водорода гораздо больше, чем в твердом. Кроме того, при высоких скоростях кристаллизации силуминов происходит измельчение в их структуре кристаллов первичного и эвтектического кремния, а также частиц CuAl 2 . При этом улучшается технологичность сплавов, т.к. предельная степень деформации до разрушения при нагреве силуминов определяется их микроструктурой, в первую очередь, количеством и размерами кристаллов первичного кремния, а также дисперсностью эвтектики [17]. 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 . Особенности теплового расширения силуминов, закристаллизованных с различной скоростью, изучали, сравнивая с алюминием А7, полученным по общепринятой технологии – заливкой в алюминиевый кокиль [18, 19]. Результаты и обсуждение Авторами исследованы сплавы алюминия, содержащие от 1 до 50% Si, залитые с разной скоростью кристаллизации. Результаты определения ТКЛР сплавов приведены в