Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (76) 2017 52 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ около 12 % кремния и при комнатной темпера- туры состоят из эвтектики – смеси твердого рас- твора алюминия с содержанием Si до 1,65 % и кристаллов чистого кремния. Такой фазовый со- став эвтектических силуминов в твердом состо- янии обусловливает их невысокие механические свойства. Невысокие механические свойства эвтектических силуминов ограничивают сферу применения этого материала. Повысить меха- нические характеристики силуминов можно за счет [1–4]: 1) изменения морфологии и уменьшения раз- меров кристаллов первичного и эвтектического кремния; 2) измельчения структурных компонентов сплава, включая нерастворимые в матрице ин- терметаллиды, преимущественно на основе же- леза; 3) подавления дендритной кристаллизации путем диспергирования и превращения дендри- тов твердого раствора в равноосные кристаллы; 4) модифицирования добавками различных ультрадисперсных порошков [4–10]. Одним из эффективных путей реализации данных механизмов является увеличение числа зародышей в процессе кристаллизации путем модифицирования силуминов. Распространен- ным методом, оказывающим влияние на равно- мерное формирование микроструктуры и по- вышение прочностных свойств Al-Si сплавов, является модифицирование ультра- и наноди- сперсными частицами различного химического состава. Основными используемыми нанораз- мерными модификаторами для силуминов яв- ляются порошки оксидов и карбидов металлов. Они обладают высокой температурой плавле- ния и высокой инертностью, что позволяет им не растворяться в расплаве и служить центрами кристаллизации. Подобным образом действуют и частицы тугоплавких металлов (W, Ti, Mo и др.). При введении частиц порошка в расплав необходимо для достижения эффекта модифи- цирования обеспечить их смачиваемость. Действие частиц химических соединений от- личается от действия чистых металлов. Метал- лы порошков (Ti, Mo, Cr, Sb etc.) хорошо взаимо- действуют с расплавом силумина [5–9]. Согласно диаграмме состояния Al-W раство- римость W в твердом растворе α-Al составляет 0,16...0,20 масс. % [10]. Поэтому введенные в расплав частицы нанодисперсного порошка W в количестве до 0,5 масс. % будут полностью рас- творяться в твердом растворе α-Al. В процессе формирования структуры силуминов тугоплав- кие частицы вольфрама, являющиеся дополни- тельными центрами кристаллизации, будут вли- ять на измельчение структурных составляющих отливок [11–15]. Настоящая работа направлена на исследо- вание влияния времени выдержки расплава силумина с модифицирующим нанопорошком вольфрама на микроструктуру и свойства эвтек- тического силумина марки АК12(Al-12%Si). Методика экспериментального исследования В качестве материала исследования был вы- бран силумин марки АК12. Для плавки в каче- стве шихты использовали чушковый силумин с металлургического завода с химическим соста- вом по ГОСТ 1583-93 (табл. 1). Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав сплава марки АК 12 (масс. %) Chemical composition of Al-12%Si alloy (mass. %) Si Fe Cu Mn Zn Ti Mg Ca Pb Ni 11,2 0,44 0,29 0,28 0,08 0,04 0,05 0,04 0,01 0,03 Для его модифицирования применялся по- рошок вольфрама, полученный электровзрыв- ным способом со средним размером частиц 240…380 нм и площадью удельной поверхности 1,7…2,4 м 2 /г. Средний размер частиц W составляет d av = 1,32 мкм. На поверхности частиц W присут- ствуют наночастицы, средний размер которых составляет d av = 0,07 мкм (рис. 1). Плавка силуминов осуществлялась в муфель- ной печи. Для форсирования плавки сначала нагревалась печь до 800  С, затем в печь поме- щался стальной тигель с порцией шихты. Масса