Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

OBRABOTKAMETALLOV № 3 (76) 2017 53 MATERIAL SCIENCE одной плавки составляла 500 г. Масса загружае- мого металла и масса порошков для модифици- рования измерялась с помощью аналитических весов Shinko HJR-620CE с точностью до 0,01 г. После плавления силумина тигель извлекался из печи, производилась очистка зеркала расплава от окисной пленки и затем вводился модификатор. Количество вводимого модификатора составля- ло 0,1 масс. %. После введения модификатора расплав выдерживался в печи при температуре 800  С в течение 10, 60, 120 мин. Разливка про- изводилась со скоростью 0,06…0,09 л/с. Для каждого времени выдержки проводилось по три плавки для накопления статистики. Гранулометрический анализ нанодисперс- ных порошков W проводили методом лазер- ной дифракции (анализатор частиц SALD-7101 ). Химический и фазовый состав нанопорошка вольфрама исследовали методами оптико-эмис- сионной спектрометрии ( PMI-MASTER Sort ) и рентгенофазового анализа ( XRD-7000S ). Хими- ческий анализ силуминов определялся по сред- нему значению пяти измерений. Перед измере- нием поверхность образцов фрезеровалась на глубину 5 мм. Погрешность измерения прибора составляла 0,01 %. Для металлографического анализа структу- ры применяли оптические микроскопы МИМ- 8М, ZEISS AXIO Observer.A1m со встроенной фотокамерой и ZEISS Axiovert 40 MAT. Изме- рение расстояния параметров микроструктуры осуществлялось с помощью программы анализа структур фирмы Carl ZEISS. Для проведения испытаний применялся ма- ятниковый копер марки 2130КМ-0,3 с макси- мальным запасом энергии маятника 300 Дж. Объектами исследований служили стандартные образцы Шарпи размерами 55×10×10 без над- реза (ГОСТ 9454–78). Количество образцов со- ставляло 4…6 для каждой серии испытаний. Результаты и обсуждение Результаты проведенного эксперимента по- казали, что после проведения плавки и выдерж- ки расплава с порошком в течение 10 мин в печи при 800 ºС на стенках тигля после заливки рас- плава остается 25…30 % порошка. Увеличение времени выдержки тигля с нанопорошком, вве- денным в расплав в печи до 60 мин, приводит к тому, что количество порошка, остающегося в тигле после разливки, сокращается до 10…15 %. При увеличении времени выдержки до 120 мин на стенках тигля порошка не остается. Исследования показали, что по составу поро- шок, оставшийся на стенках тигля после плав- ки, отличается от исходного. По данным XRD, исходный порошок вольфрама содержит метал- лический вольфрам (85 % по объему) и оксид вольфрама W 3 O (15 % по объему) (рис. 2, a ). По данным XRD, порошок, оставшийся в тигле после плавки, состоит из остатков металличе- ского W и его оксидов различной модификации (WO 3 , W 3 O) (рис. 2, б ). После плавки объемная доля металлического W составляет 72 % по объе- му, W 3 O – 8 % по объему и WO 3 – 20 % по объему. Рис. 1. Наночастицы на поверхности частиц W ( а ) и гистограмма распределения наночастиц по размерам ( б ) Fig. 1. Nanoparticles on the surface of tungsten particles ( а ) and the histogram of size distribution of nanoparticles ( б ) а б