Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 64 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ кристаллов первичного кремния (КПК) и нали- чием грубой эвтектики. Важнейшим методом повышения свойств сплавов Al-Si является легирование. Известно, что помимо основных легирующих элементов на структуру и свойства сплавов оказывают вли- яние примеси, попадающие в расплав на различ- ных стадиях их получения. Имеется много на- учных публикаций, подтверждающих активное участие водорода в формировании структуры и технологических свойств алюминиевых спла- вов, получаемых различными способами [2–6]. Водород взаимодействует с алюминиевыми сплавами на всех этапах их выплавки [7]. Авто- рами [8] отмечается, что алюминий насыщается водородом в процессе электролиза криолито- глиноземного расплава, осаждаясь вместе с ме- таллом на катоде. Содержание водорода зависит от чистоты и вида шихты, а также условий ее хранения. Степень наводороживания расплава зависит от влажности атмосферы печи, от пло- щади зеркала расплава, а также от температуры и времени выплавки сплава. Один из источников попадания водорода в расплав – печная атмос- фера. Кроме того, водород попадает в расплав из атмосферы печи за счет адсорбционных процес- сов, которые можно регулировать изменением площади зеркала расплава путем оптимально- го выбора плавильной печи. Большое значение имеет содержание воды в солях, применяемых для модифицирования, и влажность форм, в ко- торые осуществляется заливка [9]. Исследования многих авторов показывают, что водород оказывает значительное влияние на развитие пористости и за счет этого может снижать механические свойства [10, 11]. Од- нако необходимо понимать, что механические свойства снижает только водород, перешедший в молекулярную форму, а атомарный диффузи- онно-подвижный водород не вызывает образо- вания пористости. Есть сведения о возможности упрочнения сплавов за счет увеличения содер- жания в них водорода [12, 13]. В публикациях неоднократно отмечается, что важное значение имеют условия кристаллиза- ции сплавов Al-Si. В работах [14–17] убедитель- но показано, что высокие скорости кристаллиза- ции способствуют улучшению микроструктуры и благоприятно влияют на физико-механические свойства исследуемых сплавов. Кроме того, алюминиевые сплавы, полученные с высокими скоростями кристаллизации, могут быть исполь- зованы в качестве сплавов – накопителей водо- рода [18]. Обзор публикаций по проблеме исследова- ния позволяет утверждать, что водород может оказывать значительное влияние на механиче- ские и физические свойства сплавов системы Al-Si, однако его использование для повышения свойств сплавов, содержащих более 15 %Si, из- учено недостаточно. В частности, имеется мало сведений о влиянии пластической деформации на свойства высококремнистых силуминов, в основном проводятся исследования режимов де- формации и свойств деформированных сплавов околоэвтектического состава, дополнительно легированных медью, магнием, титаном, цирко- нием [19–21]. Для обеспечения необходимого комплекса свойств нами ранее были разработаны много- численные способы модифицирования сплавов системы Al-Si водородосодержащими веще- ствами [22, 23], однако не было показано, как эти способы влияют на способность к пластиче- ской деформации сплавов алюминия с 15…30 % кремния. Цель настоящего исследования – создание технологичного способа обработки расплава, предусматривающего увеличение содержания водорода, для модифицирования структуры в литом состоянии и получения деформирован- ных сплавов Al – 15…30 % Si с улучшенными свойствами. Методика исследований Для выплавки сплавов использовали техни- чески чистые металлы и лигатуры. Для приго- товления сплавов применяли закрытые лабора- торные печи типа СШОЛ и печи шахтного типа с нагревателями из карбида кремния. В зависимости от назначения вес плавки составлял 0,5…5 кг. Рабочие температуры – от 600 до 1400 °С. Для устранения действия побочных факторов при температурах распла- ва выше 750…800 °С использовали алундовые тигли. Для изменения структуры и свойств отливок использовали различные виды обработки рас- плава, в том числе проводили наводороживание