Actual Problems in Machine Building 2020 Vol. 7 No. 1-2

Actual Problems in Machine Building. Vol. 7. N 1-2. 2020 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 106 [5, 6]. Изучение ТКЛР двойных сплавов Al–Si и Al–Cu показало, что он может изменяться в широком диапазоне, величина которого, прежде всего, определяется содержанием легирующих элементов, а также технологическими факторами, такими как способ обработки расплава [7–10]. И кремний, и медь значительно снижают ТКЛР алюминиевых сплавов, если их содержание многократно превышает равновесную растворимость в алюминии [11–13]. Введение меди и магния в сплавы Al–Si способствует их упрочнению при термической обработке за счет образования интерметаллидных фаз, что значительно повышает механические свойства силуминов [14–16]. Значительный объем литературных источников содержит результаты исследований структуры и механических свойств двойных и тройных сплавов на основе алюминия [17 – 19]. Интересные результаты получены при изучении процессов неравновесной кристаллизации, позволяющей улучшить параметры структуры и свойства тройных сплавов Al–Si–Cu [20 – 22]. Однако в научной литературе встречается гораздо меньше сведений о влиянии большого содержания кремния и меди на тепловое расширение алюминиевых сплавов [23, 24]. В основном, исследования посвящены изучению их влияния на теплопроводность и на коэффициент теплопередачи [25 – 27]. В связи с этим, целью настоящей работы являлось изучение микроструктуры и ТКЛР сплавов системы Al–Si–Cu, содержащих медь в количествах 15÷50%. Методика экспериментального исследования Выплавку сплавов проводили в печи шахтного типа в алундовом тигле. В качестве шихты использовали алюминий марки А7, кремний Кр0 и медь марки М1. После расплавления шихтового алюминия в него вводили кремний в количестве 30 % и 40 % и медь в количестве 15, 20, 40 и 50 %. Расплав заливали в алюминиевый кокиль (t зал. = 1200 о С). Из полученных слитков изготавливали образцы для дилатометрического и металлографического исследований. Изучение теплового расширения осуществляли на дифференциальном оптическом фоторегистрирующем дилатометре системы Шевенара в интервале температур испытания 50 – 450 ºС, погрешность определения составляла ± 0,1 · 10 -6 К -1 . Изучение микроструктуры проводили с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-5 (увеличение 200÷1000 крат). Электронно-микроскопические исследования и рентгеноспектральный микроанализ были проведены с помощью растрового электронного микроскопа Carl Zeiss AG - EVO 50 Series . Результаты и их обсуждение. При изучении микроструктуры сплавов Al-30%Si-Cu было установлено, что при содержании меди в количестве 20÷40 %, в их структуре наблюдаются крупные кристаллы кремнистой фазы пластинчатой формы (рис. 1 а, б, в ), между которыми располагается сильно травящаяся эвтектика (α+Si+CuAl 2 ). Выявлено, что у сплавов с содержанием 40 % меди, кристаллы кремнистой фазы не имеют четкой огранки. Структура сплавов Al-40%Si-Cu характеризуется крупными пластинчатыми кристаллами кремнистой фазы. Причем, с увеличением содержания меди до 50%, уменьшается объемная доля эвтектики (рис. 1 г, д, е ).