Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 8. № 1-2. 2021 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 85 машиностроении заэвтектические силумины широко используют для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания автомобилей методами фасонного литья или жидкой штамповки, а также в точном приборостроении для изготовления деталей приборов, от которых требуется малая изменяемость размеров в широком диапазоне температур [5–9]. Применение же таких сплавов для изготовления деталей методами обработки давлением затруднено из-за образования в их структуре грубых кристаллов первичного кремния (КПК), резко снижающих технологическую пластичность и эксплуатационные свойства силуминов [10, 11]. С целью улучшения структурных характеристик проводят модифицирующую обработку расплава силуминов. Введение веществ-модификаторов изменяет термодинамику процесса кристаллизации сплавов таким образом, что обеспечивает измельчение кристаллов первичного и эвтектического кремния. По мнению авторов [12], по механизму воздействия на кристаллизацию расплава все модификаторы можно условно разделить на два класса: зародышевого и поверхностно-активного действия. К настоящему времени разработано множество способов модифицирования сплавов алюминия с кремнием, в которых для улучшения структуры и механических свойств в расплав вводят соединения щелочных и щелочно-земельных металлов, наноразмерные частицы тугоплавких металлов, а также применяют смеси, включающие модификаторы как зародышевого, так и поверхностно- активного действия [13–22]. В работах [23–25] показано, что эффект модифицирования усиливается в случае применения высоких скоростей кристаллизации. Однако большинство составов модификаторов разработаны для силуминов доэвтектического состава, т.к. для заэвтектических сплавов задача модифицирования структуры усложняется тем, что необходимо добиться диспергирования кристаллов не только эвтектического, но и первичного кремния. Поэтому для них используют различные комплексные модификаторы, в состав которых, как правило, входит фосфористая медь [13, 14, 16, 26]. Но подбор других компонентов модифицирующих смесей, а также их количество и температурно-временные условия обработки расплава зависят от конкретного состава сплавов [12, 26]. Поэтому разработка способов модифицирования высококремнистых сплавов системы Al-Si по- прежнему является актуальной задачей. В связи с этим, целью настоящей работы являлось изучение структуры и механических свойств сплавов алюминия с 15÷50% кремния после модифицирования их смесью фосфористой меди, гидрида лития и бора. Методика экспериментального исследования Сплавы выплавляли в закрытой лабораторной печи сопротивления СШОЛ. После расплавления алюминия А7 вводили кремний Кр0. Затем осуществляли обработку расплава комплексным модификатором (Cu 3 P + LiH + В) в количестве 0,20–0,35% от массы расплава в течение 5–15 минут при температуре 800 – 1100ºС. Для сплавов с 15 и 20% кремния обработку модифицирующей смесью совмещали с дополнительным наводороживанием расплава по методике, приведенной в [27]. Использовали два вида кристаллизации: в алюминиевый кокиль (скорость охлаждения ~ 20 ºС/с) и между двумя массивными медными плитами – имитация жидкой штамповки (скорость охлаждения ~ 100 ºС/с). Из полученных слитков изготавливали образцы для металлографического анализа и определения механических свойств. Изучение микроструктуры сплавов осуществляли с помощью оптического микроскопа OPTON. Прочность и пластичность сплавов определяли при испытаниях на одноосное растяжение [28]. Статистическую обработку результатов механических испытаний проводили по известным методикам проверки статистических