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

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 8. № 1-2. 2021 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 87 Указанные структурные изменения приводят к значительному повышению механических свойств сплавов, которые приведены в табл. 1. Таблица 1 Механические свойства сплавов, обработанных известным и новым способом Сплав Способ обработки Механические свойства σ в , МПа δ, % Al–15%Si 0,1% (масс.) фосфористой меди 150 2,2 новый способ 186 2,2 Al–20%Si 0,1% (масс.) фосфористой меди 168 1,5 новый способ 198 1,6 Al–30%Si 0,1% (масс.) фосфористой меди 75 0,7 новый способ 150 0,5 Al–40%Si 0,1% (масс.) фосфористой меди 20 0,2 новый способ 100 0,2 Al–50%Si 0,1% (масс.) фосфористой меди – – новый способ 79 0,1 Как следует из приведенных в табл. 1 данных, разработанный способ обработки расплава для заэвтектических сплавов Al–15÷50% Si имеет достаточно высокую эффективность. По сравнению со известным способом обработки расплава фосфористой медью, применение данного способа повышает предел прочности сплавов в 1,2–5 раз. Наибольший эффект достигается для сплавов, содержащих 30–50%Si. Разработанный способ модифицирования может быть использован при выплавке сплавов из заэвтектических силуминов, предназначенных для изготовления узлов и деталей двигателей внутреннего сгорания и других изделий. Известно, что регулируя условия кристаллизации, можно в широких пределах изменять структуру сплавов, например получать эвтектическую структуру в заэвтектических сплавах при высоких скоростях кристаллизации [7, 8]. Отмечается, что при этом резко увеличивается содержание водорода в сплавах. Учитывая, что водород при кристаллизации преимущественно растворяется в выделениях кремнистой фазы или концентрируется на межфазных границах, он оказывает существенное влияние на количество, размеры и форму частиц кремнистой фазы в силуминах [31]. При проведении данной работы было установлено, что сочетание наводороживания расплава с последующей его обработкой смесью (Cu 3 P + LiH + В), а затем кристаллизация с высокой скоростью (~ 10 2 ºС/с), позволяет усилить эффект модифицирования структуры сплавов алюминия с 15 и 20% кремния и резко повысить механические свойства слитков. После расплавления алюминия и растворения кремния расплав перегревали и проводили его обработку в атмосфере водяного пара в течение 10 минут, после чего вводили модифицирующую смесь (Cu 3 P + LiH + В). Кристаллизацию проводили методом имитации жидкой штамповки. Микроструктуру и механические свойства сплавов изучали на слитках диаметром 80 мм, приготовленных указанным способом. На рис. 3 показана микроструктура сплава Al–20%Si, приготовленного обычным способом и по разработанной технологии, в табл. 2 приведены механические свойства сплава Al–20%Si и литейного сплава марки АК18.