Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 45 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Одним из наиболее эффективных приемов, повышающих технологическую пластичность кремниевых сплавов, является обработки рас- плава смесью карбонатов кальция и магния (доломитом). Согласно этому способу выплав- ка сплава Si – 49% Al предусматривала перво- начальную обработку алюминиевого расплава твердым доломитом и последующее введение кремния по частям. Температура обработки и выстаивания не превышала 950 °С. Это одно из преимуществ разработанного способа обработки расплава, тогда как для других условий требуют- ся алундовые тигли и повышение температуры расплава до 1150 °С. В последующем расплав после полного растворения кремния и выстаива- ния в течение 15–20 мин разливался в различные формы для изменения скорости кристаллизации. Имитация литья в земляную форму предусма- тривала охлаждение жидкости на асбесте, а ими- тация жидкой штамповки предусматривала бы- струю кристаллизацию между двумя стальными плитами. Дилатометрические образцы заливали в алюминиевый кокиль. ТКЛР определяли с по- мощью дифференциального оптического дила- тометра системы Шевенара по методике, под- робно описанной в [4]. При таких условиях приготовления продукты дегазации доломита довольно сильно насыщают расплав водородом. Как показал анализ микро- структуры, содержание водорода, определяемое методом вакуумной экстракции, находилось в соответствии со степенью частичного разло- жения кремнистой фазы. Наибольшее разложе- ние кремнистой фазы наблюдалось в образцах, охлаждавшихся на асбесте, при этом содержа- ние водорода составляло [H] = 5,4 см 3 /100 г ме- талла. При жидкой штамповке содержание водо- рода было меньше, а монолитность выделений кремнистой фазы больше при наименьшем их размере. При заливке в стальной кокиль объем- ная доля эвтектики меньше, а размер выделений кремнистой фазы больше. Количество водорода составляло для отдельно отлитых образцов, за- литых в стальной кокиль и с имитацией жидкой штамповки, 1,68, 2,75 и 3,40 см 3 /100 г металла соответственно. Следовательно, чем выше содержание водо- рода, тем в большей степени наблюдается раз- ложение кремнистой фазы. Это позволило уста- новить четкую связь между микроструктурой и величиной ТКЛР. Разложение кремнистой фазы и увеличение количества водорода сдвигают аномалию линейного расширения по температу- ре вправо. Большим преимуществом кремниевых спла- вов, обработанных доломитом, является их по- вышенная чувствительность к термической об- работке. Проведено изучение поведения сплава Т а б л и ц а 1 Температурный коэффициент линейного расширения кремния и алюминия [9] t , °С α или , α 0 –6 град –1 t , °С α или α, 10 –6 град –1 кремний – 233 – 0,05 – 3 2,27 – 203 – 0,59 27 2,33 – 173 – 0,31 20–500 2,40 – 113 – 0,65 500 3,00 – 83 1,28 1000 3,30 алюминий –250... –160 9,10 200 24,55 –190 ... 0 18,00 300 25,54 –100 ... 20 19,50 400 26,53 0 22,58 500 27,52 100 23,57 600 28,50