Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 108 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ свойств доэвтектических силуминов, но и улуч- шает их жидкотекучесть при большей длитель- ности сохранения эффекта модифицирования [2, 3]. Наиболее эффективным модификатором первичных кристаллов кремния является фос- фор, который вводят в расплав либо в чистом виде, либо в виде сплавов, различных соедине- ний и смесей [4–6]. Об измельчении структуры силуминов тугоплавкими частицами соедине- ний переходных металлов, прежде всего, титана и циркония, сообщается во многих работах [7– 9]. Разработаны и более сложные комплексные модификаторы на основе системы Al-P-Ti-iC с добавкой Nd [10] и оксида лантана [11], позво- ляющие существенно улучшить механические свойства заэвтектических силуминов. Многие исследователи уделяют особое вни- мание влиянию газов на процесс модифициро- вания сплавов Al-Si. В работах [12, 13] показано, что эффективным модификатором силуминов, оказывающим положительное влияние на их микроструктуру и свойства, является водород. Установлено [14–16], что обработка расплава силуминов водородом не только модифицирует их структуру, улучшая механические свойства, но и влияет на их тепловое расширение. Таким образом, величина температурного коэффициен- та линейного расширения (ТКЛР, a) силуминов, так же как и механические свойства, во многом определяется параметрами их микрострукту- ры. Весьма важно, что положительный эффект обработки зависит от правильного выбора спо- соба введения водорода в расплав, а также от длительности и температуры наводороживания. Однако вопрос о влиянии режимов и способов наводороживания на количественные параметры микроструктуры силуминов и их ТКЛР остается слабо изученным. В настоящей работе исследовано влияние различных способов и режимов обработки рас- плава, предусматривающей наводороживание, на параметры микроструктуры и температурный коэффициент линейного расширения силуминов с содержанием кремния 3…15 %. Материалы и методика экспериментальных исследований В качестве объекта исследования были вы- браны двойные сплавы Al –(3…15) % Si. В рас- плав алюминия вводили кристаллический крем- ний в количестве 3, 5, 7, 11 и 15 %. Затем расплав подвергали наводороживанию влажными асбе- стовыми тампонами. Дополнительно исполь- зовали следующие виды обработки: продувка расплава Al-5 % Si подогретым или горячим воз- духом при температуре 900 °С в течение 30 мин или кипячение его в щелочном растворе (KOH); для сплава Al-11 % Si – продувка шихтового кремния воздухом при температуре 1100 ºС в те- чение 30 мин. Для сплава Al-15 % Si продувку расплава водородом, получаемым при взаимо- действии алюминия и щелочи NaOH, проводили по четырем режимам: при температуре 860 ºС в течение 1 и 5 мин и при температуре 900 ºС в те- чение 10 и 20 мин. Сплавы заливали в холодный металлический кокиль. Из полученных слитков вырезали образцы для металлографического и дилатометрического анализа. Металлографические исследования проводили с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX51 с программным обеспечением компании СИАМС в диапазоне увеличений 100–1000 и ми- кроскопа Carl Zeiss EVO50 XVP с микроанализа- тором EDS X-Act при ускоряющем напряжении 20 кВ. Температурный коэффициент линейного расширения определяли с помощью фотореги- стрирующего оптического дилатометра системы Шевенара. Содержание атомарного водорода определяли на лабораторной установке В-1 ме- тодом нагрева образца в токе инертного газа-но- сителя (аргона). Результаты исследования и их обсуждение На первом этапе изучено влияние обработ- ки расплава влажными асбестовыми тампонами на содержание водорода и параметры микро- структуры силуминов с содержанием кремния от 3 до 15 %. В результате обработки расплава указанным способом наблюдается увеличение содержания водорода, находящегося в твердом растворе (табл. 1), что оказывает модифициру- ющее влияние на микроструктуру силуминов. Влияние наводороживания на морфологию и размеры структурных составляющих оценива- ли по результатам металлографического анализа исследованных сплавов. Количественный металлографический ана- лиз наводороженных малокремнистых силуми- нов Al-3 % Si и Al-5 % Si показал, что обработка