Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 446 низкого ТКЛР при обычных температурах эксплуатации, за счет изменения содержания элементов внедрения, без введения традиционных легирующих элементов [4]. Изменить содержание элементов внедрения в твердом алюминии можно обработкой его расплава водородосодержащими веществами. Среди веществ, увеличивающих содержание водорода в алюминии, большой интерес вызывают соединения металлов с высоким сродством к водороду, а именно смесь карбонатов кальция и магния. Ранее авторами установлено, что применение такой смеси для модифицирования алюминия и его сплавов существенно улучшает их физико-механические свойства [5]. Карбонаты кальция и магния использовали для обработки расплава в виде природного минерала – доломита. Эффективность обработки расплава во многом зависит от условий кристаллизации. Экспериментально нами было установлено, что температура заливки алюминиевых сплавов влияет на характер изменения их ТКЛР. В связи с этим в данной работе были исследованы такие параметры выплавки алюминия А7, как способ кристаллизации и температура заливки. Поскольку эффективность обработки расплава доломитом существенно зависит от перечисленных параметров, главным было определение оптимального их сочетания, позволяющего получить стабильное снижение ТКЛР алюминия, в том числе и после термической обработки. Методика экспериментального исследования Для исследования вышеуказанных параметров осуществляли выплавку сплава в закрытой лабораторной печи сопротивления в алундовом тигле. После расплавления алюминия расплав обрабатывали смесью карбоната кальция и карбоната магния, взятых в равном соотношении в количестве 1-7 % от массы расплава. Обработку проводили в течение 3-15 минут при температуре, на 50-250 ºС превышающей температуру плавления алюминия (710-910 ºС). По окончании обработки с поверхности удаляли шлак и проводили заливку в алюминиевый кокиль со следующих температур: 860, 820, 780, 740 и 670 о С соответственно. Из полученных слитков изготавливали образцы для дилатометрического исследования. Для определения воздействия термообработки на ТКЛР образцы подвергали старению в интервале 200-300 о С в течение 1, 10 и 20 часов. ТКЛР определяли с помощью дифференциального оптического фоторегистрирующего дилатометра системы Шевенара. Результаты и обсуждение Ранее нами уже отмечалось [4], что способ кристаллизации имеет большое значение, так как скорость охлаждения при кристаллизации сплава определяет степень пересыщения твердого раствора водорода в алюминии. В связи с этим было изучено влияние скорости охлаждения на тепловое расширение алюминия, обработанного доломитом (рис. 1). Использование способов кристаллизации, предусматривающих более высокие скорости охлаждения расплава (имитация жидкой штамповки и литье в алюминиевый кокиль) наиболее существенно снижают ТКЛР алюминия, по сравнению с более медленным охлаждением на асбесте. Дальнейшие исследования проводили на образцах, залитых в алюминиевый кокиль. Результаты исследования влияния температуры заливки на величину ТКЛР алюминия А7 приведены на рис. 2. На представленных графиках видно, что высокие температуры заливки (950, 860 и 820 о С) приводят к незначительному снижению ТКЛР. Наиболее существенное снижение наблюдается у образцов, залитых с более низких температур (800, 780, 670 о С). Оптимальной температурой заливки, в наибольшей степени обеспечивающей уменьшение