ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫ
Print ISSN: 1994-6309    Online ISSN: 2541-819X
English | Русский

Последний выпуск
Том 20, № 3 Июль - Сентябрь 2018

Модифицирование сплава марки АК12 частицами ультрадисперсного порошка вольфрама

Выпуск № 3 (76) Июль - Сентябрь 2017
Авторы:

Мартюшев Никита Владимирович,
Зыкова Анна Петровна,
Башев Василий Сергеевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2017-3-51-58
Аннотация

Широко распространенным методом, оказывающим влияние на равномерное формирование микроструктуры и повышение прочностных свойств Al-Si сплавов, является модифицирование ультра- и нанодисперсными частицами различного химического состава. Несмотря на значительные успехи в исследованиях влияния различных модифицирующих составов на структуру и механические свойства литых силуминов, в литературе отсутствуют данные о влиянии нанодисперсного порошка W на формирование структурно-фазового состояния и механические свойства сплава АК12. В работе исследовано влияние нанопорошка W в количестве 0,1 масс.% на структурно-фазовое состояние и механические свойства сплава АК12 при разной выдержке модифицированного расплава. Выплавку металла осуществляли в муфельной печи. Модифицирование расплава ультрадисперсным порошком производили перед разливкой. Перед введением в расплав было проведено исследование химического, фазового и гранулометрического составов используемого порошка. Для полученных образцов проводили металлографические исследования и определяли химический состав, также определялась ударная вязкость. Результаты проведенных экспериментов показали, что часть порошка не усваивается расплавом и выпадает на стенки и дно тигля. Количество порошка, не усвоенного расплавом, зависит от времени выдержки. Усвоившийся порошок значительно влияет на структуру отливок, значительно измельчаются пластины кремния, уменьшаются размеры осей первого порядка и расстояния между осями второго порядка для кристаллов матрицы отливок. Такие изменения в структуре в значительной мере сказываются на свойствах. Модифицирование сплава АК12 порошком вольфрама с выдержкой расплава в печи в течение 10 мин дает увеличение ударной вязкости на ~15%. По результатам экспериментов установлено, что добавка 0,1 масс.% W в расплав и выдержка его в нагретом состоянии перед разливкой является оптимальным режимом. Такой режим приводит к равномерному распределению эвтектики (α-Al + Si), уменьшению пластин эвтектического кремния в 1,5 раза, изменению формы грубых пластин на тонкую волокнистую форму и увеличению механических свойств на 15–20 %.


Ключевые слова: Силумин, АК12, модифицирование, ультрадисперсный порошок, вольфрам

Список литературы

1. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. – М.: Металлургия, 1979. – 640 с.



2. Influence of additives on the microstructure and tensile properties of near-eutectic Al-10.8%Si cast alloy / A.M.A. Mohamed, A.M. Samuel, F.H. Samuel, H.W. Doty // Materials & Design. – 2009. – Vol. 30, iss. 10. – P. 3943–3957. – doi: 10.1016/j.matdes.2009.05.042.



3. Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов: справочное издание. – М.: Изд-во МИСиС, 2007. – 283 с. – ISBN 978-5-87623-181-9.



4. Формирование структуры в системе Al-Si / С.С. Петров, А.Г. Пригунова, Д.Н. Ключник, С.В. Пригунов // Металловедение и термическая обработка металлов. – Днепропетровск, 2008. – № 1. – C. 43–52.



5. Куцова В.З., Носко О.А., Шерстобитова А.С. Влияние легирования на структуру, фазовый состав и свойства промышленных заэвтектических поршневых силуминов // Стародубовские чтения 2008. – Днепропетровск, 2008. – Ч. 3. – С. 10–19.



6. Nanoparticle-inhibited growth of primary aluminum in Al–10Si alloys / K. Wang, H.Y. Jiang, Y.W. Jia, H. Zhou, Q.D. Wang, B. Ye, W.J. Ding // Acta Materialia. – 2016. – Vol. 103. – P. 252–263. – doi: 10.1016/j.actamat.2015.10.005.



7. Eidhed W. Modification of β-Al5FeSi compound in recycled Al-Si-Fe cast alloy by using Sr, Mg and Cr additions // Journal of Materials Science & Technology. – 2008. – Vol. 24, N 1. – P. 45–47.



8. О влиянии Sr, Ti и B на модифицируемость доэвтектических силуминов / В.И. Никитин, К.В. Никитин, С.А. Акишин, Д.С. Криволапов // Литейное производство. – 2012. – № 1. – C. 24–28.



9. Effect of in situ γ-Al2O3 particles on the microstructure of hypereutectic Al-20%Si alloy / Q. Li, T. Xia, Y. Lan, W. Zhao, L. Fan, P. Li // Journal of Alloys and Compounds. – 2013. – Vol. 577. – P. 232–236. – doi: 10.1016/j.jallcom.2013.04.043.



10. El-Mahallawi I.S., Shash A.Y., Amer A.E. Nanoreinforced cast Al-Si alloys with Al2O3, TiO2 and ZrO2 nanoparticles // Metals. – 2015. – Vol. 5, N 2. – P. 802–821. – doi: 10.3390/met5020802.



11. Modification of Al–Si alloys by metallothermic reduction using submerged SrO powders injection / C.M. Molina, A.F. Valdes, R.M. Valdez, J.T. Torres, N.R. Rosales, R.G. Estrada // Materials Letters. – 2009. – Vol. 63, iss. 9–10. – P. 815–818. – doi: 10.1016/j.matlet.2009.01.019.



12. Zykova A.P., Kazantseva L.A., Kurzina I.A. The effect of ultrafine powders on the structural formation processes and mechanical properties of Аl–7%Si alloy // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1772, iss. 1. – P. 030020-1–030020-7. – doi: 10.1063/1.4964558.



13. Modification of eutectic Si in Al–Si alloys with Eu addition / J.H. Li, X.D. Wang, T.H. Ludwig, Y. Tsunekawa, L. Arnberg, J.Z. Jiang, P. Schumacher // Acta Materialia. – 2015. – Vol. 84. – P. 153–163. – doi: 10.1016/j.actamat.2014.10.064.



14. Yuansheng R.A.O., Hong Y.A.N., Zhi H.U. Modification of eutectic silicon and b-Al5FeSi phases in as-cast ADC12 alloys by using samarium addition // Journal of Rare Earths. – 2013. – Vol. 31, iss. 9. – P. 916–922. – doi: 10.1016/S1002-0721(12)60379-2.



15. Martyushev N.V., Bashev V.S., Zykova A.P. Influence of soaking time of modifier in melt on microstructure of Al-12%Si alloys // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 177. – P. 012118. – doi: 10.1088/1757-899X/177/1/012118.

Благодарности. Финансирование

Работа  выполнена  в  рамках  про- граммы повышения конкурентоспособности ТПУ среди ведущих мировых исследовательских центров.

Для цитирования:

Мартюшев Н.В., Зыкова А.П., Башев В.С. Модифицирование сплава марки АК12 частицами ультрадисперсного порошка  вольфрама  //  Обработка  металлов  (технология,  оборудование,  инструменты).  –  2017.  –  №  3  (76).  –  С.  51–58.  –  doi: 10.17212/1994-6309-2017-3-51-58.

For citation:

Martyushev N.V., Zykova A.P., Bashev V.S. Modifi cation of Al–Si alloys with particles of ultrafine tungsten powder. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2017. no. 3 (76), pp. 51–58. doi: 10.17212/1994- 6309-2017-3-51-58. (in Russian).

Просмотров: 363