ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

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 %.

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.