Запропоновано нову лігатуру, технологію та обладнання для її виробництва, для внесення мікродомішок вуглецю та титану в розплав. Встановлена можливість підвищення технологічних та експлуатаційних характеристик алюмінієвих сплавів при мікролегуванні вуглецьмісткою лігатурою. Можливість контролю стану розплаву, структури, та прогнозування властивостей сплавів з використанням комп'ютерного термічного аналізу в режимі плавлення та кристалізації. Основні результати праці знайшли промислове впровадження для підвищення технологічних та експлуатаційних характеристик алюмінієвих сплавів.

Ключові слова: мікролегування, модифікування, алюмінієві сплави, кластер, розплав.

Гзовский К.Ю. Микролегирование литейных алюминиевых сплавов комплексами микропримесей углерода и титана. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 - металловедение и термическая обработка. - Национальный Технический Университет Украины, "КПИ", Киев, 2001.

Диссертация посвящена установлению закономерностей влияния комплексов микропримесей (на примере микропримесей углерода и титана, которые вносились в алюминий и его сплавы) на состояние расплава, структуру и свойства сплавов.

В диссертации предложена модель формирования (строения) метастабильных кластерных группировок в расплаве между микролегирующими примесями и компонентами сплава, взаимодействие кластерных группировок и неметаллических примесей, первичное фазообразование, механизм формирования твердой фазы, структуру и свойства сплавов, которая основывается на теории электроотрицательности. Исходя из предложенной модели, состояние расплава существенно зависит от соотношения примесей с максимальной разницей в электроотрицательности - Дч. Соотношение примесей с максимальной Дч определяет уровень метастабильности кластерных группировок. Уменьшение метастабильности кластерных группировок происходит за счет включения в их состав компонентов сплава. При излишке примеси с низкой ч (К, Na, Sr, Mg, Zr, Ti) уменьшение метастабильности кластерных группировок проходит за счет включения в состав этих группировок компонентов сплава с высокой ч (Ni, Cu, Si, Fe, Mn). При увеличении содержания примеси с высокой ч (P, B, C) уменьшение метастабильности кластерных группировок проходит за счет включения в состав этих группировок компонентов с низкой ч (в алюминиевых сплавах таким элементом выступает металл - растворитель), которые создает условия для его первичной кристаллизации. Дальнейшее увеличение содержания примеси с высокой ч (P, B, C) приближает соотношение примесей к соотношению в стабильных фазах, что уменьшает возможность присутствия других компонентов в их составе и становится причиной их дезактивации.

Уменьшение метастабильности кластеров с участием бора или углерода и титана и алюминия может проходить за счет их присоединения к поверхности частиц типа ТіС, ТіВ_2, и других, что именно и становится причиной активации частиц типа ТіС, ТіВ₂ по отношению к алюминию. Комплексы: неметаллическая частица - кластерные группировки и есть эффективными зародышами. Тогда, активация частиц типа ТіС, ТіВ₂ и других для разных фаз или металла растворителя зависит от соотношения примесей с максимальной Дч.

При внесеннии микропримесей с максимальной ч в сплавы эвтектического типа могут получаться метастабильные группировки с участием металла растворителя и легирующих компонентов. При этом уменьшение метастабильности группировок между примесью и компонентами с низкой ч (Mg, Ti, Al) будет проходить за счет компонентов сплава с высокой ч (Si, Cu, Fe), а группировок между примесью и компонентами с высокой ч (Si, Cu, Fe) за счет компонентов с высокой ч (Mg, Ti, Al). Это увеличивает количество и уменьшает размеры кластерных группировок, а главное - приводит к присутствию в составе кластерных группировок разнотипных атомов, что приводит к увеличению переохлаждения, измельчению и округлению эвтектических составляющих.

Предложенная модель дала возможность описать полученные в работе экспериментальные результаты: изменение динамики кристаллизации и плавления, структуры и свойств сплавов разных типов АМ4,5Кд и АК12М2МгН.

Предложена новая лигатура AlС0,8Ti0,7, технология и оборудование для ее производства, для внесения микропримесей углерода и титана в расплав. Установлена возможность повышения технологических и эксплуатационных характеристик алюминиевых сплавов при микролегировании углеродсодержащей лигатурой.

Расширена информативность метода компьютерного термического анализа при исследовании металлов и сплавов за счет сравнения кривых плавления и кристаллизации и их производных. Это дало возможность установить взаимосвязь между содержанием и соотношением микропримесей титана и углерода, с изменениями на промежутках, которые отвечают охлаждению жидкой фазы в докристаллизационный период и затвердевания, период плавления и разогрева расплава, в динамике, их связь со структурой и свойствами сплавов. Установлены информативные критерии для экспрессного контроля и коррекции степени микролегированности расплава и прогнозирование структурных и эксплуатационных характеристик сплавов на стадии плавки с использованием КТА в производственных условиях.

Установлено влияние состава лигатуры AlС0,8Ti0,7 на процессы кристаллизации и плавления, структуру и свойства сплавов АМ4,5Кд, АК12М2МгН. Увеличение содержания лигатуры от 0,2 до 0,6 % способствует: первичной кристаллизации дисперсных фаз компактной формы в состав которых входят легирующие компоненты сплава с высоким значением ч, измельчению частиц интерметаллидов, преобразованию грубой дендритной структуры б - твердого раствора в ячеисто - дендритную, увеличению уровня механических свойств на 25 - 30 % при сохранении эффекта до 30 минут. Увеличение содержания лигатуры от 0,6 до 0,7 % способствует первичной кристаллизации б - твердого раствора и максимальному измельчению частиц интерметаллидов, повышению уровня механических свойств на 40 - 50 % при сохранении эффекта до 60 минут. Увеличение содержимого лигатуры большее 0,8 % способствует первичной кристаллизации фаз дендритной формы, в состав которых входят легирующие компоненты сплава с высоким значением ч, повышению уровня механических свойств на 25 - 35 % при сохранении эффекта до 90 минут.

Основные результаты работы нашли промышленное внедрение для повышения технологических и эксплуатационных характеристик алюминиевых сплавов.

Ключевые слова: микролегирование, модифицирование, алюминиевые сплавы, кластер, расплав.

Gzovskij K.J. Microalloying foundry aluminium alloys complexes of microimpurity of carbon and the titan. - the Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Cand. Tech. Sci. on a speciality 05.16.01 - metallurgical science and thermal treatment. - National Technical University of Ukraine, "КРІ", Kуіv, 2001.

The dissertation is devoted to an establishment of laws of influence of complexes of microimpurity (on an example of microimpurity of carbon and the titan which were brought in aluminium and his alloys) on a condition of a melt, structure and properties of alloys. In the dissertation the model of formation metastable cluster primers in of a melt between microalloying impurity and components of an alloy, interaction cluster primers and nonmetallic impurity, primary formation of phasesinitial, the mechanism of formation of a firm phase, structure and properties of alloys which is based on the theory of electronegativity is offered.

It is offered new master alloy, technology and equipment for its manufacture, for entering microimpurity of carbon and the titan in a melt. The established opportunity of increase of technological and operational characteristics of aluminium alloys at microalloyin of carbon added from master alloy. An opportunity of the control of a condition of a melt, structures, and forecasting of properties of alloys with use of the computer thermal analysis in a mode of fusion and crystallization. The basic results of work have found industrial introduction for increase of technological and operational characteristics of aluminium alloys.

Key words: microalloying, modifying, aluminium alloys, cluster, a melt.

Размещено на Allbest.ru