Влияние наноразмерных карбидов титана на структуру и свойства промышленных силуминов
Применение жидкофазного метода для производства алюмоматричных композиционных сплавов. Получение модифицирующих лигатур как технологический процесс, заключающийся в переплавке и кристаллизации композиционного сплава с высокой скоростью охлаждения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2018 |
| Размер файла | 4,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
В последние годы повышенный интерес проявляется к алюминиевым сплавам, армированным частицами высокодисперсной фазы карбида титана (TiC). Такие сплавы при небольшом содержании армирующей фазы могут применяться в качестве эффективных модифицирующих лигатур алюминиевых сплавов, а при повышенном содержании - в качестве дискретно упрочненных алюмоматричных композиционных материалов (АМКМ) с высоким уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств [1- 3].
Литые АМКМ перспективны для широкого практического применения в различных областях машиностроения в качестве конструкционных, антифрикционных и других материалов, которые позволяют снизить массу изделий, повысить характеристики их работы, создать принципиально новые конструкции.
В данной работе получение алюмоматричных композиционных сплавов осуществляли жидкофазным методом за счет проведения химической реакции синтеза упрочняющих фазы TiC непосредственно в расплаве алюминия (in-situ) из исходной СВС-смеси порошков титана и углерода. Заливку композиционного сплава осуществляли в кокиль. Получение модифицирующих лигатур производили переплавкой и кристаллизацией композиционного сплава с высокой скоростью охлаждения (103 єС/с), тем самым получая лигатуры в виде лент толщиной до 2 мм.
В качестве матричного сплава использовали чистый алюминий марки А7. Для оценки эффективности модифицирующего эффекта композиционной лигатуры использовали силумин марки АК9ч (ГОСТ 1583-93). Для синтеза карбида титана использовали смесь порошков титана марки ТПП-7; углерода марки П-701; алюминия марки ПА-4 и флюса МХЗ.
Определение трибологических свойств осуществляли на машине трения, изготовленной на торцевом трибометре по схеме "втулка-диск". Контртело представляло собой втулку из стали 17Н3МА. Процесс изнашивания проводили в масле марки «Индустриальное-20» при скорости вращения 580 об/мин относительно вращающегося образца. Время наработки составило 1 час. Экспериментально определяли коэффициент трения и величину износа композиционного материала. Коэффициент трения определялся как отношение силы трения к величине нормальной нагрузки на контртело. жидкофазный алюмоматричный сплав
Механические свойства определяли по ГОСТ 1497-84 на разрывной машине Р-5. Твердость определяли на твердомере ТШ-2М по ГОСТ 9012-59 методом измерения твердости по Бриннелю при нагрузке 102,6 кг, диаметр шарика 2,5 мм, время нагружения 20 сек.
На рис. 1 и 2 приведены фотографии микроструктуры композиционного сплава Al-10%TiC и АК9ч модифицированного композиционной лигатурой Al-10%TiC.
Рис. 1. Микроструктура композиционного сплава Al-10%TiC при разном увеличении
Рис. 2 - Микроструктура сплава АК9ч: а - без модифицирования; б - после модифицирования композиционной лигатурой Al-10%TiC
Анализ микроструктуры сплавов показал, что в композиционном сплаве Al-10%TiC основной армирующей фазой являются мелкие равноосные частицы TiС округлой формы, отсутствует побочная интерметаллидная фаза Al3Ti игольчатой формы. При этом частицы карбида титана равномерно распределены по всему сечению микрошлифа. Размер армирующей фазы TiC составил 80-150 нм. В немодифицированном сплаве АК9ч (рис. 2) преобладающий размер дендритов б-Al составляет 30 мкм, эвтектика (Al+Si)э расположена в междендритном пространстве и имеет игольчатую форму. После модифицирования сплава АК9ч композиционной лигатурой размер дендритов б-Al уменьшилсь практически в 2 раза и составил 17 мкм, при этом также произошло измельчение эвтектики.
В табл. 1 и 2 приведены механические и трибологические свойства сплавов. Для сравнительного анализа определяли свойства чистого алюминия марки А7 и алюминиевого сплава АК9ч.
Анализируя данные табл. 1 видно, что предел прочности и твердость композиционного сплава Al-10%TiC существенно превосходят аналогичные свойства чистого алюминия, при незначительном понижении пластичности.
Модифицирование сплава АК9ч композиционной лигатурой значительно повлияло на пластичность сплава, что и подтверждается фотографиями микроструктуры.
Таблица 1. Механические свойства сплавов
|
Сплав |
ув, МПа |
д, % |
Ударная вязкость, Дж/см2 |
НВ, МПа |
|
|
Алюминий А7 |
81 |
9,4 |
- |
25 |
|
|
АК9ч |
189 |
4,2 |
- |
69 |
|
|
Al-10%TiC |
233 |
3,3 |
3,4 |
85 |
|
|
АК9ч + 0,02%TiC* |
184 |
8 |
3,1 |
65 |
* Модифицированние композиционной лигатурой Al-10%TiC, полученной с высокой скоростью охлаждения
Таблица 2. Трибологические свойства сплавов
|
Сплав |
Нагрузка схватывания, кгс/см2 |
Износ, мкм/час |
Кт |
Тразогрева, єС |
|
|
АК9ч |
52,7 |
3,0 |
0,088 |
137 |
|
|
АК9ч + 0,02%TiC |
54 |
2,5 |
0,062 |
86 |
Трибологические исследования показали, что износостойкость и коэффициент трения модифицированного сплава выше на 20% и 40% соответственно в сравнении с не модифицированным сплавом АК9ч. Нагрузка схватывания у сплава, модифицированного наноразмерными частицами TiC выше, что позволяет использовать эти сплавы в более нагруженных узлах трения.
Таким образом, разработан технологический процесс получения наноструктурированного композиционного сплава Al-10%TiC с высокими механическими и трибологическими свойствами. Показана возможность использования композиционного сплава Al-10%TiC в качестве модифицирующей наноструктурированной лигатуры для модифицирования алюминиево-кремниевого сплава.
Список литературы
1. G.S. Vinod Kumar, B.S. Murty, M. Charaborty J. оf Alloys and Compounds//. 2005. Vol. 396. P. 143-150.
2. Михеев Р.С., Чернышова Т.А. Дискретно армированные композиционные материалы системы Al-TiC // Загот. пр-ва в машиностр. 2008. №11. С. 44-53.
3. Напалков В.И., Махов С.В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. М.: МИСИС, 2002. 376 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика построения диаграмм состояния. Специфика их использования для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов. Особенности определение температуры кристаллизации сплава. Кривые охлаждения сплава Pb-Sb, применение правила отрезков.
презентация [305,4 K], добавлен 14.10.2013Изучение свойств алюминиевого деформируемого сплава, где основным легирующим элементом является марганец. Влияние легирующих элементов на свойства и структуру сплава и основных примесей. Условия эксплуатации и области применения алюминиевых сплавов.
реферат [128,9 K], добавлен 23.12.2014Процесс получения титана из руды. Свойства титана и область его применения. Несовершенства кристаллического строения реальных металлов, как это отражается на их свойствах. Термическая обработка металлов и сплавов - основной упрочняющий вид обработки.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 19.01.2011Сфера применения карбидов титана и хрома. Состав и технологические характеристики исходных продуктов и композиционных порошков на их основе. Скорость окисления образцов. Микроструктура плазменного покрытия после изотермической выдержки в течение 28 часов.
статья [211,0 K], добавлен 05.08.2013Промышленное значение силуминов. Механизмы повышения их микротвердости. Использование компрессионных плазменных потоков для улучшения механических характеристик заэвтектического сплава. Анализ структурно-фазового состояния поверхностных слоев силумина.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 31.01.2016Методы порошковой металлургии. Повышение износостойкости покрытий, полученных методом высокоскоростного воздушно-топливного напыления, из самофлюсующихся сплавов на никелевой основе путём введения в состав исходных порошков добавок диборида титана.
статья [2,3 M], добавлен 18.10.2013Характерные группы сплавов сталей при кристаллизации, их основные свойства, температуры плавления и кристаллизации. Твердофазные превращения в сталях. Построение кривой охлаждения и изменения микроструктуры при кристаллизации малоуглеродистой стали.
контрольная работа [229,7 K], добавлен 17.08.2009Параметры процесса кристаллизации, их влияние на величину зерна кристаллизующегося металла. Влияние явления наклепа на эксплуатационные свойства металла. Диаграмма состояния железо-цементит. Закалка металла, состав, свойства и применение бороволокнитов.
контрольная работа [79,3 K], добавлен 12.12.2011Физико-химические свойства титана и технология его производства. Карботермическая и алюмотермическая выплавка ферротитана. Достоинства и недостатки способов ведения плавки. Титан высокой чистоты как конструкционный материал. Применение жидкого алюминия.
лекция [306,6 K], добавлен 24.11.2013Обработка поверхности сплавов при помощи сильноточных электронных пучков (СЭП) с целью формирования многослойной многофазной мелкодисперсной структуры. Влияние плотности энергии и длительности импульса СЭП на внутреннюю структуру твердого сплава.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 27.07.2015Двухкарбидные твердые сплавы. Основные свойства и классификация твердых сплавов. Метод порошковой металлургии. Спекание изделий в печах. Защита поверхности изделия от окисления. Сплавы на основе высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама и титана.
контрольная работа [17,9 K], добавлен 28.01.2011Тенденции и динамика производства меди. Технологический процесс производства меди, ее классификация, маркировка, свойства и область применения. Классификация и марки медных сплавов. Конъюнктура международного и отечественного рынка меди и сплавов.
реферат [53,4 K], добавлен 15.12.2012Свойства и микроструктура циркониевого электрокорунда. Технологический процесс плавки электрокорунда, особенности структуры, физические и химические свойств, изменения в зависимости от скорости охлаждения расплава. Фазовые равновесия в электрокорунде.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.01.2011Характеристика сплава ВТ22, его химические свойства, плотность, процессы ковки и штамповки, применение. Расчет массы заготовки. Определение производственной программы для производства прутков из сплава Вт22, выбор режима работы и расчет фонда времени.
курсовая работа [166,7 K], добавлен 11.11.2010Правило фаз (закон Гиббса) в термодинамике, его применение для построения кривых охлаждения железоуглеродистых сплавов и анализа превращений. Определение структурных составляющих углеродистых сталей в равновесном состоянии (после полного отжига).
реферат [2,2 M], добавлен 28.06.2012Анализ факторов, влияющих на качество полуфабрикатов из сплавов МНЦ 15-20 и Л-6З, и их технологичность в процессе производства. Структура и свойства сплавов, выплавленных с использованием электромагнитного перемешивания в процессе кристаллизации.
дипломная работа [6,0 M], добавлен 19.08.2011Характеристика и механические свойства титана. Исследование влияния вспомогательных компонентов на свойства титанового сплава. Технологические аспекты плавки, определение типа плавильного агрегата. Термическая обработка: отжиг, закалка, старение.
реферат [1,6 M], добавлен 17.01.2014Титан и его распространенность в земной коре. История происхождения титана и его нахождение в природе. Сплавы на основе титана. Влияние легирующих элементов на температуру полиморфного превращения титана. Классификация титана и его основных сплавов.
реферат [46,4 K], добавлен 29.09.2011Особенности медных сплавов, их получение сплавлением меди с легирующими элементами и промежуточными сплавами - лигатурами. Обработка медных сплавов давлением, свойства литейных сплавов и область их применения. Влияние примесей и добавок на свойства меди.
курсовая работа [994,4 K], добавлен 29.09.2011Построение кривых охлаждения для сплавов с заданным количеством углерода с использованием диаграммы железо-цементит. Состав, свойства и примеры применения легированных сталей, чугуна, высокопрочного сплава. Термическая обработка деталей. Газовая сварка.
контрольная работа [277,4 K], добавлен 01.03.2016
