Влияние содержания кремния на размер зерна сплавов системы Al-Si в литом состоянии

Измельчение зерна в отливках позволяет достичь высокой прочности, снизить микропористость, уменьшить склонность сплава к образованию горячих трещин, увеличить жидкотекучесть и снизить время гомогенизации. Наибольшее измельчение структуры сплава достигается при совместном действии двух факторов: наличии частиц, способных выступать в качестве готовых центров кристаллизации и наличии в составе сплава компонентов, увеличивающих Q (фактор ограничения роста). В ряде работ показано, что для сплавов систем Al-Si и Al-Cu с увеличением содержания кремния и меди, соответственно, размер зерна уменьшается, а при концентрациях кремния, близких к эвтектическим, снова начинает расти. Эти результаты противоречат существующим теоретическим представлениям, так как с увеличением содержания легирующего элемента Q увеличивается.

Для изучения влияния содержания кремния на размер зерна сплавов Al-Si, производили заливку образцов в форму из графита. Сплавы готовили из алюминия А99 (99,99% Al) и «солнечного кремния» (99,99% Si). Размер зёрен определяли на травленых шлифах методом секущих в программе Sizer, разработанной на кафедре МЦМ НИТУ «МИСиС».

На рисунке 1 представлена зависимость размера зерна от содержания кремния. При малых содержаниях кремния (до ≈4%) имеется значительный разброс измеренных величин размера зерна. Это связано с тем, что структура этих сплавов, преимущественно, столбчатая. В целом имеется тенденция к снижению размера зерна в этом интервале концентраций. При содержаниях кремния более 4% размер зерна увеличивается, следовательно, размер зерна в сплавах системы Al-Si меняется не монотонно. Сплавы были приготовлены из компонентов высокой чистоты, и это явление не связано с неконтролируемыми примесями.

Рисунок 1 – Влияние содержания кремния на размер зерна сплавов системы Al-Si

 

Научный руководитель - к.т.н., ст. преп. Баженов В.Е.