Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование структуры и литейных свойств термически упрочняемых сплавов на основе системы Al-Ca

ФИО: Дорошенко В. В.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: д.т.н., проф. Белов Николай Александрович

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Технологии литейных процессов

Академическая группа: ММЛ-13-2

Целью исследований в данной работе является изучение структуры литейных свойств сплавов на основе системы Al–Ca с добавками Sc, Zn, Mg, Fe, Si, Ni, Cu, Mn и Zr. В качестве упрочнителя использовалась добавка скандия (0,3% от массы). Скандий является одним из наиболее эффективных упрочнителей в алюминиевых сплавах, что обусловлено формированием вторичных выделений фазы Al3Sc, размер которых составляет менее 10 нм. Эти наночастицы образуются в процессе отжига за счет распада пересыщенного алюминиевого твердого раствора. Эта особенность позволяет существенно повысить прочность алюминиевых сплавов, к которым не применяют классическую упрочняющую термообработку (закалка+старение). Среди последних наибольшее применение получили деформируемые магналии, например, сплав 1570. Несмотря на высокую стоимость скандия, в настоящее время он рассматривается как один из наиболее перспективных легирующих элементов в алюминиевых сплавах нового поколения.

Для исследований структуры и литейных свойств были получены следующие сплавы системы Al-Ca-Sc-X:

Al-6Ca-0.3Sc-10Mg

Al-4Ca-0.3Sc-12Zn

Al-6Ca-0.3Sc-0.6Si

Al-6Ca-0.3Sc-0.7Fe

Al-6Ca-0.3Sc-3Ni

Al-7Ca-0.3Sc-1Mn.

Плавку осуществляли в электропечи сопротивления фирмы LAC в графитошамотных тиглях 3 марок. Все сплавы готовили на основе алюминия высокой чистоты А99 (ГОСТ 11069-2001). Кальций и скандий вводили в алюминиевый расплав в виде лигатур на основе алюминия (Al–18%Ca и Al–2%Sc соответственно). Разливку осуществляли в графитовые формы при температуре 730–740°С, получая плоские отливки с размерами 15×30×180 мм и 10×40×180 мм. Из полученных отливок вырезали образцы, которые и были объектом исследования. Для исследования литейных свойств заливались отливки на жаропрочность «Арфа» из прибыльных частей отливок 15×30×180 мм и 10×40×180 мм. Пример отливки «Арфа» приведен на рисунке 1.

Термообработку образцов проводили в муфельных электрических печах SNOL 8,2/1100 и SNOL 58/350 с точностью поддержания температуры около 3 К. Использовали режим отжига 450°С и 3-часовой выдержкой и 500°С и 6‑часовой выдержкой с последующей закалкой в воде.

Рисунок 1 – Отливка «Арфа» из сплава Al-6Ca-0.3Sc-0.6Si

Работа выполнена в рамках диссертационной работы «Исследование структуры и литейных свойств термически упрочняемых сплавов на основе системы Al-Ca» и гранта РНФ 14-19-00632.