Вы здесь

Монотектичне перетворення і управління структурою та властивостями сплавів на основі Al i Si

Автор: 
Вейнов Андрій Маркович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2002
Артикул:
3502U000140
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1.Материалы
В работе исследовали синтетические (бинарные) и промышленные сплавы
(табл.2.1-2.5). Синтетические сплавы выплавляли из алюминия марки А999 чистотой
99,999% (ГОСТ 11069-74) и полупроводникового кремния чистотой 99,999% (ГОСТ
19658-81).
Выплавку сплавов осуществляли в печи электросопротивления СШОЛ-116.12-МЗ-У42, в
индукционной печи марки ИСВ.0.004.1.ПИМ1 в атмос­фере высокочистого аргона
марки "ВЧ" (ГОСТ 10157-79)и в вакуумной печи СШВЛ-1,25/24МО4 при давлении 10-3
Па. Сплавы выплавляли в тиглях из оксида алюминия (Al2O3). Кристаллизацию
сплавов осуществляли со скоростями охлаждения: 3К/мин...50 К/мин. Модификаторы
(NaH2PO4, Na2HPO4,КH2PO4) вводили в количестве от 0,05% до 10%. Сплавы
легировали висмутом марки «ВЧ».
Синтетические Al-Si сплавы имеют условное обозначение «AlSi» (табл.2.1). Цифры
указывают на среднее процентное содержание кремния в сплаве.
Химический состав синтетических модифицированных сплавов приведен в табл.2.2.
Модифицированные и легированные сплавы выплавляли в печи СШОЛ-116.12-МЗ-У42 на
воздухе. После ввода в расплав модификатора, сплав выдерживали при температуре
950°C в течение 10 минут.
Состав Al-Bi и Al-Bi-Si сплавов приведен в таблице 2.3.
Опытно - промышленное опробование осуществляли с использованием
экспериментальных высококремнистых поршневых сплавов, условно обозначенных
АК26МНэг и АК26МНэи, а также промышленного поршневого сплава «Mahle 244» (табл.
2.4), производства фирмы «Mahle» (ФРГ). Экспериментальный сплав АК26МНэг
выплавляли в газовой печи, а сплав АК26МНэи - в индукционной печи.
В работе использовали промышленные эвтектические и доэвтектические силумины:
АК12(АЛ2) и АК7(АЛ9). Промышленные отечественные силумины маркируются в
соответствии с ГОСТ 1583-93. В обозначении указывается новое название сплава, а
в скобках - старое. Например, сплав АК12(АЛ2) (табл.2.4).
Опытно - промышленное опробование осуществляли в условиях литейного цеха №1
Запорожского ОАО «Мотор Сiч» с использованием промышленной индукционной печи
ИПА-500 объемом 50кг. и газовой печи «Колеман» объемом 300кг.
2.2. Методы исследований
В работе изучали макроструктуру сплавов. Слитки разрезали вдоль вертикальной
оси. Структуру сплавов выявляли травлением 5% водным раст­вором плавиковой
кислоты (HF), а также глубоким травлением 50% раствором хромового ангидрида
(CrO3) в концентрированной плавиковой кислоте. Микроструктурный анализ
осуществляли с использованием световых микроскопов «NEOPHOT-21» фирмы "Carl
Zeiss JENA" и МИМ-8М.
В настоящей работе использовали метод микрокристалломорфологического анализа
поверхности экстрагированных кристаллов кремниевой фазы. Поверхность химически
экстрагированного кристалла кремния обладает высокой отражаю­щей способностью,
что позволяет получать ее качественное изобра­жение с использованием световой
микроскопии. Химическое экстрагирование кристаллов осуществляли в 50%-ом
растворе соляной кислоты (HCl).
Изучение фазовых превращений в системе Al-Si осу­ществляли
закалочно-микроструктурным методом. Закалочно-микроструктурный анализ проводили
на образцах размером 5х5х5мм. Образец помещали в печь на под­ложку из оксида
алюминия. Закалку проводили путем сброса образца в интенсивно пе­ремешиваемый
10%-ный раствор NaCl. Сплав нагревали на 50 градусов выше температуры фазовых
превращений, затем медленно (со скоростью 1град/мин) охлаждали до температуры
закалки и выдерживали при этой температуре не менее 15 минут, после чего
производили закалку.
Изотопный состав кристаллов твердого раствора на основе Si определяли с
использованием масс - спектрометра МХ7304А и высоковакуумной установки УСУ-4 с
жидкокристаллическим источником ионов, разработанной ИМФ НАН Украины [164].
Энергия первичных ионов Ga составляла 9 кэф. Масс - спектр включает сигналы,
соответствующие отношению массы к заряду (m/е) для ионов, окислов и других
соединений.
Микрорентгеноспектральный анализ проводили на растровом микроскопе JEOL T-300 c
использованием микрорентгеноспектральной приставки «EDAX».
Рентгеновский фазовый анализ (РФА) проводили на дифрактометре ДРОН-3М в CuKa -
излучениях. Изучали изменение интенсивности в области дифракционных максимумов
Si в бинарных и модифицированных сплавах. Причём, отдельно исследовали верхнюю
высококремнистую и нижнюю низкокремнистую области слитков модифицированных
сплавов.
Химический состав сплавов контролировали химическим и спектральным методом на
установке ИСП-30, в условиях ЦЗЛ ОАО «Мотор Січ».
Дифференциальный термический анализ проводили с использованием
высокотемператур­ного калориметра НТ-1500 фирмы "SETARAM" (Франция) и установки
собственной конструкции. Калориметр НТ-1500 применяли для дифференциального
термического анализа бинарных сплавов. Нагрев и охлаждение образцов
осуществляли со скоростью 5град/мин. Образцы исследуемых сплавов подвергали
термическому ана­лизу многократно (от трех до пяти циклов) без извлечения
образ­цов из установки.
Для исследования методом ДТА модифицированных сплавов, в которых реализуется
монотектическое превращение, была разработана специальная установка. Запись
термограмм осуществляли с использованием двух - координатного графопостроителя
Н307/1. Температуру измеряли хромель-алюмелевыми термопарами ХА68.
Чувствительность дифференциальной термопары m-100 мкВ.
На термограммах по оси ординат фиксировали разность температур между двумя
спаями термопары, а по оси абсцисс - температуру образца. Дифференциальный
термический анализ сплавов проводили в интервале температур от 500°C до 1000°C.
Скорость нагрева и охлаждения составляла - 3К/мин.
Сплавы