Вплив модифікування високодисперсним карбідом кремнію на ливарні властивості вторинного сплаву системи Al-Si

Loading...
Thumbnail Image
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ
Abstract
UKR: Одним із основних напрямів застосування алюмінію є авіакосмічна та транспортна промисловість, які постійно підвищують вимоги до властивостей литих виробів. Застосування алюмінію в якості основного матеріалу для виготовлення різноманітних конструкцій транспортних засобів дозволяє значно знизити масу конструкції, що призводить до зниження витрат пального. Щоб відповідати вимогам сучасного світу в роботі розглянуто дослідження в напрямі поліпшення якості та підвищення властивостей виробів із вторинного алюмінієвого сплаву АК12. Проаналізовано сучасні технології оброблення рідкого алюмінієвого сплаву. За результатами аналітичного огляду встановлено, що найбільший інтерес представляють модифікатори, які впливають на розміри первинного зерна i форму включень евтектичного кремнію. Встановлено, що процеси модифікування не змінюють хімічного складу сплаву, а сприяють зміні величини і форми структурних складових сплаву. В роботі розглянуто вплив ультрадисперсного модифікатора SiC розміром часток до 200 нм на ливарні властивості вторинних алюмінієвих сплавів: рідкотекучість, лінійну та об’ємну усадки. Рідкотекучість досліджували в піщано-глинисті (ПГФ) та металеві форми. Встановлено, що додавання 0,1 % SiC покращує рідкотекучість вторинного сплаву з 560 до 630 мм для ПГФ та з 230 до 295 мм для кокілю внаслідок очищення від неметалевих вкраплень. Подальше підвищення вмісту SiC до 0,2 % не призводить до явного підвищення рідкотекучості. Дослідженням лінійної усадки встановлено, що підвищення вмісту модифікатора до 0,2 % сприяє її зменшенню. В той же час підвищення температури заливання сплаву сприяє збільшенню загальної лінійної усадки, що пов’язано із тривалим часом знаходження металу в рідкому стані. Внаслідок швидкої кристалізації розплаву з додатковими центрами зародкоутворення у вигляді ультрадисперсного модифікатора, коефіцієнт об’ємної усадки зменшується з 28 до 20 %. Запропоновані технічні рішення модифікування сплавів вторинного сплаву АК12 можна застосовувати в процесах, що дозволить підвищити якість литої металопродукції за економного використання енергоресурсів і матеріалів на її виробництво.
ENG: One of the main areas of application of aluminum is the aerospace and transport industries, which are constantly increasing the requirements for the properties of cast products. The use of aluminum as the main material for the manufacture of various parts of vehicles can significantly reduce their weight, which leads to a decrease in fuel consumption. In order to meet the requirements of the modern world, the work considers studies to improve the quality and increase the properties of products from the secondary aluminum alloy AlSi12. Modern technologies for processing liquid aluminum alloy are analyzed. According to the results of an analytical review, it was found that modifiers that affect the size of the primary grain and the shape of inclusions of eutectic silicon are of the greatest interest. It was found that the modification processes do not change the chemical composition of the alloy, but rather contribute to a change in the size and shape of the structural components of the alloy. The paper considers the influence of an ultradispersed SiC modifier with a particle size of up to 200 nm on the casting properties of secondary aluminum alloys: fluidity, linear and volumetric shrinkage. The fluidity was studied in green sand and metal mould. It was found that the addition of 0.1 % SiC improves the fluidity of the secondary alloy from 560 to 630 mm for green sand mould and from 230 to 295 mm for a metal mould due to cleaning from non-metallic inclusions. A further increase in the SiC content to 0.2 % does not lead to an obvious increase in fluidity. The study of linear shrinkage found that increasing the content of the modifier to 0.2 % contributes to its decrease. At the same time, an increase in the pouring temperature of the alloy promotes an increase in the total linear shrinkage, which is associated with the long residence time of the metal in the liquid state. As a result of the rapid crystallization of the melt with additional nucleation centers in the role of which are particles of the ultradispersed modifier, the coefficient of volumetric shrinkage decreases from 28 to 20 %. The proposed technical solutions for the modification of alloys of the secondary alloy AlSi12 can be used in processes that will improve the quality of cast metal products with the economical use of energy resources and materials for its production.
Description
М. Ямшинський: ORCID 0000-0002-2293-2939; В. Селівьорстов: ORCID 0000-0002-1916-625X; І. Лук’яненко: ORCID 0000-0002-1043-9688
Keywords
модифікування, карбід кремнію, вторинний сплав, ливарні властивості, рідкотекучість, лінійна усадка, modification, silicon carbide, secondary alloy, casting properties, fluidity, linear shrinkage, КЛВ
Citation
Ямшинський М. М., Селівьорстов В. Ю., Лук’яненко, І. В., Кивгило, Б. В. Вплив модифікування високодисперсним карбідом кремнію на ливарні властивості вторинного сплаву системи Al-Si. Метал та лиття України. 2022. Т. 30. № 1(328). С. 77–83. DOI: https://doi.org/10.15407/steelcast2022.01.077.