автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Фазовые равновесия в сплавах системы Al-Si-Cu-Ni-Mn-Mg-Cr-Ti-Fe-P и совершенствование технологии модифицирования литейного сплава АК21М2,5Н2,5

РГ6 од

, министерство образования

5 / И ЮЛ Ш*1еспублики Казахстан

завод-втуз при карагандинском металлургическом комбинате

На правах рукописи

КАЛКУЛОВА Ляззат Нурышовна

фазовые равновесия в сплавах системы

а!—сч——мп—мо —сг.—тс—ре—р и совершенствование технологии модифицирования литейного сплава ак21м2,5н2,5

Специальность 05.16.01 — еМталловедение и термическая

обработка металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Темиртау — 1993

Работа выполнена в Казахском политехническом институте и Московском институте стали и сплавов.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Г. М. КУЗНЕЦОВ кандидат технических наук, доцент Д. У. СМАГУЛОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В. И. АНДРЮШЕЧКИН кандидат технических наук, доцент А. Т. KAIIAEB

Ведущее иредп риятие:

Институт металлургии и обогащения HAH РК

Защита состоится « —1993 в. J4. час.

на заседании специализированного совета К 058.08.01 Завода-ВТУЗа при Карагандинском металлургическом комбинате по адресу: 472300, г. Темиртау, Карагандинской обл., пр. Ленина, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 4993 года.

Ученый секретарь специализированного совета,

к. ф.-м. н., доцент

Д. Г. МУХАМБЕТОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность сайоти. Развитие современной науки и техники преды ;ляет все возрастающие требования к уровню, эффективности, качеству и разнообразию свойств изделий из цветных металлов. За последние годы у исследователей и производственников возник повышенный интерес к высококремнистым силуминам. Это вызвано потребностью современной техники в легких и износостойких литейных сплавах с мальм коэффициентом термического расширения, работающих при повышенных температурах в условиях усиленного износа. Литейный алюминиевый сплав АК2Ш2,5Н2,5 отличается высокими .литейными свойствами, пониженным коэффициентом термического расши--рения, высокой теплопровод..остью и коррозионной стойкостью, а также обладает достаточно высокими показателями прочности и износостойкости. Это позволяет применять его в условиях серийного производства при литье поршней двигателей тракторов. Шесте с тем производство изделий из этого сплава на машиностроительных предприятиях требует детального изучения процессов, прпсходящих при кристаллизации.сплава, что невозможно без знания диаграмм . состояния соответствующей многокомпонентной системы и анализа процессов неравновесной кристаллизации, происходящих при получении отливок из него. Данные о диаграмме состояния базовой системы -^1-51-Си-/А. я более сложных систем, содержащих дополнительно такие компоненты сплава как марганец, магний, хром, титан и железо, в литература отсутствуют. Дня измельчения кристаллов первичного кремния сплав АК21М2,5Н2,5 подвергается модифицированию. Одмим из лучших модификаторов первичного кремния в силуминах является фосфор. Поэтому изучение диаграмм состояния соответствующих систем, в том числе содержащих фосфор, и анализ на этой базе процесса неравновесной кристаллизации сплава

АК2В12,5Н2,5 является актуальной задачей.

Исследование фазовых равновесий в чзтырахкомпонентных и более слоеных системах является сложной и трудоемкой задачей. Использование метода термодинамического расчета фазовых равновесий в сплавьх многокомпонентных систем позволяет значительно сократить число необходимых экспериментов при изучении соответствующих диаграмм состояния.

Рель саботн. Исследование фазовых равновесий в сплавах систем Л1-Са-51, Ж-Нс-Ы.,М-СиЧНс-Р.

и ; установление

закономерностей изменения фазового состава сплавов при равновесной и* неравновесной кристаллизации и использование этих данных для усовершенствования технологии модифицирования сплава при производстве поршней из литейного сплава АК2Ш2,5Н2,5.

Ндттаая новизна. Методами микрострувтурного, микрорентгено-спектрального, дифференциального термического анализа, а такие методом термодинамического расчета проведено исследование фазо-.вых равновесий в сплавах систем гИС-Си-^Ж-^с-Зс^-Си-^, АС-ЗС-Си-1к,_ЛЬ5с-Си-№-Р, Ж-5с-йл -Нс-Ж и Ж-51-(м-№-Л1>,-Л]а разработаны методика и программы термодинамического расчета фазовых равновесий в этих сплавах на основе анализа процессов их равновесной кристаллизации; .о использованием экспериментальных и литературных данных получены математические модели, описывающие изменения избыточных термодинамических функций компонентов при квазистатической кристаллизации фаз, встречающихся в сплавах, позволяющие определять составы и количество фаз в сплавах при различных температурах равновесия, построены политермические разрезы диаграмм состояния систем ЛС-Ай-Ь^,Л-

Ог-Л1, м-.5с- Си-/\1с~Р, Ж-Зс-Ь)-Яс-Мп. и

Ж-&.-Си-НС-Мп-М$-(У-Тс,-Ре. , в области концентраций до

25,10%Сц, , 0,6%Л1п, 0,4%^ , 0,3^72 ,

0,5^ Я» и 0,05%Р; разработана программа неравновесной кристаллизации я проведен анализ этого процесса в ряде сплавов изученных систем; показано, что при натачай 0,03-0,05$ фоофора в сплавах системы Ж-5с-(м-М1-Р при температурах 740-760°С образуются кристаллы фосфяда алюминия, которые служат центрами кристаллизация для кремния, выделяющегося на последующей стадия кристаллизации; предложена методика оценки показателя горячеломкостя литейных алгоглиниевых сплавов с использованием данных о диаграммах состояния и процессах их неравновесной кристаллизации.

Практическая ценность. Построенные в работе диаграммы со-. стояния Ж-^-Си-Ис, Ж-Зс-См -Л'л-Р, Ж-бс-Сн-М-Ап. п Ж.--А1д-С+-являются справочными материалами и могут быть использованы для анализа процессов кристаллизации в промышленных сплавах этих систем; полученные в работе данные о фазовых равновесиях в сплавах систем -Х^-

С#--71-Ре и ^-¿¿-Си-^-р использованы для совершенствования технологии модифицирования литейного сплава АК2Л.12,5Н2,5.

Апсобадия саботы. Оснрвное содержание диссертационной ра" боты доложено на У Всесоюзном совещании "Диаграммы состояния металлических систем" (г.Звенигород, 1989 г., декабрь) и на семинаре кафэдры металловедения цветных металлов Московского института стали и сплавов (1991 г., май).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 статья.

С'1 статута и объем таботы. Диссертационная работа состоит из введения, II глав, выводов; изложена ¿а 154 страницах машинописного текста, включая 28 таблиц, 37 иллюстраций; в приложения помещены акт промышленного опробования и программы расчета равновесной и неравновесной кристаллизации. .. •

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для исследования были изготовлены сплавы систем Ж-Сц-Ы , Л-Нс-ЬС , , УИ-Я-Сц-М-Р я -&>

ь*-71-Рё. , содержащие до 25% & , 3% См , 3$ № , 0,6%_Л1п., 0.4, 0,4, , 0,5£ Яг и 0,05%Р . Сплавы получали

отливкой в металлические изложницы. Из приготовленных слитков изготовляли образцы для микроскопического, микрорентгеноспект-рального и дифференциального термического анализов.

• Микроскопяче ский анализ проводили на микроскопах МИМ-8 и Ме.ор¥>ок -2. дийеренциальный термический - на специальной установке с регистрирующим приборе»! ЩШ-4-002, микрорентноспектраль-ный'анализ проводили на сканирующем электронном микроскопе

35СР о четырехкристалльным спектрометром, при ускоряющем нанрянении 20 кВ и диаметре зонда I мкм и сканирующем электронном микроскопе " Сои^Вбат. " с рентгеноспектральным микроанализато-

рн'ЬпЬ'М юооо".

При термодинамическом анализе фазовых равновесий исходили из того, что в сплавах рассматриваемых систем имеют место равновесия типа жидкий раствор - кристаллы алюминиевого твердого раствора, гго^е.) и кидкий раствор - кристаллы двойных и более сложных соединений (;//„и др.). При расчете равновесия

тс аго^е принимали, что кидкий раствор в сплавах изученных систем является неидеальным, а'твердый раствор - идеальным разбавленным. В этом случав:

рТ, Ш

уС^А'^сС^ втЬХГ+АТ ■ (2)

где - химические и избыточные по-

тенциалы ашлпняя и легирующего компонента в жидкой и

че. ч« e¡»<:

-фазах; - стандартные химические потенциалы

алши 'ия и компонента i. в жидкой и кристаллической фазах; ..«i«.

//¿ - химический потенциал компонента t в гипотетическом

0« ОК. <х (к

кристаллическом состоянии; ~ концентрации алюминия

и ксмпопента L в жидкой и «< -фазах; £ - газовая постоянная; Т - абсолютная температура. Откуда:

„ / „, , «г, , n-J .¡и мс

ETfn í^/ar; = л/Г-Та5Г+А*, (4)

. ,М , W IW 1Ы

где ДН., д5 д,/-/- д5- - энтальпия и энтропия плавления алю-

ль 1 £ „Я«-/ qcl

миния и компонента l ; ■\JÜ¡_=JllL - (jU¿ -Jü¿ I ~ изменение

избыточного химического потенциала компонента Í. при квазистатическом го ре ходе лс— о( .

Используя аналогичный подход при анализе р^новесия между жидким раствором и кристаллами химического соединения (например,

и др.) и считая, что в кристаллах химическое соединения компоненты находятся в гипотетических состояних, при проведении расчетов использовали уравнение произведения растворимости:

С5)

где AtU^^^ ^S-^St^^t '

Ф^гпрТ*^ ñT • bs™ ^

О,« -&JZ *

и a5¿-5¿ -5i определяли методом наименьших квадратов с ис-пользо. анием надежных экспериментальных данных.

Для определения критических точек сплавов, состава и количества фаз при различных температурах били составлены программы расчета равновесной кристаллизация сплаво: на языках ФОРТРАН л ПАСКАЛЬ и реализованы на СМ-4 и JÜadOviO. -Ш4.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СПЛАВАХ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ Л-Си-$1, ,М-1м-Цс

Диаграмма состояния ЛВ-Сц-51 хорошо изучена. Однако отсутствие математического описания фазовых равновесий этой системы затрудняет использование этой диаграммы при анализе процессов равновесной кристаллизация. Поэтому по вышеописанной методике проанализирована фазовые равновесия в сплавах этой системы, содержащих до 10%Си и 23? & и подучены параметры уравнений (3)-(5), которые позволили провести расчет фазовых равновесий в сплавах системы при различных температурах и построить 4 поли-терияческих разреза и соответствующий участок диаграммы состояния (табл^1).

Таблица I

Ноавариантные равновесия в сплавах систем ■ М-Си-ХЛ-Нс-Ы , Ж-Слл-А'с и

Система Равновесия Т, °С Содержание элементов в жидкости. %

С» №

525 26,9 - 4,7

гМ-т-з 1 569 - 4,2 11,1

!Ж* ' 599 13,9 4,9 -

Л- Мс 564,5 26,8 Г, 99 -

547 32,6 0,7 -

543,6 11,9 . 4,6 7,8

М-ЗС-Си-^- 521,5 24,7 1,8 5,32

521 24,3 1,87 ' 5,33

Получено хорошее соответствие расчетных я экспериментальных денных. тт0лученные результата позволила определить критические точки базовых про.\мыленных сплавов системы ^¿-Си-бС и *х структурные составляющие (табл.2).

Таблица 2

1^зультаты расчета процесса равновесной и неравновесной крюталлизацки сплавов системы Ж-Си-Ь^

'Равновесная кристаллизация Неравновесная кристаллизация

Сплав Т,°С Процесс Кол-во твердых фаз, аг.доли Т,°С Процесс Кол-во тверд IX фаз, ат.доли

I 2 3 4 5 6 • 7

622,8 0 622,8 ы 0

АК5М 574 мс—0/+51 0,68 574 0,63

565 сие.-» с* + 5; 1,00 525 0,98-1

619 0 619 мс—ы 0

АК5М2 569 0,65 569 0,61

954 эи-ы+бс 1,00 525 0,95-1

614 0 614 0

АК6М2 572 0,57 572 ис-гси-бс 0,54

557 1,00 5 25 0,96-1

606 0 607 ЯС--Ы 0

АК5М7 557 сус-* ы 0,58 557 0,54

525 0,95-1 525 0,86-1

602 ус—ы. 0 602 0

АК8М 576 не-*- 0,38 5-76 0,36

563 1,0 525 0,98-1

614 0 614 0

АК5М4 563 0,62 563 0,58

535 ж-*- <ы +51 1,00 525 не-" 0,37-1

Продолжение таблицы 2

I 2 3 4 ' 5 6 7

596 Э1С-+Ы 0 596 0

АК8МЗ 570 0,35 570 Ж-+ оИ-бь 0,34

541 1,00 525 0,93-1

597 0 597 э<е-»-о< 0

АК9М2 ' 576 0,31 576 0,30

564 1,00 525 ж-+о/ + 9 0,98-1

АК12.;2 576 0 576 не —ы+^х 0

556 34С-*Ы+£С 1,00 525 0,97-1

Данные исследований фазовых равновесий в сплавах алюминия о никелем и кремнием хорошо согласуются между собой, что позволило использовать их при описании фазовых равновесий в сплавах, содержащих до 5% /У* и 25% 31 , и построить 3 политерличеоких разреза и соответствующий участок диаграммы состояния системы (табл.1).

Для уточнения имеющихся в литературе данных по фазовым равновесиям в сплавах системы Си -/Ул в работе методом дифференциального тер.ического я микроскопического анализа исследован ряд сплавов и уточнено положение перитектических точек при нонва-раатных равновесиях Стабл.1). С использованием этих результатов построен участок диаграммы состояния системы ЛЁ-Си-Нс в области сплавов, содержащих до 3%0ц и 3%Цс .

■ Сравнение результатов расчета критических точек сплавов тройных систем с экспериментальными или литературными данными показывает, что различие между ними не превышает 2-3 К.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ

Методата микроскопического, мякрорентгеноспек-рального,дифференциального термического анализа и методом термодинамического расчета была исследованы сплавы системы М -З^-СЬ-М' в области до 25^51 , 3% Си и 3£№ . Определены критические точки сплавов при их равновесной кристаллизации и составы равновесных фаз, По полученным результатам построено 12 шлитерлических разрезов и проекция алюминиевого угла диаграммы состояния системы М-Зс-Си'М. В табл.1 приведены температуры нонвариантных перитектических и эвтектических равновесий составы жидкой' фазы данной системы. С использованием полученных данных определены критические точки сплава, содержащего 22^,31 , 2,5%Са и 2,5% Ж и его составляющие после равновесной кристаллизации (табл.3).

Таблица 3

Критические точки сплава среднего состава базовой диаграммы состояния 5¿-Си- Ни

Критические точки, °С Превращение

740

567

561

547

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ • В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Ж-Ь-Си-МР

Фосфор в заэвтектические силумины вводят для модифицирования первичного кристалла крзмния. Представляло интерес иссладовать

О

фазовые равновесия в сплавах системы ^Е-бС-Сц-^с-Р , содержащих

до 25%51 , 2%Си , й до 0,05%Р. При вычислении параметров

равновесия Хг^Р с использованием данных работы М.Паниша с сотрудниками получено уравнение £Т£п зс^- - -144640 + + Т*67,53. Расчет фазовых равновесий в сплавах системы Д^-Р показал, что при температурах модифицирования (740-760°С) в сштавах, содержащих 30,5-22,5%, образуются кристаллы фосфида алюминия {МР ), которые являются центрами кристаллизации для кремния, что приводит к их значительному измельчению. По полученным экспериментальным и расчетным данным построены 3 политермических разреза.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ М -5».-Си п.

Одним из основных легирующих элементов исследуемого сплава АК2Ш2,5Н2,5 является марганец, количество которого в сплавах составляет 0,3-0,6^. Для оценки влияния марганца на структуру сплава бил проведен расчет фазовых равновесий в сплавах системы М-^-Си-НгИп. • По результатам расчеты построены 3 политерли-ческих разреза соответствующей диаграммы состояния.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЯ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ.

Сплав АК2П(!2,5Н2,5, кроме основных легирующих компонентов {51 , & ), содержит еще в небольших количествах , , Су ,Тс 'л: Ге • Поэтому методами макроскопического и микро-рентгеноспектрального анализа и методом термодинамического расчета были исследованы фазовые, равновесия в сплавах системы ¿¿¿-¿¡.-Ся-Нс-Мп -Мд-С^^-Ре в области сплавов, содержащих до 252.51., 3%Си , 0,6%Л/н, 0,4 % , 0,4^, 0,3/.7с и-

0,5$ ^ . При проведении расчетов использовали математические

модели, полученные при исследовании ранее описанных систем избыточных термодинамических функций компонентов, приведенных в табл.4.

Таблица 4

Значения изменений избыточных химических потенциалов компонентов при квазистатическом переходе ж-*<х в сплавах системы -Сц-Мс~Я1и -Щ-С^^п-Ге,

Компонент Л^ . №/моль

м -985 -Ш5 ХНг +670 и +795^ -995 -

-5030^ +1315^ +8074 Х^.

-Г6370 - 25880-Гдь - 53580 - 2670Д*^

Си -14980 - 4090(1 ) - 84200оу,.

¡к -44430 + 29550- 27240^5(

Мк -8415 - 34480

-5370 - 2200 х^

с*- -3480

и 9754

д» -34340

1^зультаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными. В работе построено 3 политермических разреза, в сплавах которых содернание всех легирующих элементов, за. исключением кремния, находится на нижнем, среднем я верхнем уровнях химича--ского состава промышленного сплава Ж23М2,5Н2,5. В табл.5 приведены полученные в работе данные о критических точках сплава,содержание легирующих элементов в котором находится на среднем уровне дяя сплава .АК2Ш2,5Н2,5 при его равновесной крюталлаза-ции.

Таблица 5

Критические точки сплава АК2Ш2,5Н2,5 при равновэсиой кристаллизации

Превращение Температура, °С

Средний состав

740

545

ж* Ле,5 (Ли, Й5с 582

571

ьч^сИ- Ж,/Ми, Ц(Мъ 565

м о^¿¿ц+мж ± & на?* 545

т Ы +М/5\Ми, + +51 548

Ж - о/+ Ж,5 (Ми, Рг)ъ513 + Си 525

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НЕРАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ

При производстве отливок процесса кристаллизации исследуемых сплавов протекает неравновесно. В работе методами микроскопического, микрорентгеноспектрального анализа и расчетным методом был проведен анализ этих процессов в сплавах изученных систем. Для этого была составлена программа расчета процессов неравновесной кристаллизации при условии полного прохождения диффузии в кидкоД фазе и полного подавления диффузии в твердой фазе. При проведении расчетов принимали, что на границе кристаллов с гадкой фазой устанавливается состояние, близкое к равновесному.

Произведен расчет неравновесной кристаллизации литейных сплавов системы » содержащих до 10% См и 25% . При

расчете, определены критические точки и структурные составляющие на различных стадиях .кристаллизации, йэзультаты расчета показали,

что температуры выделения двойных эвтектик при равновесной и неравновесной кристаллизации совпадают (1-1,5°С), что по-видимому связано с малым содержанием легирующих компонентов в с* -растворе. Это позволяет использовать метод термодинамического анализа при построении диаграмм состояния сплавов этих систем. В табл.2 приведены результаты расчета процесса неравновесной кристаллизации промышленных сплавов системы Л-Сц-ЧЬс. Подобные исследования были проведены и для сплавов систем Ж-Ъй-Ец-Л , М-^-вл-Л/с-р и -4{-£С~Си-М-Л1п. • а также для сплавов АК2Ш2,5Н2,5, который относится к системе ^П-Т^е. . В табл.6

приведены результаты раочета процесса неравновесной кристаллизации сплава АК21М2,5Н2,5, в котором содержание легирующих компонентов находится на среднем уровне, а содержание железа равно 0,5*.

Таблица 6

Критические точки сплава АК2М2,5Н2,5 при неравновесной кристаллизации

Превращение Температура, °G

Средний состав

740

otc.+TiJM'b+bi 645

ос -¿TcAt*, ^Jf^fJJii.TcJ^+Si 586

ott~ а/ + je„5 (Mn, Ve)bSi3 +Sl 571

563

o< PUn, Pe)bSi7 +Сц ^cJ^I-Si- 542

ж-* Ы +MfS(M*i, f Cu^jC^bt 516

c< +j£iS(AU,, tySlg f СиЖг + Si 505

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЯ ГОШЧЕЛОМКОСТИ ДОВЭТЕКГМЕСКИХ АЛШШИЕШХ СПЛАВОВ

Горячие трещины при литье алшиниевых сплавов являются в основном кристаллизационными и, как было показано А. А.Бочваром, И.И.Новиковым, развиваются в "эффективном" интервале кристаллизации. Анализ имеющихся в литературе данных определения показателя горячеломкости по кольцевой кокельной пробе в сплавах систем Ж-ЬI и Ж-М^ показал, что верхняя температура интервала хрупкости равна такой температуре неравновесно кристаллизующегося сплава, в котором доля первичных кристаллов ^ -фазы составляет ~90£. Поэтому когда эта стадия кристаллизации совпадает с моментом появления в сплаве эвтектики, то показатель горячеломкости сплава становится равным нулю. За нижнюю температуру эффективного интервала кристаллизация, согласно литературным данным, принимали такую температуру, при которой доля закристаллизовавшегося сплава равна 99^. Было предположено, что в процессе определения показателя горячеломкостя по кольцевой пробе эффективный интервал хрупкости сплава соответствует такому температурному интервалу ¿Т , в котором кристаллизуется от 90 до 99^ сплава. Вычисленная из этих предположений концентрационная зависимость величины йТ для сплавов систем М-Си •» М-ЗС и М?.-^ качественно совпадала с аналогичной зависимостью показателя горячеломкости в этих двойных системах. Поэтому за качественную характеристику горячеломкости доэвтектяческих сплавов принимали величину температурного интервала ¿Т . Обнаружено, что подобный подход позволяет оценить показатель горячеломкости в доэвтектических сплавах системы М- Си-51- Проведена оценка горячеломкости доэвтектических сплавов системы Л [-51 •

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МОДИФИЦИРОВАНИЯ ШЕЙНОГО СПЛАВА АК2Ш2,5Н2,5 С ИСПОЛЬЗОВАНИИ!

ПОРОШКООБРАЗНОГО ФОСЭДДА МЕДИ

Применяемая на заводе "Поршень" иттриево-кремниевая лигатура в качестве модификатора сплава АК2Ш2,5Н2,5 недостаточно эффективна. Поэтому замена этого модификатора на материал, содержащий в достаточном количестве фосфор, который является хорошим модификатором первичного кремния в заэвтектических силуминах* представляла значительный интерес для завода. Нами совместно 'о работниками ОГМ завода "Поршень" ПО "Казтрактородеталь" в качестве модификатора предложено использовать порошкообразный фосфид меди {10,1% Р), который получают из отходов фосфорного производства ПО "Союзфосфор", КазССР. Была сконструирована специальная установка для введения модификатора в жидкий сплав. Подача порошкообразного фосфида меди осуществлялась о помощью струи аргона, что позволило наряду с модифицированием сплава проводить его рафинирование от газов и неметаллических включений. Температура модифицирования составляла 740-760°С. Исследования отливок из модифицированного таким образом сплава АК2Ш2,5Н2,5 показали, что в результате образования кристалликов фосфида алюминия в его структуре наблюдается стабильное значительное измельчение кристаллов кремния.

Разработанный режим модифицирования литейного сплава АК2Ш2,5Н2,5 с использованием порошкообразного фосфида меди рекомендован для промышленного опробования на заводе. Обнаружено,что оптимальным содержанием фосфора в сплаве составляет 0,02-0,05*.

ВЫВОДЫ

1. Получены математические модели изменения избыточных химических потенциалов компонентов при квазистатических переходах

и произведения растворимостей компонентов, при выделении кристаллов химических соединений в сплавах систем Л£-Сц- , -.5*.' , Ж-^-йх-Ш ,Ж-Ы-Сц-Нс-Р , М- £*'- Си- М" -Мп и Ж-Зс-Си-Нь-

- Сф- Рё . Разработаны программы расчета процессов равновесной кристаллизации сплавов исследованных систем, позволяющие определять фазовые равновесия в сплавах при различных температурах.

2. Метода": микроскопического и дифференциального термического анализа, а также методом термодинамического расчета исследованы фазовые равновесия в сплавах тройных систем Ж-Сц-в^ ,

• Л-Нс-Ы и Ж'Ся-Нс . содержащих до 25%Ьс , 10% Си и 5% /Уг . Уточнено положение перитектических точек на соответствующих диаграммах состояния. Построены 10 политерлических разрезов исследованных систем.

3. Методами микроскопического, микрорентгеноспектрального

и дифференциального терлического анализа, а также методом термо-' динамического расчета исследованы фазовые равновесия в сплавах системы Ж-5¿-Си-Нс , содержащих до 25% Ьс , 3%Си и З^М.' . Наблюдается хорошее соответствие между результатами экспериментальных исследований и данными расчета. Построены 12 политермических разрезов и проекция алюминиевого угла диаграммы состояния системы Л-5с-Сц -М' • Определены положения перитектических точек нонвариайтных равновесий на диаграмме состояния исследованной системы.

4. Методами микроскопического, микрорентгеноспектрального

и дифференциального терлического анализа, а также методом тер,ю- _

динамического расчета исследованы фазовые равновесия в сплавах системы содержащих до 25% 51 , "¿%См , 3^/Д' и

до О.Об^Р . Определены критические точки и фазовый состав исследованных сплавов при различных температурах. Показано, что при температурах 740-760°С в жидком сплаве появляются кристаллы фосфида алюминия, которые являются центрами кристаллизации кремния, что приводит к измельчению его кристаллов. Построены поли-тержческие разрезы сплавов системы Ьс~Си-/Л'-Р,

5. Исследованы фазовые равновесия в сплавах системы Сц-Мс-Рп , содержащих до 25%, 3%Сц , и до 0,6%М*1. Определены критические точки и фазовый состав сплавов при различных температурах. Построены полятермяческие разрезы сплавов исследованной системы.

6. Методами микроскопического, микрорентгеноспектрального анализа и методом термодинамического расчета исследованы фазовые равновесия в сплавах системы '¡.-Те. . являющейся основой промышленного литейного сплава АК21М2,5Н2,5, содержащих до 3%Си , &Л/1 , 0,&%Ап, 0,4%^, 0,4 0,3% II и 0,5% Ре . Построены 3 политермических разреза, соответствующих содержанию легирующих компонентов для нижнего, среднего я верхнего уровней химического состава сплава АК2Ш2,5Н2,5.

7. Разработана программа расчета процессов неравновесной кристаллизации сплавов системы Л-5с-Си-Ж-Ми-Мд- С*- -~72-/-ё . Проведен расчет процесса неравновесной кристаллизации для случая, когда диффузия отсутствует в твердой фазе и неограничена в жидкости. Определены количество и составы фаз на различных стадиях кристаллизации. Проведен анализ структуры сплава АК2Ш2,5Н2,5 после неравновесной кристаллизация.

8. Предложена методика оценки показателя горячеломкости до-эвтектических алюминиевых сплавов. Проведена сравнительная оценка

показателя горячеломкостя алюминиевых сплавов систем JE~5l^M-Cu, Jt-tii-, M'Cxi-Ы и Л-5С-Си~Жпо величине "эффективного" для данных условий интервала кристаллизации.

9. Исследования фазовых равновесий в сплавах системы Ji£-5i üj-ML-JLLn-AJg-Ct--~Ti-{\ и •&~5i-Cu~ffi-P позволили совместно с работниками 0Ш завода "Поршень" Ш "Казтрактородеталь" разработать режим модифицирования литейного сплава АК2Ш2,5Н2,5 с использованием порошкообразного фосфида меди. Разработана установка для подачи порошка фосфида меда в жидкую ванну, йкомендованный способ модифицирования принят для промышленного опробования.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Анализ фазовых равновесий и моделирование трех- и четы-рехкомпонентной диаграмм состояния сиотемы . / Кузнецов Г.М., Калкулова Л.Н., Мамзурин О.Б. Тезисы докладов У Всесоюзного совещания "Диаграммы состояния металлических систем", г.Звенигород, 1989, С.66.

2. Фазовые равновесия, равновесная и неравновесная кристаллизация литейных сплавов системы ЛЕ-Схi-Sl. Кузнецов Г.М., Калкулова Л.Н, - "Изв. ВУЗов. Цветная металлургия", 1990, № I,

С.102-106.

3. Анализ фазовых равновесий в сплавах систем o^f-ßj-Vi , J>t-(M-5i , M-Hi-Si и Jt-Cu-Nc-SL- Кузнецов Г.М., Калкулова Л.Н., Мамзурин O.E. "Изв. ВУЗов. Цветная металлургия", 1990, И 2,

С.94-100. .

__ЗУ-

Московский институт стали и сплавов. Ленинский пр-кт, 4 Заказ Объем I п.л. Тираж 100 экз.

Типография МИСиС, ул.Орджоникидзе, 8/9