автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Факторный анализ процесса кристаллизации силуминов с целью управления их структурой

V \ о ^ «

2 я и- Г-

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 621.746.62:001.1

РАФАЛЬСКИЙ Игорь Владимирович

ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СИЛУМИНОВ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ИХ СТРУКТУРОЙ

05Л 6.04 — Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1 993

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель - кандидат технических наук»

доцент Чичко А.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Еоьман Р.И./

• , кандидат технических наук

Ущеренко С.М.

Оппонирующая организация: - Физико-технический институт

АНБ (г.Минск)

Защита ооотоитоя чаоов

на заседании совета по защите диссертаций Д. 056.02.04 в Белорусской государственной политехнической академии по адреоу: 220027. г.Минск, проспект фр. Скорины. 65, корп.1, ауд. 202.

С диссертацией иохно ознакомиться в библиотеке Белоруо-сжой государственной политехнической академии.

Автореферат разослан " " 1995 г.

Ученый секретарь 09Вета по защите диооертаций Д. 056,02.04, кандидат >

технических наук, доцент г/^М^^ Б.М.НЕМЕНЕН0К

© Рафальский И.В., 1995

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Обеспечение стабильного технологического процеоса получения качественного литья из алюминиевых сплавов представляет одну из важнейших задач литейного производства и теоно связано о экономическими показателями работы литейных цехов или предприятий. Одним из наиболее эффективных путей решения этой задачи являетоя использование в современном литейном производстве экопреоо-методов контроля и управления качеством сплавов в процессе плавки, для реализации которых все большее применение находит метод компьютерного термического анализа. Однако в настоящее время имеется ряд нерешенных проблем ' теоретического и практического характера, связанных о разработкой и использованием систем экспресс-анализа качества сплавов в технологических процеосах изготовления отливок. В частности, недостаточная разработанность методов оценки качественных (номинальных) характеристик структуры и свойств алюминиевых сплавов по кривой охлаждения и выбора параметров кристаллизации для управления их структурой о учетом влияния жидкого состояния сплава существенно снижают эффективность работы таких систем.

В связи о вышеизложенным актуальным являетоя исследование взаимосвязи параметров кристаллизации с характеристиками жидкого и твердого состояния литейных алюминиевых сплавов и оовершенотвование методов контроля и управления их структурой и свойствами.

работа выполнена в соответствии, о тематикой НИР программы пятилетнего плана Совета Министров и Академии наук Республики Беларусь в области естественных, технических и обществен -нных наук на 1986-1990 гг. (программа "Материал 28", п.128, Н гос.региотрации 01860053050) и в соответствии о планом научно-исследовательских, программ Белорусской государственной политехнической академии: "Разработка технологических

основ литейного производства" (ГБ-91-15, 1992 г.), "Анализ и повышение качества отливок из черных и цветных сплавов" (ГБ-91-80, 1992 г.). "Разработка технологических оонов изделия автоматизированных процессов литейного производства" (ГБ-91-15, 1992 г.), а также в рамках хозяйственных договоров "Разработка литейного сплава с повышенной жидкотеку-чеотью" N 1789/69 (Вильнюсский завод отроительно-отделочных машин), "Разработка системы управления качеством сплава в уоловиях завода "Зенит" БелОМО (г.ВилеЙка) N 475,

Мель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлся факторный анализ параметров процесса кристаллизации, определяющих морфологию эвтектических фаз силуминов, и разработка на этой основе метода экспрессного анализа структуру литейных алюминиевых сплавов.

Для реализации поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

- установить взаимосвязь параметров различных участков кривой охлаждения и морфологии эвтектических Фаз силуминов;

- последовать влияние жидкого оостояния силуминов на процесс кристаллизации и их микроструктуру после затвердевания;

- установить взаимосвязь между параметрами кристаллизации и. температурой нагрева оилуминов в жидком ооотоянии;

- разработать метод выбора параметров кристаллизации для контроля и управления структурой литейных алюминиевых сплавов; . -

- определить оптимальные совокупности параметров криотал-лизации для контроля и управления морфологией кремния и железосодержащих фаз в многокомпонентных силуминах - сплавах систем АЬЗЬГе-Эг и А1-51-Ге-Мп-М&

- результаты работы апробировать в промышленных уоловиях.

Научная новизна работы. Работа содержит новые научно обоснованные экспериментальные результаты в области кристаллизации модифицированных алюминиевых сплавов, совокупность которых имеет существенное значение для развития процессов'

контроля и управления качеством продукции цветнолитейного производстве. Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработан новый метод анализа морфологии кремния и железосодержащих фаз в силуминах, отличающийся от известных тем, что позволяет проводить номинальную оценку морфологии фаз о использованием многомерных пространств признаков, построенных на основе факторного анализа параметров процесса кристаллизации сплавов.

2. Установлены новые особенности формирования эвтектических Фаз о различной морфологией в сплавах систем Al-Si-Na и Al-Si-Sr. Показано, что различия в характере эвтектической кристаллизации сплавов оистем Al-Si-Ha и Al-Si-Sr определяются различной способностью к зародыйеобразованию и росту дендритообразных кристаллов эвтектической сх-фазы на поверхности первичных кристаллов твердого раствора алюминия в начальной отадии эвтектической- кристаллизации модифицированных натрием и стронцием сплавов.

3. Получены новые данные о влиянии жидкого состояния силуминов на процесс их криоталлизации. Установлена взаимосвязь параметров кристаллизации о аномальными изменениями свойств расплавов силуминов, заключающаяся в том, что их нагрев в жидком состоянии до температур, соответствующих аномальным изменениям на политермах плотности, приводит к увеличению максимальной скорости выделения твердой фазы при кристаллизации сплава и изменению параметров переохлаждения <х-твердого раствора.

4. Впервые для исследования взаимосвязи характеристик жидкого состояния и параметров процесса кристаллизации Al-Si сплавов предложен и практически реализован статистический метод, основанный на анализе знака коэффициента корреляции между параметрами кривой охлаждения и температурой жидкого состояния сплава. Получены зависимости параметров кривых охлаждения доэвтектаческих Al-Si сплавов от интервала температурной обработки сплавов в жидком состоянии.

Практическая и экономическая значимость полученных результатов состоит в разработке:

- технологического процесса получения отливок "корпус гвоз-дезабивного • пистолета" из сплава АКЗ для условий завода отроительно-отделочньгс. машин (г.Вильнюо), что позволило получить экономический эффект в размере 252 332 тыо. рублей в

'ценах 1992 года;

- экспреооного метода контроля и управлений качеством сплава АК9Ы2 в литейном цех® завода "Зенит" БелОМО (г.Вилейка), что дало возможность снизить брак на 8% по обрабатываемости от-лиг-ок "корпус фотоаппарата" и полупить экономический эффект 1 770 320 рублей в ценах 1993 года;

- программного обеспечения для системы управления качеством литейных алюминиевых оплавоз в жидком состоянии.

В связи о выиеузложеннцы на ?ашиту выносятся:

- методики расчета и выбора параметров кристаллизации для контроля и управления структурой и свойствами силуминов, позволяющих по кривой охлаждения пробы расплава определять морфологи» эвтектических фаз и обеспечивающих оценку характеристик качества сплава;

- установленные взаимосвязи между параметрами кристаллизации и характером отруктурообразования эвтектических фаз о различной морфологией в оплаьах систем А1~31-Си, Л1-81—Ее, А1-81-Ы& А1-31-Мп, модифицированных натрием и стронцием;

- установленные взаимосвязи между-параметрами кристаллизации -и характеристиками жидкого состояния силуминов - температурой и плотностью сплавов в жидкой фазе;

- экспериментальные .завиелмооти между температурой нагрева силуминов в жидком состоянии и свойствами сплавов после затвердевания (механическими, литейными» микроструктурой);

- результаты определения параметров кристаллизации для контроля и управления морфологией кремния и железосодержащих фаз в сплавах систем А1-8ИРе-Зг и А1-81-В'е-Мп-Ме.

Дцчнкй ооиокат&ля в совместных работах, результаты

которых вошли в диссертацию, заключается в следующем: авто-

ром лично получены все результаты экспериментальных исследований; разработаны программное обеспечение, методика расчета параметров кристаллизации и проведена 'математическая обработка экспериментальных данных на ЭВМ; выполнен анализ и обобщение полученных результатов. Совместные работы соискателя выполнены в соавторства с научннм руководителем диссертационной работы доцентом А.Н.Чичко, которому принадлежит постановка цели и задач исследований, а также о профессором В.Ф.Соболевым, принимавшим участие в обсуждении полученных результатов.

Апробация работы. Материалы .диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях: XIX вушрогуит паийоуе *уб21а1и осНечтаЛуга (г.Кгако*. 1993), Международная конференция "ЗКОЛИТ" (г.Нинок, 1993), "Наследог-венность в литых сплавах" (г.Сакера, 1993), "Современные литейные материалы и технология получения отливок" С г.Санкт-Петербург, 1992), "Разработка технологических процессов литья, проектирование оснастки и анализ качества отливок с использованием ЭВМ" (г.Яроолавль, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, включая 3 статей, 4 тезиса докладов на научно-технических конференциях и 1 положительное рейекие на выдачу патента.

Структура и сбегам диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работу, пяти глав (73 страницы машинописного текста), в которых 56 рисунков и 19 таблиц, приложения (35 страниц), описка использованных источников (140 наименований).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлены оценка современного ооотояния решаемой проблемы, основание для разработки.темы диооеотации и обоснование необходимости проведения работы.

В обшей характеристике работы обооновака актуальность темы диссертационной работы, показана связь работы о крупными научными программа)«!, сформулированы цель, научная новиа-

на, практическая и ¡экономическая значимость полученных результатов работы, показан личный вклад автора в получении результатов и разработке изложенных в работе положений, степень опубликованное™ и апробации результатов работы, структура и объем диссертации.

В первой главе рассмотрены проблемы управления структурой и свойствами Al-Si сплавов. Выполнен анализ работ по влиянию жидкого соотояния на процеоо криоталлизации и отрук-турообразование оплавов. Представлены результаты работ, посвященных вопросам управления структурой и свойствами сплавов о использованием метода термического анализа. Сформулированы задачи исследования.

Во второй главе описаны методики исследования и материалы, использованные в работе. В -качестве объекта исследования в работе иопользовались оплавы систем Al-Si, Al-Si-Na, Al-Si-Sr. Al-Si-Na-X и Al-Si-Sr-X (X: Cu, Mg, Fe, Mn) с содержанием кремния от 6 до 10% (по массе), натрия и стронция до 0,05% (по массе), меди, магния, железа и марганца - до

0.8% (по массе), а также многокомпонентные сплавы оистем Al-Si-Fe-Sr и Al-Si-Fe-Mn-Mg, близкие по химическому составу к литейным сплавам АК12ч, АКЭч. Для проверки результатов исследований иопользовались литейные оплавы АК9 и АК9Н2.

В работе представлены методики исследования микроструктуры, литейных и механических свойств сплавов, измерения плотности раоплавов по интенсивности проникающего гамма-излучения, компьютерного термического анализа. Представлены опиоание метода факторного анализа и методика расчета параметров кристаллизации. В качестве параметров кристаллизации использовались следующие характеристики кривых охлаждения:

1,= í\f<T,-T(t))dt; I2= £4J(T(t> -T.)dt; I,= t,5J(Te-T(t))clt;

1 » tt '

aT,= Т.- Гх; дТ,= Т,- Т4; дТа= T„- T4; at,= (t.-t1)/(t<,-t1) ;

дт,= (t4-tí)/(t„-t1); дта= (te-t4)/(t„-t,);

1,/дТ,= ^.[(^-ТШ^/лТ,;

I /(Т^-ТШЖЛ^Ч.,),

где ТШ - кривая охлаждения;

времена, соответствующие критическим точкам (см.рио.1); Т\- температуры, соответствующие временам

Выбор параметров кристаллизации для оценки качественных (номинальных) характеристик структуры и свойств сплавов, определяемых постановкой задачи факторного анализа, осуществлялся на основе оценок разделяющих Функций вида

№-1<«Гг О'лзГ')' ,

где - сплав о номером а в обучающей выборке; N - число параметров кристаллизации в рассматриваемой совокупности

признаков-, 1 - уровень свойства (класо сплава); , - 1-й па, — < »1 _ I II '

раметр кристаллизации ¿-го сплава; - оценки мате-

матического ожидания и диоперсии 1-го параметра кристаллизации для М сплавов.

Третья глаеа посвящена исследование взаимосвязей характеристик кривых охлаждения и морфологии эвтектических фаз А1-31 сплавов. На основе данных компьютерного термического и

Т.К

-1—1-1-

бремя

Рио.1. Схема кривой охлаждения

металлографического анализов сплавов системы А1-10% (по массе) о различным содержанием модификаторов (N8, вг) и легирующих элементов (Си, Мв, Мп, Ге) было установлено, что изменение морфологии эвтектических фаз сопровождается понижением температуры эвтектической кристаллизации на 7-8 К и изменением Формы участка кривой охлаждения, соответствующего началу эвтектического превращения: модифицирование стронцием приводит к повышению температуры после начала эвтектической кристаллизации (рекалесценции), натрием - к не-прерывныму понижению температуры без рекалесценции. При этом модифицирование натрием приводит к уменьшению скорости выделения твердой фазы после начала эвтектической кристаллизации по сравнению о неыодифицировашшми сплавами, а при модифицировании стронцием скорость выделения твердой фазы существенно не изменяется. Установлено, что различная Форма кривых охлаждения на участке эвтектического переохлаждения модифицированных оплавов систем А1-Й1-На и А1-Б1-8г определяется особенностями зародыиеообразования кристаллов эвтектической «-фазы на поверхности выделившихся первичных кристаллов твердого раствора. Так, модифицирование натрием, препятствуя образованию пластинчатой (а+БО-эвтектики из жидкости, при достижении температуры начала эвтектической кристаллизации приводит к появлению дендритообразных образований а-фазы на поверхности первичных кристаллов твердого раотвора. В отличие от натрия, модифицирование стронцием препятствует образованию кристаллов эвтектической а-фазы на поверхности выделившихся первичных кристаллов твердого раотвора, что приводит к изменению характера кристаллизации модифицированной эвтектики и изменению хода кривых охлаждения на учаотке эвтектического переохлаждения.

Показано, что интервал криоталлизации и температура эвтектического превращения легированных сплавов систем Ма-Х и АЬЭЬБг-Х (где X - Си, М& Мп, Ге до 0,8% (мао.)) определяются химическим составом сплава и не связаны с фор- , мировакием определенного морфологического типа эвтектичес-

кой отруктуры. Изменение морфологии эвтектических фаз при кристаллизации модифицированных Al-Si сплавов, легированных медью, магнием, марганцем, железом, сопровождаются изменением параметров эвтектического переохлаждения.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния жидкого состояния Al-Sí сплавов ка параметры процесса кристаллизации при их затвердевании. Установлено, что максимальной корреляционной зависимостью от температуры перегрева расплава обладают параметры кристаллизации, характеризующие участок переохлаждения о-твердого раствора (см. таблицу).

Значения коэффициентов корреляции и критерия Стьюдента

' для оценки взаимосвязи параметров Криоталлизации и температуры перегрева расплавов силуминов о различным содержанием кремния (Si, % по массе) в интервале 933-1183 К (tkp= = 2,145 при «=0,95)

Параметр кристаллизации . ( е. О ) , ! в .О > С00' чо,о>

д Tt 0.66 3.33 0.75 4.25 0.31 1.21

Д Ti 0.85 5.96 0.78 4.68 0.46 1.96

0.72 3.88 0.80 4.95 0.56 2.52

1,/д Т4 0.84 5.81 0.65 3.21 0.66 3.27

1,/д t, 0.6? 3.39 0.56 2.54 0.37 1.50

А Тг -0.03 0.11 0.21 0.82 -0.51 2.23

Д Тг 0.10 0.39 0.79 4.86 0.21 0.80

I, -0.34 1.36 0.35 1.38 -0.16 0.59

1,/д Тг -0.40 1.65 0.38 1.55 0.02 0.08

12/д t, -0.33 1.29 0.42 1.75 -0.25 0.98

А Т, -0.46 1.92 -0.54 2.42 -0.33 1.29

А Та -0.37 1.51 0.47 2.01 0.18 0.69

I, -0.63 3.05 -0.39 1.59 0.01 0.03

V* Т, -0.41 1.67 -0.08 0.31 -0.02 0.0?

1,/А t, -0.33 1.33 -0.45 1.91 -0.43 1.79

Установлен периодически изменяющийся характер корреляционной связи между параметрами переохлаждения о-твердого раствора и температурой перегрева оллавов с содержанием кремния от 6,0 до 12,5 • % Si (по массе) в жидком состоянии в зависимости от интервала температурной обработки расплава. Экспериментально показано, что периодический характер зависимостей параметров кривой охлаждения от интервала температурной обработки расплавов силуминов связан о аномальными изменениями их свойств (плотности) в жидком состоянии, Пред-, отавлены зависимости плотности срлавов в жидком состоянии от температуры в интервале 900-1200 К для систем Al-Si, Al-Si-Mg, Al-Si-Sr, Al-Si-Sb. При этом для иоследованных сплавов границы интервалов "критических" температур, установленных по политермам плотности расплавов, соответствуют 963-1003 К и 1063-1173 К. Установлено аномальное изменение плотности литейного сплава АК9 после его нагрева и выдержки в жидком состоянии в интервале 993-1023 К.

Показано, что температурная обработка рарплавов силуминов, сопровождающаяся аномальными изменениями их плотнооти в

интервале температур 933-1233 К, приводит, к увеличению максимальной окорости выделения твердой фазы при кристаллизации (см.рио.2), изменению морфологии первичных кристаллов а-твердого раствора и эвтектичес-ческих фаз, изменению хода зависимостей жид-котекучести и механических свойств сплавов в литом состоянии. При этом граница ин-

Рио.2 . Зависимость максимальной окорооти выделения твердой фазы (w) при криоталлизации Al-Si сплавов от температуры перегрева расплава

терпалов температурной обработки расплавов силуминов, соот-ветстеущих участкам аномального изменения их свойств в жидком и жидко-твердом состояниях, зависят от содержания в сплаве легирующих и модифицирующих добавок. Интерпретация полученных результатов дана в рамках модели микронеоднородного строения расплавов силуминов о учетом донорно-акцепторного взаимодействия атомов расплава.

Представлены результаты использования полученных закономерностей для разработки технологического процесса изготовления отливок "корпус гвоздезабивного пистолета" из сплава АК9 на заводе СОМ (г.Вильнюо).

В пятой главе представлены результаты факторного анализа процесса кристаллизации многокомпонентных силуминов и выбора параметров кривых охлаждения для контроля морфологии кремния и железосодержащих Фаз. На основе экспериментальных данных (результатов компьютерного термического анализа и металлографических исследований) методом факторного анализа установлены оптимальные совокупности параметров криоталлизации, определяющих морфологию кремния и железосодержащих фаз в сплавах систем А1-51-Ге-Зг с содержанием элементов (в % по масое): 10,5 - 13,0% Зь до 0,5% Ге. до 0,15% йг, и А1-31~ Ге-Мп-Ма (в % по . массе): 8,1-12,2% до 0,78% Ге, до 0,65% Мп, до 0,48% Мй. Представлены гистограммы распределения весовых коэффициентов, характеризующих взаимосвязь параметров криоталлизации о морфологией кремния и железосодержащих Фаз в сплавах исследованных оиотем. На основе выделенных параметров кристаллизации построены двумерные диаграммы классификации исследованных оплавов по морфологии кремния и железосодержащих фаз для систем А1-31-Ге-Эг (ом. рио.З) и АЬЭ!-Ре-Мп-М&

Представлены результаты использования метода факторного анализа для исследования взаимосвязи параметров кривых охлаждения сплава АК9М2 о браком отливок "корпус фотоаппарата", связанным с заломами режущего инструмента при их механической обработке в литейном цехе завода "Зенит" ПО БелОМО (г. Ни-

7 о'Л

л'

о20 — о5?

-VJUf- ~7j

» J3

-26

,22

37

oM

.24

.40

»59

40

80

120

160

200 [з.К'С,

Q)

У&Ь.К

0,8

0/<

1 о 9 . j J ! . о 58 о26 о40

Гот "о з2 со • * 2Q °30 2? „ <9 w á8 (7 Л4 о 39 2Í

.4 о? á*o2 ой , о<9 9 о15

о« o¿4 55 -о~- 45 44 jp о—с-о- 46 Л-

0

0,6

Я)

1,2

1*1

16 b/rts.K

Рио.З, Диаграммы классификации исследованных сплавов системы Al-Si-Fe -Sr по типу морфологии кремнияа-( ° - сплавы о пластинчатой морфологией, • - с волокнистой) и железосодержащих фаз) б — о - сплавы с игольчатой фазой, • - со скелетообразной фазой) на основе выделенных параметров кристаллизации

0

лейка). Приведены гистограммы распределения нормированных Весов параметров кристаллизации и диаграмма классификации сплавов в зависимости от уровня брака отливок» представлены результаты исследований взаимосвязи между выделенными параметрами крпоталлизации и химическим составом сплава АК9М2. На основе полученных данных разработана технологическая схема контроля качества сплава в процеосе плавки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Результаты диссертационной работы позволили предложить новый метод экспрессного анализа морфологии крзмния и железосодержащих Фаз в силуминах, отличающийся от известных тем, что позволяет проводить номинальную оценку морфологии фаз о использованием многомерных пространств признаков, построенных на основе факторного анализа параметров процеооа кристаллизации сплавов.

2. На основе данных компьютерного термического и металлографического анализов установлено, что различия в характере эвтектической кристаллизации сплавоэ систем А1-51-На и А1-£1-5г определяются различной способностью к зародышеоб -разованию и росту кристаллов эвтектической а-фазы на поверхности первичных кристаллов твердого раотвора алюминия в начальной стадии эвтектической кристаллизации. Модифицирование натрием, препятствуя образованию пластинчатой («+81>-эвтек-* тики из жидкости, при достижении температуры начала эвтектической кристаллизации приводит к появлению дендритных образований а-фазы на поверхности первичных кристаллов твердого раотвора. В отличие от натрия, модифицирование стронцием препятотвует образованию эвтектической а-фазы на поверхности первичных кристаллов твердого раотвора и приводит к появлению на кривой охлаждения участка эвтектического переохлаждения с рекалесценцией.

3. Интервал кристаллизации и температура эвтектичеокого превращения легированных доэвтектических сплавов систем А1-

Si-Na-X и Al-Si-Sr-X (где X: Mg, Cu, Mn, Fe до 0,8% (no массе)) зависят от химического состава сплава и не связаны о формированием определенного морфологического типа эвтекти-. ческой структуры. Изменения морфологии эвтектических фаз при кристаллизации модифицированных Al-Si сплавов коррелирует о параметрами кривых охлаждения, описывающими участок эвтектического переохлаждения.

4. На основе данных, полученных о помощью компьютерного термического анализа, установлено, что температурная обработка расплавов силуминов, заключающаяся в их нагреве и выдержке до различных температур в жидком состоянии (9S3-1003K и 1063-1173 К), приводит к изменению параметров кривой охлаждения, описывающих участок переохлаждения и рекалесценции a-твердого раствора. Зависимости параметров переохлаждения n-твердого раствора от температуры жидкого состояния сплавов носят нелинейный, периодический характер.

5. Методом исследования плотности расплавов силуминов по интенсивности проникающего r-излучения установлено, что периодический характер изменений параметров криоталлизации силуминов от интервала температурной обработки сплавов в жидком состоянии связан с изменениями свойств силуминов в жидкой фазе. Нагрев сплавов до "критических" (963-1003 К и 10631173 К) температур в жидком состоянии приводит к аномальному изменению хода политерм плотности расплавов.

6. Температурная обработка Al-Si сплавов в жидком состоянии, сопровождающаяся аномальными изменениями плотности расплавов в интервалах температур 963-1003 К и 1063-1173 К, приводит: к увеличению максимальной скорости выделения твердой фазы при кристаллизации сплавов; изменению морфологии кристаллов «-твердого раствора и эвтектических фаз; изменению хода зависимостей жидкотекучеоти и механических свойств сплавов в литом состоянии.

Границы интервалов температурной обработки расплавов силуминов, соответствующих участкам аномального изменения их свойств в жидком и жидко-твердом состояниях, зависят от со-

- 15 -

держания в сплаве магния, сурьмы, стронция, натрия.

7. На основе факторного анализа процесса кристаллизации сплавов систем Al-Si-Fe-Sr и Al-Si-Fe-Mn-Mg:

- установлены оптимальные совокупности параметров кристаллизации, определяющие морфологию кремния и железосодержащих фаз;

- получена гистограммы распределения весовых коэффициентов, характеризующих взаимосвязь параметров кристаллизации о морфологией кремния и железосодержащих фаз;

- построены диаграммы классификации исследованных сплавов по морфологии кремния и железосодержащих Фаз.

8. На основе результатов исследований свойств сплава А 1(9 в жидком (методом измерения интенсивности проникающего у-из-лучения) и жидко-твердом (методом компьютерного термического анализа) установлены оптимальный температурный режим плавки и легирующие добавки для повышения качества отливок "корпус гвоздезабквного пистолета" (устранения недоливов) из оплава АК9. На основе метода факторного анализа установлена взаимосвязь параметров кристаллизации оплава АК9М2 о браком отливок "корпус Фотоаппарата" и предложена технологическая охема контроля качества сплава АК9М2. Результаты исследований внедрены на заводах строителЬно-отделочных машин (г.Вильнюс) и "Зенит" ПО БелОМО (г.Вилейка).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

1. Чичко А.Н., Рафальокий И.В. О ' классификации структуры эвтектик сплавов на основе системы Al-Si о помощь» ЭВМ // Неорганические материалы- 1992.- Т.28, N 8,- С.1640-1645,-

2. Чичко А.Н., Рафальокий И.В. Исследование образования эвтектических составляющих отруктуры силуминов о помощью ЭВМ// Весцг АН Беларуси Сер. Ф1з1ка-тэхн1чных навук.- 1992, N 3.-С. 27-32.

3. Соболев В.Ф., Чичко А.Н., Рафальокий И.В. Система контроля и управления свойствами литейных сплавов // XIX Sympozjum Naukowe Wydzialu Odlewníctwa, czesc I.- Краков, 1993.- C.l-6.

4. Чичко A.H., Соболев В.Ф., Рафальокий И.В. Исследование

параметров переохлаждения, определяющих процеоо модифицирования эвтектики силуминов // Доклада АН Беларуси. - 1992. -Т.36. N 2.- С.127-131.

5. Управление структурными превращениями расплавов силуминов на основе кривых охлаждения / Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафэльский И.В., Аранчук И.В. // Наоледотвеннооть в литых сплавах. / Tea. докл. конф,- Самара, 1993,- С.97-98. 8. Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафальокий И.В. Новый метод анализа и управления качеством в литейных цехах // ЭКОЛИТ, Тез. докл. мекдунар. конф.- Минск, 1993,- С.78-80. ?. Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафальокий И.В. О применении методов теории опознавания при оценке пористости отливок // Разработка технологических процессов литья, проектирование оснастки и анализ качества отливок с использованием ЭВМ. Тез. докл. конф,- Ярославль, 1990.- С.61.

8. Лигатура для модифицирования Al-Si сплавов / Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафальокий И.В., Оркевич Н.П. // Полож. реш. на выд. пат. РФ.- N 5027043/02/002070; Заявлено 23.01.92.

9. Чичко А.Н., Рафальокий И.В.» Соболев В.Ф. Статиотический метод анализа химического состава в задачах классификации структура эвтектики // Доклады АН Беларуси- 1.992 - Т.36,

N 5.- С.433-436.

10. Чичко А.Н., РаФальоний И.В. Новая классификация систем металл-водсрод на оонове электронных характеристик.- Журнал Физической химии.- 1991- Т.65, Н 11,- C.2950--295S.

11. Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафальокий ,Н.В. 0 взаимосвязи между динамическими параметрами кристаллизации и модифицированием силуминов // Beottí. АН Беларуси. Сер. ф1зйса-тэхн1чных навук.- 1992, N 4- С.27-30.

12. Чичко А.Н., Соболев В.Ф., Рафальский И.В. 0 контроле герметичности алюминиевых сплавов о помощью ЭВМ // Доклады АН Беларуси.- 1992,- Т.36, N 3-4,- С.212-215.

13. Новый статистический метод анализа и управления качеством отливок в литейных цехах / Чичко А.Н., Соболев З.Ф., Рафэльский И.В,, Маркаров Ю.В. // Литейное производотво.-1993, N 5.- С.30-32.

РЕЗОНЕ

Рафальский Игорь Владимирович. "Факторный аиалйз процеооа кристаллизации оилуминов о целью управления их структурой".

Ключевые олова: кристаллизация, силумины, суру к тура, факторный анализ, кривые охлаждения, морфология Фаз, жидкое состояние, компьютерный термический анализ.

Предложен новый метод анализа структуры оилуминов, позволяющий осуществлять контроль морфологии кремния и железосодержащих фаз о использованием многомерных пространств признаков, построенных на оонове факторного анализа параметров процесса криоталлизации. На основе разработанного метода установлены оптимальные совокупности параметров кристаллизации, определяющие морфологию этих фаз в сплавах систем А1 -З^-Гв-вг и А2-51-Ге~Мп-М8. Установлены новые особенности процеооа формирования криотэллов эвтектической а-Фазк и начальной стадии эвтектической криоталлизации оилуминов, модифицированных натрием и отронцием. Получены новые данные о влиянии температурной обработки расплава на процесс кристаллизации оилуминов (скорость выделения твердой Фазы, параметры кривых охлаждения) и их плотность в жидком состоянии. Представлена информация о практическом использовании резуль-1 татов работы для повышения качества отливок из литейных сплавов АК9 и АК9М2. Результаты работы представляют интерес для литейного производства.

РЭЗШЭ

' Рафальок1 1гар Уладз1м1рав1Ч. "Фактаркн гнал!з гтрацэоа крыштал!зацы1 оыумшв? з мэтай к1равання 1х отруктурай".

Ключевая оловы: крыштал1зацыя, о1лум1ны. структура, фактарнн анал!з, крывыя ахаладжзш«» марфалог!« фаз, вадк! отан, кампьюгэрна тэрм!чны анал!з.

Прапанаваны новы метал аналгзу отруктуры cwywinay, як! дазваляе здзяйсняць кантроль марфалогп крэмн!я i жалеза-утрымалькых Фаз з вакарыстаннем шматмерных прасторау адзнак, пабудаваных на аснове фактарнага анал1эу параметрау працэса крышталхзашп. На аснове распрацаванага метаду устаноулены аптымальныя сукупнасц1 параметрау крышталгзацш.. як!я вызна-чаюць марфалог1ю гэтых фаз у сплавах cicrraM Al-Si-Fe-Sr i Al-Si-Fe-Mn-Mg. Устаноулены новыя асаблгвасгд працэса фарм!-равання крышталёу эутэктычнай а-фазы у пачатковай oraflui «лумшау, мадыфжаваных натрием i стронцием. Атрыманы новыя даныя аб уплыву тэмпературнай апрацоук1 расплава на працэо крышгал1зацы1 с1лум!нау (хуткасць. выдзялення цвердай фазы, параметры крывых ахаладжэння) i ix шчыльнаоць у вадк!м стане. Прнведзена нфармацыя аб практичным вшсарыстанш. Buni-кау працы для паляпвэння ^якасщ адлавак з ладейных сплавау АК9 i АК9М2. ВынШ працы 5яуляюцъ 1нтарэс для лщейнай вы-творчаоць

SUMMARY

Eafalski Igor Vladimirovich. 'The factor analysis of Al-Si alloys crystallization process for their structure control purpose".

Key words: crystallization, Al-Si alloys, structure, faotor analysis, cooling curves, morphology of phases, liquid state, computer thermal analysis.

The new method for analysis of Al-Si alloys structure bringing into effeot the morphology control of silicon and phases including iron by using multimeasured feature spaces constructed in terms of the faotor analysis of crystallization process parameters is suggested. In terms of this method the optimum sets of crystallization parameters determining morphology of these phases in Al-Si-Fe-Sr end Al-Si-Fe-Mn-Mg alloys have been established. New details of the formation process of eutectic ot-phase crystals in early stage of eutec-

tio crystallization of Al-Si alloys modified by sodium and strontium have been ascertained. Hew data on influence the temperature treatment of liquid Al-Si alloys upon crystallization process of thesa alloys (rate of solid phase formation, parameters of pooling ouryes) and their density in liquid state have been obtained. Information about practical adoption of results of the work to improve the quality of oastings of alloys ÄK9 and AK9M2 is presented. The results of this work are interested in foundry.