автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Формирование структуры и свойств магниевых сплавов с применением МГД-обработки в предкристаллизационный период

На правах рукописи

ЩЕПИН Леонид Александрович

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МГД-ОБРАБОТКИ В П Р ЕДКРИСТ А Л Л ШЛНИОННЫЙ ПЕРИОД

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат

диссертации на соискание учедой степени кандидата технических наук

Пермь - 2007

003161444

Работа выполнена на кафедре «Технология литейного производства» ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Игнатов М. Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мысик Р. К.

кандидат технических наук Можаровский С. М.

Ведущее предприятие:

ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь

Защита состоится 9 ноября 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» в зале Ученого Совета

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул, Мира, 19, УГТУ-УТТИ, ученому секретарю. Факс (343) 374-38-84. E-mail: kafedralp@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ.

Автореферат разослан <(4 » октября 2007 г.

Ученый секретарь

(ауд. f).

диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

С. В. Карелов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальной проблемой цветной металлургии и литейного производства является повышение механических и эксплуатационных свойств полуфабрикатов и готовых изделий, получаемых из сплавов

Литейные и деформируемые магниевые сплавы, легированные цирконием, широко применяются в современной технике, в частности, в авиационной и космической, вследствие того, что они обладают очень хорошими механическими и эксплуатационным свойствами по сравнению со сплавами на основе алюминия, железа и др очень малым удельным весом, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, очень высокой способностью поглощать энергию удара и вибрационных колебаний, хорошими жаропрочными характеристиками Повышение качества и надежности деталей, изготовленных из магниево-циркониевых сплавов, существенным образом зависит от качества магниево-циркониевой лигатуры, с помощью которой цирконий вводится в сплавы, и с проблемой получения качественных слитков и отливок

Существующее положение в области производства и качества магниево-циркониевой лигатуры характеризуется а) высоким уровнем потерь дорогого легирующего компонента циркония в процессе приготовления сплавов с использованием лигатуры из-за низкой усвояемости циркония магнием, б) отдельные партии магниево-циркониевой лигатуры отличаются нестабильностью по содержанию циркония и высоким содержанием солевых включений Высокое содержание солей в лигатуре значительно снижает ее коррозионную стойкость и приводит к недопустимо большому проценту брака изделий из магниево-циркониевых сплавов по флюсовой коррозии В этом направлении в последние десятилетия был выполнен большой объем работ, однако существенного улучшения не достигнуто Поэтому задача улучшения качества магниево-циркониевой лигатуры актуальна.

Одним из основных и самых распространенных методов улучшения механических свойств литых и деформируемых изделий является измельчение зерна отливки поскольку влияние исходной структуры полуфабриката на конечные свойства изделия очень велико Большое разнообразие известных способов воздействия на структуру сплавов на этапе их приготовления и литья принято делить на две группы 1) металлургические; 2) физические Среди металлургических методов самым эффективным для сплавов систем магний-цинк и магний-РЗМ является модифицирование цирконием, однако возникают упомянутые трудности, связанные с качеством магниево-циркониевой лигатуры Кроме того, цирконий не применим для модифицирования магниевых сплавов, содержащих алюминий и марганец

Из известных физических методов воздействия на структуру отливки и повышения ее качества наибольшее распространение получил метод электромагнитного перемешивания расплава в лунке слитка в процессе кристаллизации Он широко используется при непрерывном и полунепрерывном литье слитков Использование на практике электромагнитных методов в

Я

х

применении к технологиям приготовления и литья сплавов с целью улучшени свойств полуфабрикатов и готовых изделий пока не получило широког распространения Тем не менее использование электромагнитных методо воздействия на расплав представляется перспективным направление исследования, т к обладают очень широким спектром воздействия на жидки" расплав В частности, метод МГД-обработки расплава в предкристаллизационны" период показал высокую эффективность и позволяет совместить многи положительные стороны различных способов воздействия на жидкие расплавы

Кроме практической стороны, связанной с улучшением свойств и качеств литейной продукции, в теоретическом плане в настоящее время нет однозначны взглядов на суть процессов, происходящих при модифицировании магниевы сплавов с цирконием Отсутствуют также ясные и физически обоснованны представления о воздействии постоянных и переменных магнитных полей н жидкие перегретые расплавы в предкристаллизационный период Недостато подобных данных обусловливает актуальность исследовательских и научно технических работ в указанном направлении

Цель работы. Установление закономерностей процессов МГД-обработк магниевых сплавов в постоянном и переменном магнитных полях предкристаллизационный период и разработка технических решений технологических режимов МГД-обработки, позволяющих улучшить качеств магний-циркониевой лигатуры и магниевых сплавов

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

- исследовать воздействие МГД-обработки в постоянном и переменно магнитных полях на жидкий расплав как коллоидно-дисперсную систему,

- создать лабораторное и опытно-промышленное оборудование для МГД-обработки магниевых сплавов и изучить влияние магнитного поля и технологических факторов на качество ма] лий-циркониевой лигатуры усвоение циркония магнием при введении его из магний-циркониево" лигатуры,

- изучить влияние МГД-обработки в переменном магнитном поле н структуру магниевого сплава системы М£-А1-7п-Мп,

- разработать эффективный способ обрабо1ки магниевых сплавов магнитных полях и установить технологические режимы процесса МГД-обработки

Научная новизна. Теоретически и экспериментально установлена обоснована совокупность научных положений о закономерностях воздействия магнитного поля на жидкие промышленные магниевые сплавы как коллоидно дисперсные системы в предкристаллизационный период

- уточнены и расширены представления о жидких металлических расплава как неравновесных коллоидно-дисперсных сииемах,

- установлены закономерности воздействие М1 Д-обработки на структур магниевых сплавов,

- впервые определено влияние МГД-обрабо гки магниево-циркониевой лигатуры на усвояемость циркония жидким магнием при введении его в расплав с помощью лигатуры,

- установлены и обоснованы технологические режимы процесса МГД-обработки магниевых сплавов

Практическая значимость работы.

- Создана и испытана опытно-промышленная установки для МГД-обработки жидких сплавов в магнитном поле

- Разработана промышленная технология обработки перегретых сплавов в магнитном поле

- Установлены технологические параметры процесса МГД-обработки магниевых сплавов

- Применение технологии МГД-обработки позволяет сэкономить дефицитный материал цирконий и улучшить качество сплавов

- Результаты исследований могут быть использованы при создании различных МГД-агрегатов, предназначенных для интенсификации процессов модифицирования, улучшения качес гва сплавов и т д

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на семинаре «Состояние и перепек швы производства магния и магниевых сплавов в России» г Березники, АВИСМА, 2001 г, международном семинаре «Научно-технический потенциал Западного Урала в области конверсии военно-промышленного комплекса», г Пермь, 2001 г, VI съезде литейщиков России, г Екатеринбург, 2003 г, Региональной научно-практической конференции «Высокие технологии в промышленности России и методические особенности преподавания в техническом вузе », г Березники, 2004 г

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, получено 2 патента

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка из 125 наименований и приложений, изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 20 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее основная цель и задачи, показаны научная новизна и практическая значимость результатов работы, представлены структура диссертации и краткое содержание глав

В первой главе проведен обзор отечественной и зарубежной литературы и дан анализ состояния проблемы Приведена классификация методов формирования структуры слитка и механизмов модифицирования Рассмотрены способы получения магниево-циркониевой лигатуры из солей циркония, с помощью которой цирконий водят в промышленные магниевые сплавы Отмечена низкая усвояемость циркония из лигатуры и

неудовлетворительное ее качество Основная часть работ по исследованию воздействия магнитного поля на жидкий металл посвящена изучению перемешивания расплава в лунке в процессе крис1аллизации Вопросы влияния магнитного поля (постоянного и переменного) на расплав в предкристаллизационный период практически не изучались На основе анализа имеющихся литературных данных сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе описаны материалы, оборудование и методики проведения экспериментов Для исследования влияния постоянного магнитного поля и МГД-эффектов на расплавленный металл была разработана и изготовлена лабораторная установка (рис 1)

сопротивления, 2 - соленоид постоянного магнишого поля, 3 - воронка с каналом для заливки жидкого металла, 4, 5 - кокили для опытных и контрольных отливок, 5 - источника постоянного I ока

Методика исследования заключалась в следующем В шахтную печь загружали магний-циркониевую лигатуру Л2 и расплавляли ее Температуру жидкого металла контролировали потенциометром КСП-4 посредством ХА термопары, опущенной в стальном чехле в тшель После расплавления лигатуры во второй печи разогревали оснастку соленоида При достижении жидким металлом заданной температуры печь 01ключали, металл в тигле интенсивно перемешивали и одну его часть опирали для контрольной отливки в кокиль Одновременно в соленоид устанавливали подогретую оснастку, включали источник тока и производили слив металла через соленоид

Исследование по влиянию МГД-обработки лигатуры Л2 и сплавов систем М§-А1-гп-Мп и М^-гг-Ш в переменном магнитном поле на качество сплавов проводилось в условиях промышленного 'эксперимента (рис 2)

Установка состоит из центробежного насоса, металлопровода и индуктора магнитного поля, подключенного через трансформатор к промышленной сети переменного тока 380 В Установку монтировали на промышленной печи СМТ-2 в двухтонном тигле с расплавом

Режимы МГД-обработки магниевых сплавов приведены в таблице 1

Таблица 1

Режимы МГД-обработки расплавов магниевых сплавов в магнитных полях

Материал Температура расплава, °С Индукция магнитного поля, Тл Скорость течения металла, м/с

М§-2г лигатура Л2 (лабораторная МГД-установка) 730 - 790 0,2 0,59 (постояное поле) 1-3

лигатура Л2 Сплав МЦрШЗ (промышленная МГД-установка) 720 - 750 0,02 -0,09 (переменное поле) 2-4

Сплав МА8Ц (промышленная МГД-установка) 710-730 0,02 - 0,09 (переменное поле) 2-4

В третьей главе проведено теоретическое исследование воздействия магнитного и электрического полей на жидкии металл как коллоидно-дисперсную систему Основное внимание уделяется рассмотрению

физических причин, обусловливающих эффекты измельчения зерна магниевых сплавов и повышения усвояемое 1 и циркония магнием из магниево-циркониевой лигатуры Л2

Жидкий металлический расплав - это свободнодисперсная, разбавленная, лиофобная коллоидная система с 1вердой дисперсной фазой (суспензия) Концентрация дисперсной фазы в расплавах обычно невелика (0,001 - 0,1 %, масс), хотя может достигать 10 % и более (например, в некоторых лигатурах) Размер частиц варьирует о г долей мм (суспензоиды) до субмикроскопических размеров (микрогетерогенные системы) Форма частиц, как правило, приблизительно равноосная Дисперсная фаза по структуре не отличается от структуры соответствующего компактного вещества и имеет молекулярную или ионную крис 1аллическую решетку

Лиофобность означает, что частицы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой, межфазное натяжение в жидких металлах составляет ~ 0,5-2 Дж/м2, система обладает значительным и убытком свободной энергии и термодинамически неустойчива Поэтому в таких системах самопроизвольно идут процессы укрупнения частиц, т е происходит снижение поверхностной энергии за счет уменьшения удельной поверхности Такие системы называются агрегативно неусюйчивыми Агрегативная устойчивость определяется рядом факторов - кинетическим, электрическим, адсорбционно-сольватным

Каогуляция, укрупнение частиц в разбавленных системах приводит, в свою очередь, к потере седиментационной устойчивости - оседанию или всплыванию частиц дисперсной фазы, и, в конечном итоге, к расслоению фаз Кроме процесса укрупнения частиц уменьшение поверхностной свободной энергии системы служит движущей силой таких поверхностных явлений, как адсорбция, смачивание, растекание, адгезия, когезия, капиллярные явления и ДР

Необходимым условием существования устойчивой коллоидной системы является наличие двойного электрического слоя (ДЭС) на границе фаз ДЭС характеризуется скачком потенциала (р на границе раздела фаз, плотностью электрического заряда и емкостью двойного слоя, которую оценивают обычно по формуле для плоского или сферического конденсатора Толщина двойного слоя зависит от природы и условий контакта соприкасающихся фаз и имеет порядок 105 -10" см Однако строение ДЭС не сводится к представлению о плоском конденсаторе Реальная структура ДЭС гораздо более сложна Именно наличие сложного строения ДЭС обусловливает существование электрокинетических и электрокапиллярных явлений

Связь между поверхностным натяжением, электрическим потенциалом и концентрацией вещества, адсорбированного из жидкости на твердой поверхности, описывается уравнением Фрумкина

Ат = -д<1<р - - Е1М, (1)

где q - плотность электрического заряда, <р - электрический потенциал, Р -число Фарадея, - заряд иона, Г, - поверхностный избыток компонента г в поверхностном слое (по сравнению с его равновесной концентрацией в объемной фазе), /и, - химический потенциал компонента

Из этого уравнения следует, что наложение внешнего потенциала на систему или адсорбция ионов или нейтральных молекул приводит к изменению межфазной энергии

При затвердевании жидких металлов нерастворимые примеси могут служить центрами кристаллизации, т е идет кристаллизация по гетерогенному механизму На этом основан широко применяемый в промышленности метод измельчения структуры литого металла -модифицирование сплавов, при котором в жидкий металл вводят специальные добавки, которые при охлаждении металла становятся центрами кристаллизации

Однако не всякое твердое включение может служить центром кристаллизации при затвердевании металла Для этого необходимо, чтобы поверхность твердого включения была лиофильной по отношению к жидкому металлу и чтобы произошло смачивание этой поверхности Только в этом случае на твердой подложке возникнут условия для зарождения новой твердой фазы и может происходить ее дальнейший рост, т е жидкость будет кристаллизоваться по гетерогенному механизму Этот факт проверен как экспериментально на жидкостях различной природы, так и имеет теоретическое обоснование в рамках модели гетерогенного зародышеобразования

Применением внешних физических воздействий можно активировать твердые примеси, чтобы они служили центрами кристаллизации При наложении внешнего магнитного поля на так> ю коллоидно-дисперсную систему в ней имеют место различные механизмы воздействия магнитного поля на систему, приводящие к активации микроскопических твердых включений и облегчению смачивания их жидким расплавом

Теоретический анализ показал, что физические причины выявленных эффектов заключаются в следующем При движении жидкого металла во внешнем магнитном поле в металле индуцирую 1ся электрические токи / и возникают объемные электромагнитные силы /, действующие на проводящий металл Величина плотности тока у и электромагнитной силы / определяются выражениями

где а - электропроводность жидкого металла, Е - электрическое поле, V -скорость движения металла, В - индукция машитного поля в жидком металле

Схема индукционных токов и электромагни I ных сил, действующих на непроводящую частицу в жидком металле, приведена на рис 3

у = а(Е + ухВ),

(2) (3)

В

т.

Рис 3 Схема индукционных токов и электромагнитных сил, действующих на непроводящую частицу в жидком металле

Под действием электромагнитных сил частицы дисперсной фазы приобретают относительную скорость и вращательное движение Вращение частиц связано с вихревым характером электрома! нитных сил

Оценка величины скорости для твердых частиц получается из соотношения

где Т7 - сила, действующая на частицу, сх - коэффициент сопротивления частицы, р - плотность жидкой среды, а - радиус частицы Полагая для сферических частиц сх » 1, р = 1,7 103 кг/м3, получим для частиц радиусом а/ =1 мкм, а2 =10 мкм и а3 =100 мкм =1,4 10'3 м/с, м>2 =0,45 10"2 м/с, м3= 1,4 10"2 м/с соответственно

По полученным оценкам относительной скорости частицы вычислено число Пекле для включений с радиусами а/, а2, и а3 (коэффициент диффузии для жидкого магния при 700 °С равен О =2,7 10"'' м2/с), оно равно Ре/ = 0,52, Ре2 = 17, Ре3 - 520 соответственно

Следовательно, уже для частиц радиусом 5 мкм и более благодаря динамическому воздействию электромагнишых сил значительно интенсифицируются процессы конвективного массопереноса на границе фаз, и чем частица крупнее, тем это влияние сильнее

Кроме этого, участок трубы с соленоидом, создающим магнитное поле, представляет собой локальное магнитогидродинамическое сопротивление При течении металла через соленоид за очень короткий интервал времени (~ 0,05 - 0,15 с) происходит сложная и интенсивная перестройка поля скоростей, меняется структура потока, т е имеет место очень энергичное перемешивание расплава

Таким образом, в результате силового воздействия магнитного поля на жидкий расплав на поверхности твердых включений возникают нормальные и касательные напряжения, существенно интенсифицируются процессы

(4)

массообмена на границе раздела фаз, улучшаются условия смачивания поверхности твердых включений расплавом

Помимо силового воздействия существенное влияние на взаимодействие нерастворимых включений с жидким металлом имеет электрохимический фактор, а именно неравновесные электроповерхностные явления Индукционные токи, возникающие в жидком металле под действием магнитного поля, воздействуют на структуру двойного электрического слоя (ДЭС) микроскопических нерастворимых частиц, (рис 4 )

Рис 4 Схема влияния электрических токов на структуру двойного электрического слоя частицы

При этом происходит изменение равновесной плотности электрического заряда д$ и скачка потенциала ДЭС, что, в соответствии с уравнением Липпмана с1о = -д$с1<р, ведет к изменению межфазного натяжения на границе фаз Кроме этого при относительном движении частицы под действием электромагнитных сил происходят деформация структуры ДЭС, разрыв двойного слоя по плоскости скольжения, что тоже приводит к изменению поверхностной плотности зарядов ДЭС и изменению величины межфазного натяжения на границе раздела фаз Из-за возникшего градиента межфазного натяжения на границе фаз возникав тангенциальное движение поверхностного слоя в сторону больших значений а Этот эффект играет существенную роль в процессах массообмена и химического взаимодействия, способствует адгезии, адсорбции вещества жидкой фазы на поверхности твердого включения, смачиванию твердой поверхности расплавом

В четвертой главе исследовано воздействие постоянного и переменного магнитного поля на жидкие магниевые расплавы в предкристаллизационный период

Изучение особенностей воздействия постоянного магнитного поля на жидкие расплавы В опытах исследовали влияние обработки расплавленного металла в постоянном магнитном поле лабораторной установки на структуру слитков в зависимости от величины индукции магнитного поля, температуры металла, содержания в лигатуре циркония В экспериментах магнитное поле изменяли в пределах от 0,20 до 0,59 Тл

В результате выполненных исследований установлено, что МГД-обработка расплава магниево-циркониевой лигатуры оказывает существенное влияние на величину зерна в полученных образцах (табл 2)

Таблица 2

Исследования по МГД-обработке магний-циркониевой лигатуры Л2 в постоянном магнитном поле

№ опыта Проба*) Температура металла, Т, С0 в, Тл Содержание циркония в лигатуре, % Средний размер зерна, мкм Коэффициент измельчения зерна, к

1 К 750 - 6,0 39,4 2,26

О 0,258 12,5 17,4

2 К 750 - 16,5 39,0 2,29

О 0,258 16,8 17,0

3 К 770 - 19,7 44 2,47

О 0,275 20,3 17,8

4 К 750 - 19,89 32,6 2,72

О 0,236 19,51 11,99

5 к 735 - 10,87 9,0 1,0

о 0,200 9,93 9,0

6 к 735 - 13,44 9,0 1,125

о 0,220 13,31 8,0

7 к 730 - 14,8 15,86 1 48

О 0,220 15,5 10,71

8 к 730 - 15,5 13,7 1,50

О 0,220 15,0 9,1

9 к 730 - 12,73 12,0 1,71

о 0,59 12,27 7,0

*} К - контрольный образец, О - опытный образец

Оценку степени измельчения структуры образцов проводили с помощью коэффициента измельчения зерна к, численно равного отношению средних размеров зерна в опытной и контрольной отливках Коэффициент измельчения в опытах изменялся в пределах от 1,0 до 2,72 Структура металла до и после обработки лигатуры в магнитном поле соленоида в одном из опытов (к = 2,47) приведена на рис 5

Статистическая обработка экспериментальных данных в среде ППП «STADIA 6 0» позволила получить ряд mhoi офакторных зависимостей, которые удовлетворительно описываются уравнениями множественной регрессии

Зависимость размера зерна d от температуры металла Т, содержания циркония в лигатуре CZr и от величины индукции магнитного поля В имеют вид

й0 - -601+0.844Т-0,0223 С&(без МГД-обработки расплава) (5) 4 = й0(Т) - ШТ) - оу ■ (1 -ехр(-0,0102-2.83 В Лй)) (6)

При этом коэффициенты корреляции равны соответственно К= 0,817 и К= 0,78 при уровне значимости 5%.

Из (5) следует отсутствие зависимости размера зерна с!а от содержания циркония в лигатуре -коэффициент при Сгг незначим и его следует отбросить (в (6) зависимость от С/, не учитывается). Уравнение (6) получено путем обработки экспериментальных данных в асимптотических координатах {метод В.В. Дильмана - А, Д. Полянина) и переходит в (5) при В = 0. Графики зависимости (6) размера зерна от индукции магнитного поля и темпера!уры с1(Т, В), приведены на рис. 6.

Рис 5. Структура лигатуры. х400.

а) до МГД- обработки

б) после МГД- обработки

Рис. 6. Зависимость размера зерна <3 от индукнии В магнитною поля. 1 - Т=730 °С; 2 - Т=750 °С; 3 - Т=770 °С; 4 — экспериментальные данные (температура разливки расплава приведена в габл. 2)

Получена также зависимость коэффициент измельчения зерна к от факторов Т и В, которая описывается уравнением нелинейной регрессии с коэффициентом корреляции К= 0,77 (рис. 7).

к =1+(-310,58+47,491пТ) |—-^--—-1| (7)

+0,Зехр(-151В ) ) w

Индукция, Тл

Рис 7 Зависимость коэффициента измельчения зерна к от индукции магнитного поля 1- Т=730 Т, - Т=750 °С, 3- Т=770 °С, 4- экспериментальные данные

Установлено, что наиболее сильное влияние на величину зерна й и коэффициент измельчения зерна к оказывает индукция магнитного поля В От температуры металла зависимость слабее, а от содержания циркония в лигатуре эти характеристики вообще не зависят

Металлографический анализ показал, что для образцов, обработанных в магнитном поле, в отличие от контрольных, характерна плотная кристаллическая структура с минимальным количеством пор и оксидно-солевых включений При микроструктурном анализе установлено, что контрольные образцы лигатуры характеризуются распределением циркония в виде двойных и более сложных соединений с примесями по границам зерен Встречаются агломераты из нескольких зерен и-Ъх, покрытых оксидно-солевой оболочкой Очень небольшое количество циркония выделяется в виде <х-Ък внутри тела зерна при распаде твердого раствора После обработки в магнитном поле агломератов из зерен а-2г, покрытых оксидно-солевой оболочкой, в образцах не обнаружено

Усвояемость циркония из лигатуры Л2 Для исследования влияния МГД-обработки лигатуры на усвояемость циркония при введении лигатуры в магниевый сплав были подготовлены в качестве шихтового материала три

партии лигатуры. Каждая партия изготовлялась из материала одной плавки и состояла из образна, прошедшего обработку в магнитном поле, и контрольного образца. Индукцию постоянного магнитного поля и опытах по обработке лигатуры изменяли от 0,36 до 0,59 Гл.

С использованием таким образом лигатуры была выполнена серия опытов по приготовлению магниевого сплава с цирконием. Каждый опыт состоял из двух идентичных плавок, в одной из которых - контрольной -использовалась лигатура, не обработанная в магнитном поле, а в другой -обработанная лигатура. В магний вводили навески лигатуры, расплав перемешивали и после выдержки в течение 15 мин сливали в идентичные изложницы. Полученный сплав анализировали на содержание 7х и примесей. По данным анализа рассчитывали коэффициент усвоения циркония к, как отношение фактического содержания Zг в сплаве к расчетному содержанию при условии 100 % усвоения циркония маг нием,

В результате выполненного исследования установлено, что обработка лигатуры в магнитном поле соленоида оказываем положительное влияние на усвояемость циркония магнием.

Во всех опытах коэффициент усвоения циркония сплавом из лигатуры, обработанной в магнитном поле, оказался более высоким, чем в контрольных плавках. Бели в контрольных плавках коэффициент усвоения к, изменялся в пределах от 13,5 до 32,5 % при среднем значении 23 %, то в опытных - от 36,8 до 97 % при среднем значении 63 %, т. е. усвояемость циркония магнием после обработке лигатуры в магнитном ноле возросла почти в три раза (рис. 8).

100 I 80

I

О

О. 60

» 40

х

Ф

О >

0

1 2 3 4 5 6 7

Р - обработано в магнитном поле О - без обработки в матитном поле

- 1 --- г-1

II I _ I |г ■ 1 Ш 1 й Я, Щ

Рис. 8. Влияние постоянного магнитного поля на усвояемость циркония из лигатуры Л2

На основе экспериментальных данных получено уравнение множественной нелинейной регрессии, удовлетворительно описывающее зависимость усвоения циркония С2г магнием ог температуры Т расплава, расчетного содержания циркония в шихте СР и от индукции магнитного поля В. коэффициент корреляции равен К~0,78:

С2г - Г ^Ср'" ехр( 1,6В06-I¡,85). (8)

Из (8) следует, что степень усвоения циркония Сгг существенно зависит от величины магнитного поля В, температуры расплава и расчетного содержания циркония в шихте Ср. Зависимость усвоения циркония магнием от его содержания в лигатуре не обнаружено, что хорошо согласуется с данными исследования И, Ю. Мухиной по усвояемости циркония из магниево-циркониевой лигатуры.

Таким образом, лабораторные исследования показали, что в результате МГД-обработки магний-цирконневой лигатуры в постоянном магнитном поле соленоида существенно измельчается размер зерна и повышается усвояемость циркония магнием. Это можно объяснить представлениями о воздействии магнитного поля на жидкий металлический расплав, изложенными в гл. 3.

Изучение особенностей воздействия переменного магнитного поля на жидкие расплавы. Были проведены исследования по МГД-об работке магний-циркониевой лигатуры в опытно-промышленных условиях. Расплав лигатуры Л2 в промышленной печи СМТ-2 центробежным насосом по замкнутому циклу прокачивался по металломроводу, который проходил через индуктор переменного магнитного поля. Индукция переменного магнитного поля, создаваемого индуктором, была в пределах 0,02-0,09 Тл.

В процессе обработки расплава лигатуры периодически отбирали ¡фобы из расплава в тигле и из сливного патрубка металл опровода. Установлено, что примерно через 12-15 минут обработки расплава содержание Zг в этих пробах становилось приблизительно одинаковым, близким к расчетному, и при дальнейшей обработке практически не изменялось. Это свидетельствовало о достижении высокой однородности расплава по содержанию 7. г и о завершении разрушения агломератов из зерен а-7,т и солевых оболочек на их поверхности. Таким образом, при производительности центробежного насоса 10-12 т/ч за 10 мин перекачивается 1,7-2 т металла, т. е. за 12-15 минут

практически весь металл в тигле ■ подвергается обработке в магнитном поле. Такой вывод подтверждают и результаты металлографических исследований {см. рис. 9, табл.3.). В табл. 3 приведены результаты метало-графических исследований проб, отобранных из расплава в процессе МГД-обработки лигатуры Л2.

а) б)

Рис. 9. Структура лигатуры Л2 (х400); До МГД-обработки (а), через 15 мин выдержки после МГД-об работки (б)

Из табл 3 следует, что величина зерна в лигатуре после обработки измельчается в 1,6-1,7 раза Кроме этого существенно измельчается и размер частиц а-2г, а агломераты из слипшихся частиц распадаются на отдельные зерна

Таблица 3

Влияние продолжительности МГД-обработки расплава лигатуры Л2

на размер зерна (мкм)

Зона в слитке Продолжительность обработки расплава, мин Через 15 мин

0 7 15 отстоя

1 2 3 4

Центральная зона 45,9 27,8 28,0 26,6

Приповерхностная зона 10,2 8,3 7,4 6,2

Следует отметить, что в состав лигатуры входят солевые включения, наличие которых обусловлено способом получения лигатуры Химический анализ обработанной в магнитном поле лигатуры свидетельствует о высокой степени однородности продукции по содержанию циркония и хлора (табл 4)

Таблица 4

Содержание циркония и хлора в магниево-циркониевой лигатуре,

Номер слива*) 1 2 3

Содержание Ъх, %, масс 17,3 17,5 17,2

Содержание СГ, %, масс 0,4 0,3 0,5

4 5 6

17,2 17,3 17,6

0,4 0,4 0,3

*) По ТУ 48-10-33-75 с изм № 1, 2 лигатура Л2 поставляем партиями, партия состоит из плавок, плавка - из сливов, слив представляется 20-тью чушками по содержанию Zт и СГ

Лигатура же, полученная по стандартной технологии, без обработки в магнитном поле, характеризуется значительной неоднородностью по цирконию и хлору (что отражено в технических условиях на лигатуру Л2)

Как следует из таблицы 4, содержание хлора в лигатуре, прошедшей обработку в магнитном поле, примерно в 1,5-2 раза ниже, чем в лигатуре, получаемой по стандартной технологии (0,8-1,5 % С Г) Это, очевидно, можно объяснить тем, что после разрушения в процессе МГД-обработки оксидно-солевых оболочек на зернах <х-Хг цирконий активируется, частично растворяется в жидком магнии и измельчается При этом солевая фаза уходит на дно тигля, в шламовую зону, а мелкие зерна а-2г значительно более медленно оседают под действием силы тяжести, увеличивая время контакта фаз при растворении и однородность расплава по содержанию Ъх по высоте тигля

Усвояемость циркония из лигатуры Л2, обработанной в переменном магнитном поле. Изучено влияние переменного магнитного поля на усвояемость циркония магнием. Исследования были выполнены в лабораторных и в промышленных условиях. В лабораторных условиях было выполнено две серии опытов по введению в магний циркония из лигатуры, предварительно обработанной в переменном магнитном поле на промышленной установке. В лабораторную печь загружали навеску магния Мг90 и расплавляли ее. По достижении металлом температуры 750 "С вводили расчетное количество магний-циркониевой лигатуры, прошедшей МГД-обработку. В контрольных опытах в магний вводилась лигатура, не обработанная в магнитном поле.

Средние значения усвоения по растворимому и общему цирконию представлены на рис, 10. Из гистограммы следует, что степень усвоения циркония магнием в опытах с обработанной Лигатурой в ¡,5-2,5 раза выше, чем в контрольных опытах. Причем обработка в магнитном поле влияет, в основном, на растворимый цирконий, содержание нерастворимого циркония практически не меняется.

В промышленных условиях выполнены плавки по приготовлению сплава МЦрШЗ (система М§-2г-Кс1) с обработкой его в переменном магнитном поле. При этом использовалась лига ¡ура, тоже обработанная в магнитном поле. В отличие от лабораторных опытов, описанных выше, обработке в переменном магнитном поле подвергалась лигатура магний-цирконий и сплав МЦрШЗ,

70

^ 60 о;

т 50 о

о- 40

| 30

§ 20

£ ю о

□ Обыий цирконии С Растворимый цирконий

Рис. 10. Усвоение циркония в магнии из лигатуры Л2 (лабораторный эксперимент): 1 -4 — лигатура, обработанная в переменном магнитном поле на промышленной установке; 5-6 - лигатура без МГД-обработки.

В ходе опытов отбирали пробы для химического, спектрального и металлографического анализов. Результаты химического и спектрального анализов приведены в таблице 5 и показывают очень высокий процент усвоения циркония магнием.

Таблица 5

Результаты промышленных опытов по определению усвоения циркония из лигатуры Л2, прошедшей МГ'Д-обработку (сплав МЦрШЗ)

Номер плавки МЦрШЗ

Содержание Ът в сплаве, % маее.

Расчетное

1,35

По результатам хнм./еиектр. апилиза

1,34/1,3

Усвоение но результатам хпм, анализа, %

99,6

16

0,940

0,90/0,82

95,7

Результаты металлографического анализа показали, что структура металла в процессе опыта существенно измельчилась. Например в опытной плавке 16 получен металл с размером зерна менее 5 мкм по сравнению с контрольной плавкой, в которой размер зерна 40-50 мкм. Данный результат соответствовал металлу, отобранному после 10-минутной обработки расплава, когда результаты химического и спектрального анализов составили соответственно 0,87 и 0,85 %. Дальнейшая обработка расплава в магнитном ггале практически не привела к увеличению усвоения циркония

В работе выполнено промышленное исследование но изучению воздействия переменного магнитного поля на жидкие магниевые ¿плавы системы Мз-Л!-2п-Мп, в состав которых не входит цирконий. Эксперимент был проведен на сплаве МА8Ц в печи СМТ-2. В процессе МГД-обработки отбирали пробы металла из-под струй метал л о л ров од а и из расплава в тигле с глубины 200-300 мм от зеркала металла. Всего таким способом было обработано пять плавок. Параллельно с данными опытами проведено три плавки, в которых модифицирование проводили магнезитом по стандартной технологии. В обеих сериях опытов металл после обработки отстаивали в тигле от 0,5 до 2.5 часов. Эффект модифицирования определяли по величине зерна в центральных зонах слитков. Типичная структура сплава в образцах, отобранных до и после обработки металла в магнитном поле, приведена на рис. 11.

Установлено, что металл, отобранный от струи из метал л опро вода, т. е. сразу после обработки в магнитном поле индуктора, имел мелкокристаллическую структуру <с размером зерна, изменяющимся в пределах от 35 до 60 мкм. Величина зерен металла в пробах, отобранных

Рис. ! 1. Структура сплава МА8Ц, х 100 Да обработки в магнитном поле (а), после обработки в магнитном поле(б)

из тигля, в первом приближении описывается линейной зависимостью от времени обработки

Через 20-30 мин обработки в магнитном поле размер зерен в пробах, отобранных из-под струи и от расплава в тигле, выравнивался Далее, в процессе выдержки расплава, структура металла не менялась В параллельных плавках, в которых металл модифицировали магнезитом, размер зерен металла в пробах, отобранных в процессе отстоя, колебался в пределах от 67 до 110 мкм Среднее значение величины зерен в контрольных плавках составили 86, 74 и 85 мкм

Анализ полученных результатов показывает, что модифицирование сплавов системы М§-А1-2п-Мп в переменном магнитном поле индуктора значительно эффективнее модифицирования магнезитом При этом полученные результаты характеризуются высокой стабильностью по сравнению с известными методами модифицирования сплавов данной системы (метод перегрева, введение углеродосодержащих добавок) и лишены присущих им недостатков Достигаемый эффект измельчения структуры металла соответствует и даже превышает эффею измельчения, получаемый на магниевых сплавах системы при модифицировании их цирконием

Установлено, что размер зерна в этом случае не превышает 50 мкм

Поскольку в данных сплавах нет циркония, то механизм модифицирования, вероятно, следующий Промышленные сплавы этой системы представляют дисперсно-коллоидную систему и всегда содержат взвешенные нерастворимые микроскопические примеси - оксиды, нитриды, интерметаллиды и др При МГД-обработке расплава в переменном магнитном поле эти твердые включения активируются вихревыми токами В результате при охлаждении расплава происходит объемная кристаллизация по гетерогенному механизму, т е активированные участки поверхности включений служат подложками для роста новой фазы

Хотя в экспериментах величина индукции переменного магнитного поля в 5-10 раз меньше, чем в случае постоянного, тем не менее положительный эффект воздействия переменного магнитного поля на расплав не уступает методу обработки расплава в постоянном поле Это связано, по-видимому, с тем, что при воздействии на расплав постоянного поля главную роль играет динамическое воздействие поля на включения в жидком металле, а в случае воздействия переменного поля - элекфохимические механизмы, связанные с влиянием электрического тока на ДЭС Оценки показывают, что плотность электрических токов в металле в переменном магнитном поле при В = 0,08 Тл больше, чем в постоянном поле при В = 0,5 Тл Об этом говорят и известные данные о влиянии пропускания постоянного электрического тока через расплав металла на степень переохлаждения расплава и на измельчение его структуры, представленные в исследованиях И В Гаврилова и В И Якимова

На основе выполненного исследования разработана конструкция и изготовлена установка, а также технология модифицирования магниевых

сплавов типа А291 в переменном магнитом поле Разработана промышленная технология МГД-обработки магний-циркониевой лигатуры в переменном магнитном поле Экономическая эффект состоит в снижении потерь дорогого и дефицитного циркония из лигатуры Л2 в 1,5 -2 раза

Предложенная установка и технология МГД-обработки магниевых сплавов успешно опробованы на ОАО «Соликамский магниевый завод»

ВЫВОДЫ ПО РАБО ГЕ

1 На основании экспериментальных данных и теоретического анализа уточнены представления о расплавах промышленных сплавов как о неоднородных, коллоидно-дисперсных, термодинамически неустойчивых системах, содержащих малорастворимые и нерас торимые примеси (оксиды, карбиды, нитриды, интерметаллиды и т д) во взвешенном состоянии Устойчивость коллоидной системы определяется наличием двойного электрического слоя на границе жидкой и 1вердой фаз Количество микроскопических частиц в 1 см3 расплава составляет порядок ~ 105 -106 Жидкие металлы характеризуются очень высоким поверхностным натяжением (~ 0,5-2 Дж/м2) и процесс смачивания твердых поверхностей происходит с преобладанием сил химическо) о взаимодействия - так называемое условно-химическое или необратимое смачивание Поэтому жидкие металлы очень плохо смачивают твердые микроскопические включения По этой причине лишь очень незначительная доля «планктона» твердых микроскопических включений участвуе! в процессе затвердевания расплава в качестве центров кристаллизации Подавляющая же часть нерастворимых примесей либо переходит в шлам, либо частично остается в твердом растворе в качестве нежелательных примесей

2 Установлено, что МГД-обработка металлического расплава оказывает многогранное воздействие на твердые включения - силовое, динамическое, электрохимическое, адсорбционное и пр В результате этого облегчается смачивание твердых поверхностей и происходит активация микроскопических частиц, которые вовлекаются в процесс кристаллизации расплава в качестве подложек Получена оценка силового воздействия электромагнитных и электрокапиллярных сил на I вердую частицу в жидком металле в зависимости от ее размера Оценка показывает, что электрокапиллярные силы, действующие на крупные частицы (~1-100 мкм) очень малы и их воздействие существенно только для частиц субмикронного размера

3 Экспериментально установлено, что МГД-обработка расплава магниево-циркониевой лигатуры в постоянном магнишом поле приводит к уменьшению зерна лигатуры в чушке в 1,5-2 раза Получено уравнение нелинейной регрессии, описывающее зависимость размера зерна от индукции магнитного поля и температуры расплава Показано, что величина зерна не зависит от содержания циркония в лигатуре

4 Теоретически и экспериментально установлено, что в процессе МГД-обработки расплава магниево-циркониевой лигатуры происходит разрушение устойчивых флюсовых включений в форме агрегатов частиц циркония, содержащих цирконий в неактивной форме, и активация твердых частиц, содержащих цирконий При этом увеличивается время контакта частиц циркония с жидким расплавом В результате цирконий переходит в более активную форму, значительно возрастает его растворимость в жидком магнии

5 Установлено, что МГД-обработка расплава магний-циркониевой лигатуры в постоянном и переменном магнитных полях существенно улучшает качество лигатуры Во-первых, возрастает однородность лигатуры по содержанию циркония и снижается содержание солевой фазы Во-вторых, повышается степень усвоения циркония из лигатуры при использовании лигатуры при приготовлении магниево-циркониевых сплавов При этом усвоение циркония магнием из лигатуры марки Л2 возрастает в 1,5 - 2,5 раза по сравнению с существующей технологией На основании опытных данных получено уравнение множественной нелинейной регрессии степени усвоения циркония от расчетного содержания его в шихте, от температуры и индукции магнитного поля

6 Экспериментально показано, что обработка магниевых сплавов системы М^-А1-2п-Мп в переменном магнитном поле эффективно измельчает структуру отливки Достигаемый эффект измельчения структуры металла соответствует степени измельчения зерна, получаемой на магниевых сплавах при модифицировании их цирконием, размер зерна составляет в среднем 40-50 мкм Продолжительность МГД-обработки расплава в тигле массой 2 т составляет 25-30 мин. Полученные результаты характеризуются высокой стабильностью по сравнению с известными методами модифицирования сплавов

7 На основе выполненного исследования разработаны установка и промышленная технология МГД-обработки магниево-цирконивой лигатуры в переменном магнитном поле Разработана и опробована в промышленных условиях технология модифицирования магниевых сплавов системы М§-А1-2п-Мп в переменном магнитном поле Определены технологические параметры МГД-обработки магниевых сплавов Предложенный метод отличает простота и высокая эффективность Промышленные испытания устройства и способа обработки магниевых сплаво в магнитном поле проведены на ОАО «Соликамский магниевый завод» и защищены патентами РФ

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах;

1 Кулинский А. И., Агалаков В. В., Щепин Л. А., Шумахер А, А., Катерин О.И. Magnetic Treatment Effect of Magnesium-Zirconium Alloy of the Absorption of Zirconium by Magnesium, И Proceeding of the International Notv Feirous Processing and Technology Conference, 10-12 March 1997, St Louis, pp. 535-539.

2 А. И. Кулинский, Л. А. Щепин, В. В. Курносенко, А. А. Шумахер, Н. А. Шундиков Modification of Magnesium-Aluminium Alloys of AZ-91 Type in Alternation Axi-Symmetry magnetic Field. // Advances in Aluminium Casting Technology Proceedings from Materials Solutions conference 98 on Aluminium Casting Technology 12-15 October 1998 Posemont, Illinois Published by ASM international materials Park, Ohio pp. 261-263.

3 Kuiinsky A. I., Agaiakov V. V., Shchepin L. A., Schumacher A. A., Shundikov N, A. Usage of MHD Methods at the Production of Magnesium-Zirconium Alloys. // MAGNESIUM 2000. Proceedings of the Second Israeli International Conference on Magnesium Science & Technology, 22-24 February 2000, Dead Sea, Israel, pp. 71-75.

4 Кулинский А. И., Щепин Л. А., Шумахер Л. А. Влияние магнитной обработки на качество магний-циркониевой лигатуры. II В кн.: Научно-технический потенциал Западного Урала в области конверсии военно-промышленного комплекса. Доклады международного семинара. Пермь: Пермский научный центр УрО РАН. 2001. С. 283-286.

5 Кулинский А. И., Щепин Л. А., Шумахер А. А, Исследования по разработке высокоэффективной технологии модифицирования магниевых сплавов, р В сб.: Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России. Березники. 2002. С, 108-115.

6 Кулинский А. И,, Щепин Л, А., Шумахер А. А., Шундков Н. А. Модифицирование сплавов системы Mg-AJ-Zn-Mn в высокоградиентном переменном магнитном поле соленоидального типа. // Металлургия легких сплавов на рубеже веков. Современное состояние и стратегия развития. Международная конференция: Сб. тез. докл. - Санкт-Петербург, 2001. С. 193.

7 Кулинский А. И., Щепин Л. А., Шумахер А. А. Исследования по разработке высокоэффективной технологии модифицирования магниевых сплавов. И Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России: Сб. тез. докл. - Березники, 2001. С. 14.

8 Кулинский А. И., Курносенко В. В., Щепин Л.А., Бабин В. С., Шундиков Н, А. Способ литья магния и магниевых сплавов. Патент РФ № 2135324. 1999, БИ № 24.

9 Кулинский А. И„ Щепин Л. А., Бабин В. С., Агалаков В, В. Способ обработки лигатуры магний-цирконий и устройство для его осуществления. Патент РФ „Va 2196844. 2003, БИ № 2.

10 Кулинский А. И., Щелконогов А. А., Щепин Л. А. Модифицирование сплавов системы Mg-Al-Zn-Mn в высокоградиентном переменном

магнитном поле соленоидального типа. // VI съезд литейщиков России. Труды съезда. Т. 1. Екатеринбург 19-23 мая 2003 г. Изд. УГТУ-УПИ. С. 247-251.

11 Щепин Л, А., Кулинский А. И., Игнатов М. Н. Роль МГД-эффектов в интенсификации процессов мае со обмела в жидких металлах и смачивании твердых включений. // Механика и технология материалов и конструкций. Вестник ПГТУ, № 6. Пермь,; ПГТУ. 2003. С. 114-117.

12 Щепин Л. А,, Кулинский А. И., Игнатов М. Н. О влиянии магнитного поля на смачивание твердых включений жидким металлом. // Механика и технология материалов и конструкций. Вестник ПГТУ, № 6. Пермь.: ГТГТУ. 2003. С. 118-122.

13 Щепин Л. А., Кулинский А. И., Игнатов М. И. Жидкий металл как-коллоидная система в магнитном поле. // Высокие технологии в промышленности России и методические особенности преподавания в техническом вузе. Материалы Региональной научно-практической конференции (Березники, 6-8 апреля, 2004 г.) - Пермь, 2004. С, 175-176.

14 Щепин Л. А., Кулинский А. И., Игнатов М. И. О механизме влияния магнитного поля на смачивание твердых включений жидким металлом. И Высокие технологии в промышленности России и методические особенности преподавания в техническом вузе. Материалы Региональной научно-практической конференции (Березники, 6-8 апреля, 2004 г.) -Пермь,2004. С. J76-J80.

15 Кулинский А. И., Кулинская И. В., Щепин Л. А., Агалаков В. В., Игнатов М. Н. О механизмах воздействия магнитного поля на непроводящие включения в жидком металле. И Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструкций, - Пермь, 2004. - 8. С. 245-25 I

16 Щепин Л. А. Металлический расплав как коллоидно-дисперсная система. МГД-обработка магниевых сплавов. // Литейщик России. 2007. - № 2. с.

36-40.

Екатерин бург-Тираж 100 экз.

Ризография Заказ № 93

Подписано в печать

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, г, Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СЛИТКА. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ.

1.1 Методы воздействия на кристаллизующийся расплав.

1.1.1 Тепловые методы воздействия на структуру слитка.

1.1.2 Физико-химические методы управления структурой слитка.

1.1.2.1 Современные представления о процессах модифицирования структуры слитка.

1.1.2.2 Практические способы модифицирования магния и сплавов. Лигатуры.

1.2 Физические методы формирования структуры слитка.

1.2.1 Общая характеристика физических методов воздействия.

1.2.2 Вибрационная и ультразвуковая обработка.

1.2.3 Электромагнитные методы.

1.2.3.1 Электромагнитное перемешивание металла.

1.2.3.2 Обработка жидкого расплава постоянным электрическим током.

1.2.3.3 Другие физические воздействия. Новые процессы и технологии.

1.3 Задачи исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1 Материалы.

2.2 Оборудование и методики проведения экспериментов.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ НА ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ КАК

КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНУЮ СИСТЕМУ.

3.1 Жидкий металл как коллоидно-дисперсная система.

3.2 Физико-химические основы смачивания твердых включений жидкими металлами и их связь с процессами кристаллизации на твердой подложке.

3.3 Воздействие магнитного поля на жидкий металл в предкристаллизационный период.

3.3.1 Силовое воздействие магнитного поля на твердые включения.

3.3.2 Электрокапилярные явления (неравновесные электроповерхностные явления).

3.3.3 Поляризация и намагниченность частиц.

3.4 Выводы.

4. ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЖИДКИЕ МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ В ПРЕДКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ ПЕРИОД.

4.1 Постоянное магнитное поле.

4.1.1 Модифицирование магниево-циркониевой лигатуры в постоянном магнитном поле.

4.1.2 Усвояемость циркония из лигатуры, обработанной в постоянном магнитном поле.

4.2 Переменное магнитное поле.

4.2.1 Воздействие на структуру лигатуры в переменном магнитном поле.

4.2.2 Усвояемость циркония из лигатуры, обработанной в переменном магнитном поле.

4.2.3 МГД-обработка в переменном магнитном поле магниевого сплава системы

§-А1-2п-Мп.

4.3 Обсуждение результатов.

4.3.1 Измельчение зерна магния при легировании цирконием.

4.3.2 МГД-обработка и качество магниево-циркониевой лигатуры.

4.3.3 Влияние размера частиц циркония на его ликвацию в тигле в процессе плавки.

4.3.4 Влияние дисперсности материала на кинетику растворения компонента.

4.4 Технология и режимы МГД-обработки магниевых сплавов в переменном магнитном поле.

4.5 Выводы.

Актуальность работы. Актуальной проблемой цветной металлургии и литейного производства является повышение механических и эксплуатационных свойств полуфабрикатов и готовых изделий, получаемых из сплавов.

Литейные и деформируемые магниевые сплавы, легированные цирконием, широко применяются в современной технике, частности, в авиационной и космической, вследствие того, что они обладают очень хорошими механическими и эксплуатационным свойствами по сравнению со сплавами на основе алюминия, железа и др.: очень малым удельным весом, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, очень высокой способностью поглощать энергию удара и вибрационных колебаний, хорошими жаропрочными характеристиками. Повышение качества и надежности деталей, изготовленных из магниево-циркониевых сплавов, существенным образом зависит от качества магниево-циркониевой лигатуры, с помощью которой цирконий вводится в сплавы, и с проблемой получения качественных слитков и отливок.

Существующее положение в области производства и качества магниево-циркониевой лигатуры характеризуется: а) высоким уровнем потерь дорогого легирующего компонента циркония в процессе приготовления сплавов с использованием лигатуры из-за низкой усвояемости циркония магнием; б) отдельные партии магниево-циркониевой лигатуры отличаются нестабильностью по содержанию циркония и высоким содержанием солевых включений. Высокое содержание солей в лигатуре значительно снижает ее коррозионную стойкость и приводит к недопустимо большому проценту брака изделий из магниево-циркониевых сплавов по флюсовой коррозии. В этом направлении в последние десятилетия был выполнен большой объем работ, однако существенного улучшения не достигнуто. Поэтому задача улучшения качества магниево-циркониевой лигатуры очень актуальна.

Одним из основных и самых распространенных методов улучшения механических свойств литых и деформируемых изделий является измельчение зерна отливки, поскольку влияние исходной структуры полуфабриката на конечные свойства изделия очень велико. Большое разнообразие известных способов воздействия на структуру сплавов на этапе их приготовления и литья принято делить на два класса: 1) металлургические; 2) физические. Металлургические методы не позволяют получить достаточно мелкое зерно, обладают рядом других недостатков (нестабильность процесса модифицирования, высокие временные и энергозатраты и др.). Среди металлургических методов самым эффективным для сплавов систем магний-цинк и магний-РЗМ является модифицирование цирконием, однако возникают упомянутые трудности, связанные с качеством магниево-циркониевой лигатуры, и, кроме того, цирконий не применим для модифицирования магниевых сплавов, содержащих алюминий и марганец.

Из известных физических методов воздействия на структуру отливки и повышения ее качества наибольшее распространение получил метод электромагнитного перемешивания расплава в лунке слитка в процессе кристаллизации. Он широко используется при непрерывном и полунепрерывном литье слитков. Использование на практике электромагнитных методов в применении к иным условиям и технологиям приготовления и литья сплавов, или других физических методов воздействия (вибрация, ультразвук) на расплавы с целью улучшения свойств полуфабрикатов и готовых изделий пока не получило широкого распространения. Тем не менее использование электромагнитных методов воздействия на расплав представляется перспективным направлением исследования, т. к. обладают очень широким спектром воздействия на жидкий расплав. В частности, метод МГД-обработки расплава в предкристаллизационный период показал высокую эффективность и позволяет совместить многие положительные стороны различных способов воздействия на жидкие расплавы.

Кроме практической стороны, связанной с улучшением свойств и качества литейной продукции, в теоретическом плане в настоящее время нет однозначных взглядов на суть процессов, происходящих при модифицировании вообще, и, в частности, магниевых сплавов с цирконием. Отсутствуют также ясные и физически обоснованные представления о воздействии постоянных и переменных магнитных полей на жидкие перегретые расплавы (в предкристаллизационный период). Недостаток подобных данных обусловливает актуальность исследовательских и научно-технических работ в указанном направлении.

Цель и задачи исследования Установление закономерностей процессов МГД-обработки магниевых сплавов в постоянном и переменном магнитных полях в предкристаллизационный период, и разработка технических решений и технологических режимов МГД-обработки, позволяющих улучшить качество магний-циркониевой лигатуры и других магниевых сплавов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- исследовать воздействие МГД-обработки в постоянном и переменном магнитных полях на жидкий расплав как коллоидно-дисперсную систему;

- создать лабораторное и опытно-промышленное оборудование для МГД-обработки магниевых сплавов и изучить влияние магнитного поля и технологических факторов на качество магний-циркониевой лигатуры, усвоение циркония магнием при введении его из лигатуры;

- изучить влияние МГД-обработки в переменном магнитном поле на структуру магниевого сплава системы М§-А1-2п-Мп;

- разработать эффективный способ обработки магниевых сплавов в магнитных полях и установить технологические режимы процесса МГД-обработки.

Научная новизна: Экспериментально установлена и теоретически обоснована совокупность научных положений о закономерностях воздействия магнитного поля на жидкие промышленные (магниевые) сплавы как коллоидно-дисперсные системы в предкристаллизационный период:

- уточнены и расширены представления о жидких металлических расплавах как неравновесных коллоидно-дисперсных системах;

- установлены закономерности воздействие МГД-обработки на структуру магниевых сплавов;

- впервые определено влияние МГД-обработки магниево-циркониевой лигатуры на усвояемость циркония жидким магнием при введении его в расплав с помощью лигатуры;

- установлены и обоснованы технологические режимы процесса МГД-обработки магниевых сплавов.

Практическая значимость работы

- создана и испытана опытно-промышленная установки для МГД-обработки жидких сплавов в магнитном поле;

- разработана промышленная технология обработки перегретых сплавов в магнитном поле.

- установлены технологические параметры процесса МГД-обработки магниевых сплавов;

- применение технологии МГД-обработки позволяет сэкономить дефицитный материал цирконий и улучшить качество сплавов;

- результаты исследований могут быть использованы при создании различных МГД-агрегатов, предназначенных для интенсификации процессов модифицирования, улучшения качества сплавов и т. д.

Автор выражает признательность научному руководителю д.т.н., проф. М. Н. Игнатову и сотрудникам кафедры «Технология литейного производства» ПГТУ, г. Пермь, сотрудникам кафедры «Литейное производство и упрочняющие технологии» УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург, канд. техн. наук А. И. Кулинскому, работникам цеха № 1 ОАО «СМЗ» за научное консультирование и техническое содействие в процессе выполнения диссертационной работы.

Основные выводы по результатам проведенных исследований

1. На основании экспериментальных данных и теоретического анализа уточнены представления о расплавах промышленных сплавов как о неоднородных, коллоидно-дисперсных, термодинамически неустойчивых системах, содержащих малорастворимые и нерастворимые примеси (оксиды, карбиды, нитриды, интерметаллиды и т. д.) во взвешенном состоянии. Устойчивость коллоидной системы определяется наличием двойного электрического слоя (ДЭС) на границе жидкой и твердой фаз. Количество микроскопических частиц в 1 см3 расплава имеет порядок ~ 105 -106. Жидкие металлы характеризуются очень высоким поверхностным натяжением (~ 1-2 Дж/м ) и процесс смачивания твердых поверхностей происходит с преобладанием сил химического взаимодействия - так называемое условно-химическое, или необратимое смачивание. Поэтому жидкие металлы очень плохо смачивают твердые микроскопические включения. По этой причине лишь очень незначительная доля «планктона» твердых микроскопических включений участвует в процессе затвердевания расплава в качестве центров кристаллизации, подавляющая же часть нерастворимых примесей либо переходит в шлам, либо частично остается в твердом растворе в качестве нежелательных примесей.

2. Установлено, что МГД-обработка металлического расплава оказывает многогранное воздействие на твердые включения - силовое, динамическое, электрохимическое, адсорбционное и пр. В результате чего облегчается смачивание твердых поверхностей и происходит активация микроскопических частиц, которые вовлекаются в процесс кристаллизации расплава в качестве подложек Получена оценка силового воздействия электромагнитных и электрокапиллярных сил на твердую частицу в жидком металле в зависимости от ее размера. Оценка показывает, что электрокапиллярные силы, действующие на крупные частицы (-1-100 мкм) очень малы и их воздействие существенно только для частиц субмикронного размера.

3. Экспериментально установлено, что МГД-обработка расплава магниево-циркониевой лигатуры в постоянном магнитном поле приводит к уменьшению зерна лигатуры в чушке в 1,5-2 раза. Получено уравнение нелинейной регрессии, описывающее зависимость размера зерна от индукции магнитного поля и температуры расплава. Показано, что величина зерна не зависит от содержания циркония в лигатуре.

4. Теоретически и экспериментально установлено, что в процессе МГД-обработки расплава магниево-циркониевой лигатуры происходит разрушение устойчивых флюсовых включений в форме агрегатов частиц циркония, содержащих цирконий в неактивной форме, активация твердых частиц, содержащих цирконий. При этом увеличивается время контакта частиц циркония с жидким расплавом. В результате цирконий переходит в более активную форму, значительно возрастает его растворимость в жидком магнии.

5. Установлено, что МГД-обработка расплава магний-циркониевой лигатуры в постоянном и переменном магнитных полях существенно улучшает качество лигатуры: возрастает однородность лигатуры по содержанию циркония и снижается содержание солевой фазы, повышается степень усвоения циркония из лигатуры при использовании лигатуры при приготовлении магниево-циркониевых сплавов. Усвоение циркония магнием из лигатуры марки Л2 возрастает в 1,5 - 2,5 раза по сравнению с существующей технологией. На основании опытных данных получено уравнение множественной нелинейной регрессии степени усвоения циркония от расчетного содержания его в шихте, от температуры и индукции магнитного поля.

6. Экспериментально показано, что обработка магниевых сплавов системы в переменном магнитном поле эффективно измельчает структуру отливки. Достигаемый эффект измельчения структуры металла соответствует степени измельчения зерна, получаемой на магниевых сплавах при модифицировании их цирконием (- 40 - 50 мкм). Продолжительность МГД-обработки расплава в тигле вместимостью 2 т составляет 25-30 мин. Полученные результаты характеризуются высокой стабильностью по сравнению с известными методами модифицирования сплавов, содержащих алюминий (метод перегрева, введение углеродосодержащих добавок) и лишены присущих им недостатков.

7. Хотя величина индукции переменного магнитного поля в наших экспериментах в 5-15 раз меньше величины постоянного магнитного поля, обработка магниево-циркониевой лигатуры в переменном магнитном поле не уступает по эффективности воздействия постоянному полю. Показана роль вихревых токов в механизмах МГД-обработки жидких расплавов металлов в предкристаллизационный период.

8. На основе выполненных исследований разработан оптимальный вариант установки и промышленная технология МГД-обработки магниево-цирконивой лигатуры в переменном магнитном поле. Разработана и опробована в промышленных условиях также технология модифицирования магниевых сплавов системы М£-А1-2п-Мп в переменном магнитном поле. Определены режимные параметры МГД-обработки магниевых сплавов. Предложенный метод отличает простота и высокая эффективность. Промышленные испытания устройства и способа обработки магниевых сплаво в магнитном поле проведены на ОАО «Соликамский магниевый завод».

1. Баландин Г. Ф. Теория формирования отливки: Основы тепловой теории. Затвердевание и охлаждение отливки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, с. 360.

2. Гуляев Б. Б. Теория литейных процессов. JL: Машиностроение. 1976, с. 216.

3. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1977, с. 408.

4. Чухров М. В. Модифицирование магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1972, с. 176.

5. Мальцев М. В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970. 364 с.

6. Физическое металловедение. В 3-х т., 3-е изд., перераб. и доп. /Под ред. Кана Р. У., Хаазена П. Т. Т. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами: Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1987, 624 с.

7. Модифицирование сплавов цветных металлов при заготовительном литье (к итогам дискуссии). Добаткин В. И., Страхов Г. Н., Чурсин В. М. // Цветные металлы 1989 № 12 С. 78-80.

8. Волкова Е. Ф., Заварзин И. А., Лебедев В. М., Гуревич Ф. Л. Перспективы разработки высокопрочного деформируемого магниевого сплава по технологии, включающей сверхбыструю кристаллизацию. // Металлы. 1998. № 1.С. 75-79.

9. Koike J., Kawamura Y., Hayashi К. Mechanical Properties of Rapied Solidifie Mg-Zn Alloys. // Trans. Tech, Publications Ltd. Switzerland. Vol. 350-351 of Materials Science. Forum, 2000, p. 105-111.

10. Кулинский A. И. Высокоскоростная кристаллизация металла в магнитном поле основа создания высокопрочных магниевых сплавов. // В сб.: Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России. Березники. 2002. С. 137-153.

11. П.Ершов Г. С., Черняков В. А. Строение и свойства жидких и твердых металлов. М.: Металлургия, 1978, с. 248.

12. Байков А. А. Собрание сочинений, Т. И. М.: Изд-во АН СССР, 1948. 480 с.

13. З.Данилов В. И. Строение и кристаллизация жидкости. Киев, Изд-во АН УССР, 1956. с. 566.

14. Данилов В. И., Каменецкая Д. С. Сб. Проблемы металловедения и физики металлов, Металлургиздат, 1951, с. 3.

15. Данков П. Д. Журнал физической химии, 1946, т. 20, вып. 8, с. 853.

16. Данков П. Д. ДАН СССР, 1939, т. 2, № 3, с. 548.

17. Ребиндер П. А., Липман М. С. Исследования в области прикладной физической химии поверхностных явлений. ОНТИ, 1932.

18. Ребиндер П. А. Качественная сталь, 1939, № 3, с. 31.

19. Семенченко В. К. Успехи химии, 1934, № 3, с. 710.

20. Семенченко В. К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. М.: Гостехиздат, 1957.

21. Мальцев М. В. Модифицирование структуры металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1964. с. 214.

22. Бондарев Б. И., Напалков В. И., Тарарышкин В. И. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. М.: Металлургия, 1979. 224 с.

23. Обсуждаем проблему: «Модифицирование сплавов цветных металлов». За столом деловых встреч. .//Цветные металлы 1988 № 10. С. 85-95.

24. Самойлович Ю. А. Формирование слитка. М.: Металлургия, 1977. с. 160.

25. Оно А. Затвердевание металлов. М.: Металлургия, 1980, с. 152.

26. Эскин Г. И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия. М.: Металлургия, 1988. С. 224.

27. Эскин Д. Г. Механизм влияния перегрева расплава на макроструктуру алюминиевых сплавов. // Цветные металлы 1989 № 5. С. 97-99.

28. Эскин Г. И. Кристаллизация слитков магниевых сплавов с применением ультразвуковой обработки расплава.// Металлург. 2003 № 7. С. 47-49.

29. Бодрова JI. Е., Попова Э. А., Ватолин Н. А., Пастухов Э А., Киселев А. В., Барбин Н. М., Казанцев Г. Ф. Изменение структуры силуминов воздействием на их расплавы акустической кавитацией и жидкими солями. // Расплавы. 2004 № 4. С. 62-66.

30. Гаврилин И. В., Леонтьев Ю. А. Влияние постоянного электрического тока на степень переохлаждения жидкого висмута. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1974 № 5. С. 91-93.

31. Есин О. А., Гельд П. В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Ч. 2. Взаимодействие жидкостей с газами и твердыми фазами. Москва-Свердловск: Металлургиздат 1954, с. 606.

32. Альтман М. Б., Лебедев А. А., Чухров М. В. Плавка и литье легких сплавов. М.: Металлургия, 1969, с.680.

33. ЗЗ.Чалмерс Б. Физическое металловедение. М.: Металлургия, 1962, с. 384.34.3аремба В. Г. В кн.: Механизм и кинетика кристаллизации. Минск. Наука, 1969, с. 308-312.

34. Tiller W. A., Takahashi Т. R. Acta metallurgies 1969, v. 17, p. 114-121.

35. Воронов С. М. Избранные труды по легким сплавам. Оборонгиз, 1957.

36. Напалков В. И., Бондарев Б. И., Тарарышкин В. И., Чухров М. В. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1983, 160 с.

37. Малиновский Р. Р. Модифицирование структуры слитка в процессе литья. // Цветные металлы 1989 № 2. С. 88-90.

38. Крушенко Г. Г., Балашов Б. А., Василенко 3. А., Тимофеев Н. А. Модифицирование алюминия при литье крупногабаритных слитков прутковыми лигатурами. // Цветные металлы 1989 № 2. С. 91-92.

39. Балашов Б. А., Крушенко Г. Г., Василенко 3. А., Белоусов Н. Н., Фильков М. Н. Зависимость величины зерна алюминия от способа производства лигатуры Al-Zr. // Цветные металлы 1989 № 5. С. 92-93.

40. Кокоулин В. Г., Боргояков М. П., Гильдебрант Э. М. Модифицирование алюминиевых сплавов с применением лигатур с дисперсными интерметаллидами. // Цветные металлы 1989 № 5. С. 93-96.

41. Эмли Е. Ф. Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1972, с. 488

42. Колобнев Н. Ф., Крымов В. В., Мельников А. В. Справочник литейщика. Цветное литье из легких сплавов. М.: Машиностроение. 1974, с. 416.

43. Белкин Г. И. Производство магниево-циркониевых лигатур и сплавов. М.: ЗАО «Металлургиздат», 2001. 216 с.

44. Бондарев Б. И. Плавка и литье деформируемых магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1973, с. 288.

45. Вяткин И. П., Кечин В. А., Мушков С. В. Рафинирование и литье первичного магния. М.: Металлургия, 1974, с. 192.

46. Herenquel F., Bogen J. Les Memoires Scientifiques de la Revue de Metallurgia, 1959, v. 56, №4, p. 371.

47. Деткова О. В. и др. Цветные металлы, 1970, № 4, с. 79.

48. Рейнор Г. В. Металловедение магния и его сплавов. М.: Металлургия, 1964. 488 с.

49. Мухина И. Ю., Уридия 3. П., Степанов В. В. Исследование качества магниево-циркониевой лигатуры. // Магниевые сплавы для современной техники. Сб. научных трудов. М.: Наука, 1992, с. 192.

50. Qian М., StJohn D. Н., Frost М. Т. Heterogeneous nuclei size in magnesium-zirconium alloys. Scripta Materialia, 2004, 50, 1115-1119.

51. Исследование возможности получения лигатуры JI2 с пониженным содержанием солей и уменьшение ее коррозии при длительном хранении: Отчет о НИР. // Бф ВАМИ Тема 5-72-592, № ГР 72051276, -Березники, 1973,44 с.

52. Разработать технологию производства лигатуры JI2 повышенного качества: Отчет о НИР. // БФИТ Тема 10-85-01.8 (10-86-01.9), этапы 1, 2, № ГР 01860052556, - Березники-Соликамск, 1987, 66 с.

53. Разработать и внедрить технические мероприятия по повышению эффективности передела литья магния и сплавов в цехе № 1 СМЗ: Отчет о НИР. // БФИТ, СМЗ Тема 10-86-36.37, № ГР 01890019411, -Березники, 1989,99 с.

54. Повх .И. JL, Капуста А. Б., Чекин Б. В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия. 1974, с. 240.

55. Плавка и литье алюминиевых сплавов: Справ, изд. // Альтман М. Б., Андреев А. Д., Балахонцев Г. А. и др. -М.: Металлургия, 1983. 352 с.

56. Баландин Г. Ф. Формирование кристаллического строения отливок. М.: Машиностроение, 1965. 255 с.

57. Специальные способы литья: Справочник. // Ефимов В. А., Анисимов Г. А., Бабин В. Н. и др. Под общ. ред. В. А. Ефимова. М.: Машиностроение, 1991.436 с.

58. Чалмерс Б. Теория затвердевания. М.: Металлургия, 1964. 288 с.62.0строумов Г. А. Физико-математические основы магнитного перемешивания расплавов. М.: Металлургиздат, 1960. 80 с.

59. Тир JI. JL, Столов М. Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией металла в электропечах. М.: Металлургия, 1991. 280 с.

60. Техническая электромагнитная гидродинамика. Сб. № 1(3). Донецк. Изд-во ДонНИИЧермет, 1968. 192 с.

61. Круминь Ю. К. Взаимодействие бегущего магнитного поля с проводящейсредой. Рига, Зинатне, 1969. 259 с. бб.Чернышов И. А. Электромагнитное воздействие на металлические расплавы. М.: Металлургиздат, 1963. 86 с.

62. Гаврилин И. В., Леонтьев Ю. А. О воздействии постоянного тока на процесс кристаллизации олова. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1976 № 2. С. 123-125.

63. Якимов В. И., Шпорт В. И., Муравьев В. И., Калинин А. Т., Якимов А. В. Влияние постоянного тока на качество магниевого сплава. // Литейное производство. 1999 № 12. С. 10-12.

64. Якимов В. И., Калинин А. Т. Способ приготовления магниевых сплавов. A.c. 1644531 СССР. Заявка № 4708407 от 21.06.89.

65. Ловцов Д. П. Литейное производство, 1956, № 10, с. 17.

66. Спасский А. Г. Ловцов Д. П. Сборник трудов Минцветмета, XXV, М.: Металлургиздат, 1956, с. 123.

67. Гидромеханика невесомости // Под ред. А. Д. Мышкиса. М.: Наука, 1976. 504 с.

68. Космическая технология // Под ред. Л. Стега. М.: Мир, 1980. 422 с.

69. Авдуевский В. С., Бармин И. В., Гришин С. Д. и др. Проблемы космического производства. М.: Машиностроение, 1980. 223 с.

70. Иванов Л. И., Земсков В. С., Кубасов В. Н. и др. Плавление, кристаллизация и формообразование в невесомости. М.: Наука, 1979. 256 с.

71. Гидромеханика и процессы переноса в невесомости. // Сб. статей. Свердловск: УНЦ АН ССР, 1983 168 с.

72. Белова С. А. Повышение эксплуатационных характеристик поверхности стали методом лазерного карбоборохромирования. Автореф. канд. дисс. Пермь, 1999.

73. Курапов С. А., Панов В. Ф. Полевое глубинное воздействие на расплавы металла. (ПГТУ, Семинар, 2006 г.).

74. Салтыков С. А. Стереометическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 270 с.

75. Моитгомери Д. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. М.: Мир, 1971. 360 с.

76. Карасик В. Р. Физика и техника сильных магнитных полей. М.: Наука, 1964. 348 с.

77. Кулинский А. И., Щепин JI. А., Шумахер А. А. Исследования по разработке высокоэффективной технологии модифицирования магниевых сплавов. //В сб.: Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России. Березники, 2002. С. 108 115.

78. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. с. 464.

79. Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелина Е. А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1992. 414 с.

80. Скорчеллетти В. В. Теоретическая электрохимия. Л.: Химия, 1974. 585 с.

81. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Электрохимия. М.: Высш. шк., 1987. с. 296.

82. Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976,232 с.

83. Кунин Л. Л. Поверхностные явления в металлах. М.: Металлургиздат 1955, с. 304.

84. Вундерлих Б. Физика макромолекул. Кристаллическая структура, морфология, дефекты. М.: Мир, 1976. 624 с.

85. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах. Киев, «Наукова думка», 1972,196 с.

86. Флемингс М. Процессы затвердевания. М.: Мир, 1977,424 с.

87. Чураев Н. В. Гидрофильность и поверхностные силы. // В сб.: Успехи коллоидной химии и физико-химической механики. М.: Наука, 1992. 232 с.

88. Ильин В. В., Хряпа В. М., Чураев Н. В. //Физика многочастичных систем. Киев: Наукова думка, 1985. 235 с.

89. Попель С. И. Поверхностные явления в расплавах. М.: Металлургия, 1994, с. 440.

90. Бояревич В. В., Фрейберг Я. Ж., Шилова Е. И., Щербинин Э. В. Электровихревые течения. Рига: Зинатне, 1985. 316 с.

91. Веселаго В. Г., Максимов Л. П., Прохоров А. МЛ Некоторые итоги эксплуатации установки «Соленоид».Физические исследования в сильных магнитных полях. Труды ордена Ленина физического института им. П. Н. Лебедева АН СССР. М., Наука, 1973, т. 67, с. 3-7.

92. Кирко И. М. МГД-машина как сепаратор для непроводящих включений в жидком металле. // Применение магнитной гидродинамики в металлургии. Сб. статей. Свердловск, 1977 (УНЦ АН СССР), с. 140.

93. Шилова Е. И. Об очистке жидких металлов от непроводящих примесей в собственном магнитном поле электрического тока. // Магнитная гидродинамика 1975 № 2. С. 142-144.

94. Гупало Ю. П., Полянин А. Д., Рязанцев Ю. С. Массообмен реагирующих частиц с потоком. М.: Наука, 1985. 336 с.

95. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 415 с

96. Блум Э. Я., Михайлов Ю. А., Озолс Р. Я. Тепло- и массообмен в магнитном поле. Рига, Зинатне, 1980, с. 354.

97. Фоченков Б. А. О движении твердых неметаллических включений в каналах индукционной плавильной печи // Цветные металлы 1985 № 7. С. 65-67.

98. Шелудко А. Коллоидная химия. М.: Изд. иностр. литературы, 1960. с. 332.

99. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. М.: Мир, 1987.280 с.

100. Холин Б. Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкости. М.: Машиностроение, 1977. 182 с.

101. Духин С. С. Неравновесные электроповерхностные явления в дисперсных системах. // В сб.: Успехи коллоидной химии и физико-химической механики. М.: Наука, 1992. - 232 с.

102. Духин С. С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем. Киев: Наукова думка, 1975. 246 с.

103. Духин С. С., Дерягин Б. В. Электрофорез. М.: Наука, 1976. 328 с.

104. Барабошкин А. Н. Электрокристаллизация металлов из расплавленных солей. М.: Наука, 1976, с. 280.

105. Мартынова О. И., Гусева Б. Т., Леонтьев Е. М. О магнитной обработке воды. // Успехи физических наук, 1969, т. 98, с. 195.

106. Вонсовский С. В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. 640 с.

107. Самсонов Г. В.// Порошковая металлургия, 1964, № 5, с.21-27.

108. Эткинс П. Физическая химия. В 2-х т. Т.2 М.: Мир, 1980, 584 с.

109. Румер Ю. Б., Рыбкин М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1977, 552 с.

110. Лычев А. П., Черемисин А. И. Кристаллизация металлов во внешнем магнитном поле. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1978 № 11. С. 158-161.

111. Лычев А. П., Черемисин А. И. О влиянии постоянного магнитного поля на кристаллизацию. // (АН Молдавской ССР. Институт прикладной физики) Электронная обработка материалов. 1978 № 6. С. 38-40.

112. Дильман В. В., Полянин А. Д. Методы модельных уравнений и аналогий в химической технологии. М.: Химия, 1988. -304 с.

113. Sauerwald F. Z. anorg. Chem., 1947, Bd 255, S. 212.

114. Sauerwald F. Z. anorg. Chem., 1949, Bd 258, S. 396.

115. Кутателадзе С С. Анализ подобия и физические модели. Новосибирск: Наука, 1986. 296 с.

116. Аэров М. Э., Тодес О. М., Наринский Д. А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы. Л.: Химия, 1979.176 с.

117. Общая химическая технология. Под ред. проф. Амелина А. Г. М.: Химия, 1977. 400 с.

118. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959. 670 с.