автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Формирование структуры и свойств магниевых сплавов системы Mg-Al-Si и разработка технологии изготовления крупногабаритных отливок литьем под давлением

На правах рукописи

004682528

ПУШКАРЁВ Сергей Юрьевич

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Mg-Al-Si И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТЛИВОК ЛИТЬЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0 мдл 2010

Екатеринбург - 2010

004602528

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Игнатов Михаил Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кечин Владимир Андреевич

кандидат технических наук Сулицин Андрей Владимирович

Ведущая организация:

ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь

Защита состоится 28 мая 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» в зале Ученого Совета (ауд. I) по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина».

Автореферат разослан «¿го » апреля 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

С. В. Карелов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Магниевые сплавы обладают многими преимуществами по сравнению с другими сплавами на основе цветных металлов: очень малым удельным весом, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, высокой способностью поглощать энергию удара и вибрационных колебаний. Поэтому они широко используются во многих отраслях промышленности,

В настоящее время почти 90 % выпускаемых магниевых сплавов потребляется автомобильной промышленностью. Причем, в течение последних 15 лет ежегодный рост потребления составлял в среднем 12 %. Если указанная тенденция не изменится, то в ближайшем будущем автомобильная промышленность по объему использования магния выйдет на первое место. Повышенный интерес к магниевым сплавам вызван стремлением автомобилестроителей уменьшить массу выпускаемых автомобилей за счет применения более легких конструкционных материалов.

Из всех частей автомобиля двигатель и трансмиссия являются наиболее перспективными и самыми проблемными узлами для применения сплавов на основе магния. В настоящий момент для литья под давлением, являющимся основным способом массового производства магниевых автокомпонентов, используется очень небольшая номенклатура стандартных сплавов систем Mg-Al-Zn (AZ91, MJI5) и Mg-Al (АМ60, АМ50). Свойства данных сплавов не соответствуют требованиям автомобилестроения, предъявляемым к свойствам материалов литых деталей двигателя и трансмиссии, работающих при повышенных температурах. Низкое сопротивление ползучести сплавов систем Mg-Al-Zn и Mg-Al. при температуре эксплуатации до 150 °С приводит к ослаблению болтовых соединений корпусных деталей, что в свою очередь приводит к утечке смазочных материалов, появлению шума и вибрации.

Для повышения сопротивления ползучести в состав магниевых сплавов вводят тугоплавкие и редкоземельные легирующие элементы. Известные жаропрочные и теплостойкие сплавы, разработанные для авиационной промышленности, являются дорогими и нетехнологичными для литья под давлением.

Одной из наиболее перспективных систем для разработки сплавов,

обладающих большим сопротивлением ползучести, чем сплавы систем Mg-Al-Zn, Mg-Al и пригодных для литья под давлением является система Mg-Al-Si. Сегодня известны два недорогих зарубежных сплава данной системы AS41 и AS21. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Сплав AS21 обладает хорошим сопротивлением ползучести, но низкими литейными свойствами. Сплав AS41 наоборот - хорошими литейными свойствами и невысоким сопротивлением ползучести. Выявленные недостатки сплавов ограничивают их применение в производстве крупногабаритных деталей трансмиссии, таких как картер коробки передач и картер сцепления. Для изготовления данных деталей требуются магниевые сплавы, сочетающие хорошие литейные свойства и приемлемый уровень сопротивления ползучести при температуре до 150 "С.

Необходимо отметить, что особенности формирования структуры и свойств сплавов системы Mg-Al-Si при литье под давлением исследованы недостаточно. Установленный факт повышенной теплостойкости данных сплавов не имеет убедительного теоретического подтверждения. В литературе не освещены вопросы о технологии приготовления магниевых сплавов, легированных кремнием.

Недостаток вышеуказанных данных и большая потребность автомобильной промышленности в новых теплостойких магниевых сплавах для литья под давлением, имеющих невысокую стоимость обуславливают важность и актуальность проблемы в области создания новых композиций сплавов системы Mg-Al-Si для нужд автомобилестроения.

Цель работы. Изучение закономерностей изменения структуры и свойств магниевых сплавов системы Mg-Al-Si, предназначенных для литья под давлением крупногабаритных отливок деталей и обладающих повышенным сопротивлением ползучести при температуре до 150 "С. Разработка технологии получения магниевых сплавов системы Mg-Al-Si с заданными свойствами.

Основное внимание было уделено решению следующих задач: - обоснованному выбору состава нового теплостойкого сплава системы Mg-Al-Si для литья крупногабаритных отливок на основе анализа теплофизических и других свойств с учетом современных достижений в области технологии литья под давлением;

- построению политермических, изотермических разрезов тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si в области концентраций основных компонентов нового сплава с целью изучения процесса кристаллизации при литье под давлением;

- исследованию формирования структуры и основных свойств нового сплава;

- изучению роли легирующих элементов и температуры испытания на изменение механических свойств магния при повышенных температурах;

- созданию ресурсосберегающей технологии приготовления сплавов системы Mg-Al-Si.

Научная новизна работы.

1. Построены политермические разрезы тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si в области магниевого угла при постоянном содержании кремния 1 % и алюминия 3 %, а также изотермические разрезы при температурах 600,450 и 300 °С.

2. Установлены и расширены представления о механизме формирования микроструктуры и свойств отливок из магниевых сплавов системы Mg-Al-Si в условиях литья под давлением.

3. Установлены условия обеспечения повышенного сопротивления ползучести отливок из сплавов системы Mg-Al-Si при повышенных температурах эксплуатации.

Практическая значимость.

1. Разработан новый сплав AS31HP системы Mg-Al-Si для изготовления крупногабаритных отливок деталей трансмиссии автомобиля литьем под давлением, обладающий хорошими литейными свойствами и повышенным сопротивлением ползучести при температуре эксплуатации до 150 °С. Химический состав сплава AS31HP и способ его приготовления защищен патентами РФ и США.

2. Разработана и внедрена на предприятии ОАО «Корпорация ВСМПО -АВИСМА» технология приготовления нового сплава AS31HP с использованием специальной лигатуры Al-Si-Mn. Сплав AS31HP успешно апробирован и внедрен в производство отливок картеров автоматических коробок передач методом литья под давлением автомобилестроительной компанией DaimlerChrysler.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на семинаре «Состояние и перспективы

ч

производства магния и магниевых сплавов в России», г. Березники, 2001г.; Международной научно - технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности, г. Санкт -Петербург, 2002 г.; областной научной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов, г. Пермь, 2002 г.; ежегодных (2002 - 2009 г.г.) отчетных научно -технических советах ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 научных статей и тезисов докладов, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, получено 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, библиографического списка из 115 наименований, изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 39 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее основная цель и задачи, приведены основные научные положения, выносимые на защиту, а также показана практическая значимость результатов работы. Глава 1. Состояние вопроса

В главе представлен обзор технической литературы, касающийся проблемы применения и изготовления литьем под давлением отливок крупногабаритных деталей из магниевых сплавов, предназначенных для работы при повышенных температурах.

Для производства отливок методом литья под давлением используется небольшая номенклатура стандартных магниевых сплавов систем Mg-Al-Zn и Mg-Al (табл. 1). Основной проблемой, препятствующей широкому использованию данных сплавов для литья под давлением крупногабаритных отливок деталей двигателя и трансмиссии, является их низкое сопротивление ползучести при температуре до 150 °С, которое приводит в процессе эксплуатации к ослаблению болтовых соединений корпусных деталей и, как следствие, к утечке смазочных материалов, повышению уровня шума и вибрации.

Таблица 1

Номенклатура стандартных магниевых сплавов для литья под давлением

Система Марка сплава Страна Содержание элементов, мае. % (магний - основа)

легирующие примеси, не более

А1 Zn Мп Si Fe Ni Си Прочие

Mg-Al-Zn AZ91 США 8,59,5 0,450,90 не менее 0,17 0,05 0,004 0,001 0,015 0,01

MgA19Znl Германия 8,59,5 0,450,90 не менее 0,17 0,05 0,004 0,001 0,025 0,01

МС2 Япония 8,19,3 0,41,0 0,130,50 0,30 - 0,010 0,100 -

MJI5 Россия 7,59,0 0,2 -0,8 0,150,50 0,25 0,080 0,010 0,100 всего 0,50

Mg-Al АМ60 США 5,76,3 - не менее 0,27 0,05 0,004 0,001 0,008 0,01

АМ50 США 4,55,3 - 0,280,50 0,05 0,004 0,001 0,008 0,02

Для обеспечения повышенного сопротивления ползучести разработаны магниевые сплавы, содержащие как дорогие, так и легкодоступные элементы. Однако известные жаропрочные и теплостойкие сплавы с редкоземельными металлами по причине низких литейных свойств непригодны для литья под давлением. Недорогие сплавы системы Mg-AI-Si (табл. 2) также не лишены недостатков. Так сплав AS41, обладающий хорошими литейными свойствами, имеет недостаточно высокое сопротивление ползучести, что препятствует его применению для производства деталей, работающих при температурах до 150 °С. Сплав AS21 наоборот имеет хорошее сопротивление ползучести, но высокий уровень горячеломкости и низкая жидкотекучесть не позволяют использовать его для литья крупногабаритных отливок.

Таблица 2

Химический состав магниевых сплавов системы мае. %

Марка сплава Страна Содержание легирующих компонентов (магний - основа) Содержание примесей, не более

А1 Si Мп Zn Fe Ni Си Прочие

AS41 Канада 3,7-4,8 0,6-1,4 0,35-0,60 0,1 0,004 0,001 0,015 0,01

AS21 Канада 1,9-2,5 0,7-1,2 не менее 0,20 0,2 0,004 0,001 0,080 0,01

Очевидно, что система М§-А1-81 является перспективной для разработки новых магниевых сплавов с повышенным сопротивлением ползучести при

температуре до 150 °С и хорошими литейными свойствами, позволяющими изготавливать литьем под давлением отливки крупногабаритных деталей.

Однако имеющиеся сведения по вопросу формирования структуры и свойств сплавов системы Mg-Al-Si недостаточны и не имеют убедительного теоретического подтверждения. Отсутствует информация по технологии приготовления магниевых сплавов с кремнием.

В результате выполненного анализа литературных данных по рассматриваемой в работе проблеме сформулированы задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методики исследования

В ходе проведения работы использованы как стандартные, так и оригинальные методики. Перечислены характеристики материалов и оборудования для проведения лабораторных и промышленных экспериментов.

Механические и литейные свойства сплавов изучали на образцах и технологических пробах, отлитых на машине литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования модели 71108 при постоянных параметрах литья: удельное давление прессования - 100 МПа; скорость прессования - 1 м/с; температура пресс-формы -180 - 200 °С; заливка при температуре расплава на 50 ± 10 °С выше температуры ликвидуса.

Технологические пробы (рис. 1) отливали в экспериментальную пресс-форму. Пресс-форма имеет сменные вкладыши, предназначенные для получения спиральной пробы на жидкотекучесть, тарельчатой пробы на горячеломкость,

Рис. 1. Технологические пробы для изучения литейных свойств сплавов при литье под давлением: а - спиральная проба на жидкотекучесть; б -тарельчатая проба на горячеломкость; в - усадочная решетка

усадочной решетки. Жидкотекучесть определяли по длине заполненной части спирали с сечением плоского канала 1,5*10 мм. Горячеломкость оценивали по суммарной длине трещин, поразивших плоский диск пробы, окаймленной кольцевой стенкой переменного сечения. Остаточные напряжения рассчитывали по деформации центрального стержня усадочной решетки после разрезки.

Глава 3. Кристаллизация сплавов системы Мд-А1-81 при литье под давлением

На основании литературного обзора установлено:

- чем больше алюминия в магниевом сплаве, тем выше его литейные свойства. В связи с этим сплав А841, содержащий в среднем 4 % алюминия, имеет лучшие литейные свойства, чем сплав А821 со средним содержанием алюминия 2 %;

- чем больше алюминия в сплаве, тем ниже его сопротивление ползучести при повышенных температурах. Поэтому сплав АБ21 пригоден для изготовления отливок деталей, работающих при температуре до 170 °С, а сплав А841 только до температуры 140 °С;

- нижняя и верхняя границы содержания кремния в сплавах А841 (0,6 - 1,4 %) и А521 (0,7 - 1,2 %) определены экспериментальным путем. При содержании кремния в пределах установленных границ данные сплавы имеют наибольшее сопротивление ползучести.

При сопоставлении результатов анализа литературных данных и условий задачи по разработке нового магниевого сплава системы М§-А1-8] для литья под давлением крупногабаритных деталей, работающих при температуре до 150 °С, стало очевидным, что новый сплав должен иметь содержание алюминия выше, чем в сплаве А821, но не более чем в сплаве А841. Содержание кремния на уровне сплавов А821 и А841. В этом случае новый сплав может превосходить сплав А821 по литейным свойствам, а сплав А841 по сопротивлению ползучести, что позволит достичь поставленной задачи.

Таким образом, с учетом вышесказанного, уже на начальном этапе работы были установлены средние содержания алюминия и кремния в новом сплаве на уровне ~ 3 % и ~ 1 %, соответственно. Дополнительно в сплав были включены

цинк, бериллий и марганец по причине их положительного влияния на отдельные свойства и характеристики магниевых сплавов. Цинк повышает пластичность и снижает горячеломкость сплавов, бериллий препятствует окислению расплавов, марганец повышает коррозионную стойкость. Пределы содержания данных компонентов были установлены с учетом известного опыта.

Ниже представлен химический состав предлагаемого нового сплава: магний-основа; алюминий - 2,5 - 3,4 %; кремний - 0,8 - 1,1 %; цинк - 0,11 - 0,25 %; марганец - 0,24 - 0,34 %; бериллий - 0,0005 - 0,0015 %; железо не более 0,004 %; медь не более 0,008 %; никель не более 0,001 %. Впоследствии новому сплаву была присвоена марка А831НР. Буквы НР обозначают, что сплав имеет низкий уровень содержания примесей железа, меди и никеля, которые понижают коррозионную стойкость сплава.

В системе М§-А1-81 подробно изучен алюминиевый угол, являющийся основой для анализа фазовых равновесий сплавов, относящихся к группе силуминов. В области магниевого угла сведения крайне ограничены только указанием положения точек двойных эвтектик и точки тройной эвтектики, а также фазовых полей при высоких содержаниях алюминия и кремния.

С целью анализа процесса кристаллизации и фазового состава опытного сплава АБЗШР и других сплавов системы М§-А1-81, в виду отсутствия требуемой информации выполнено графическое построение двух политермических разрезов тройной диаграммы состояния при постоянном содержании алюминия

3 % и кремния 1 % (рис. 2), а также трех изотермических разрезов при различных температурах.

Разрезы были построены путем анализа данной диаграммы посредством метода сингулярной триангуляции и основываясь на процессах кристаллизации типичных сплавов простой тройной эвтектической системы с учетом того, что при литье под давлением магниевых сплавов, принадлежащих двойной системе \lg-Al растворимость алюминия в магнии практически постоянна и равна 1 %, а в сплавах системы Г^-Б! предельная растворимость кремния в магнии очень мала, поэтому ею можно пренебречь.

ь

М8 99,( Л" 1,0 А1 0,0

№

300-

200

500

700

600

100-

ь'с

«5

Рис. 2. Политермические разрезы диаграммы М§-А1-81 при постоянном содержании кремния 1% (а) и алюминия 3% (б)

В результате анализа разрезов установлено, что опытный сплав АБЗЮТ в процессе охлаждения кристаллизуется следующим образом. На первой стадии охлаждения температура сплава снижается, начиная с температуры заливки до температуры начала кристаллизации ~ 645 °С. На второй стадии в интервале температур ~ 645 - 638 °С в сплаве протекает процесс выделения из расплава первичных кристаллов твердого раствора на основе магния (Ь->(М§)). В интервале температур ~ 638 - 435 °С начинается и заканчивается третья стадия -кристаллизация двойной эвтектики (Ь->(М£)+М£281.). В ходе четвертой стадии охлаждения при постоянной температуре 435 °С из оставшейся жидкой фазы кристаллизуется тройная эвтектика (Ь-»(Мд)+Л^281+ У -Гу^пА^). Пятая стадия реализуется уже в твердом состоянии сплава без изменения фазового состава.

Пользуясь правилом отрезков и участком тройной диаграммы состояния выполнен расчет относительных массовых долей структурных составляющих и фаз в составе опытного сплава (табл. 3).

Таблица 3

Результаты расчетов по определению массовых долей структурных составляющих в сплаве АБЗШР, %

Метод расчета Твердый раствор на основе магния Двойная эвтектика Тройная эвтектика

Правило отрезков 24,1 65,6 10,3

Линейный метод 27,8 ± 9,6 62,9 9,3 ± 2,8

Очевидно, процесс формирования структуры сплава АБЗШР с участием перечисленных фаз и в соответствии с протекающими превращениями происходит следующим образом. На второй стадии охлаждения в жидкости появляются разделенные в пространстве первичные кристаллы твердого раствора на основе магния. На третьей стадии на образовавшихся поверхностях раздела жидкой и твердой фаз кристаллизуется двойная эвтектика. Объем и размеры твердого раствора и двойной эвтектики на второй и третьей стадиях достаточен для того, чтобы между кристаллическими образованиями возникли мостики, спайки. В результате формируется своеобразный пространственный «каркас» из двойной эвтектики вокруг зерен первичного твердого раствора. В промежутках (ячейках) «каркаса» остаются очаги маточной жидкости, затвердевание которой протекает по механизму кристаллизации тройной эвтектики. Аналогичным образом формируется структура сплавов АБ41 и АБ21.

С целью подтверждения выводов, сделанных на основании анализа построенных разрезов относительно формирования структуры и фазового состава выполнены металлографические исследования и рентгеноструктурный анализ образцов сплава АБЗ1НР.

В микроструктуре сплава (рис. 3) отчетливо наблюдаются светлые дендриты первичных кристаллов твердого раствора на основе магния. Дендриты практически полностью окружены двойной эвтектикой (Mg)+Mg2Si, образующей своеобразную сетку («каркас») В двойной эвтектике вкраплены темные участки, относящиеся к включнниям тройной эвтектики

Рентгеноструктурный анализ показал, что на дифрактограмме сплава АБЗШР помимо линий, принадлежащих твердому раствору на основе магния (параметр решетки а = 0,32094 нм, с = 0,52107 нм), присутствует ряд дополнительных

(Щ

Рис. 3. Микроструктура образцов сплава АБЗШР, полученных литьем под давлением: (Mg)-пepвичныe дендриты твердого раствора на основе магния; (М§)+М§281 - «каркас» из двойной эвтектики (светлое поле); (Mg)+Mg2Si+ У ;7]2 - включения тройной эвтектики (темные поля) (увеличение * 225)

рефлексов, соответствующих фазам Mg2Si (параметр решетки а = 0,6351 нм) и 7А.] 12 (параметр решетки а = 1,048 нм). Данное заключение полностью подтверждает ранее сделанный вывод о фазовом составе сплава.

Выполнили расчет относительных массовых долей структурных составляющих линейным методом по изображению микроструктуры сплава А831НР (табл. 3). Результаты расчетов имеют хорошую сходимость с данными, полученными с помощью «правила отрезков», что свидетельствует об их достоверности.

С целью объяснения причин повышенного сопротивления ползучести нового сплава АБЗШР выполнили анализ свойств фаз, формирующих структуру данного сплава. Твердый раствор на основе магния, имеющий температуру плавления 650 "С, является мягкой пластичной фазой. Фаза Mg2Si - силицид магния образуется при содержании кремния 33,3 ат. % и плавится при температуре 1085 "С. В кристаллическом состоянии при комнатной температуре характеризуется высокой микротвердостью Нм - 4482. Фаза М§]7А112 (7-фаза) образуется при содержании алюминия в интервале 41-48 ат. % и имеет температуру плавления 462 "С. Микротвердость фазы Mgl7Al^;> при комнатной температуре меньше в два раза, чем у фазы Mg2Si и составляет Нм - 2226. При нагреве до 300 °С разупрочнение фазы Mg2Si происходит в 1,5 раза, тогда как фазы Mg17All2 почти в

5 раз. Фаза М§281 при повышении температуры сплава до 435 °С обладает высокой устойчивостью против растворения благодаря отсутствию изменения растворимости ее в магниевой основе.

Рассмотренные фазы не только отличаются разными температурами плавления, но и при кристаллизации формируют эвтектики с различными температурами затвердевания (табл. 4).

Таблица 4

Характеристики двойных и тройной эвтектик магниевых сплавов

Эвтектическая реакция Состав эвтектики, мае. % Температура плавления, °С

А1

Ь->(М£)+№^17А1х2 67,7 32,3 - 437

^(МЙНМ^+МвпАЬ 67,5 32,2 0,20 435

Ь-*(МЙ)+М8281 98,66 - 1,34 638

На основании анализа процесса кристаллизации, формирования структуры, свойств фаз и структурных составляющих был сделан вывод, что повышенные значения сопротивления ползучести сплава А831НР и других сплавов системы М£-А1-81 в условиях литья под давлением вызваны образованием в процессе кристаллизации в объеме отливки практически непрерывного теплостойкого «каркаса» из двойной эвтектики имеющей температуру плавления

638 °С. При этом мягкая пластичная фаза - твердый раствор на основе магния и нежаропрочная тройная эвтектика (Ъ^)+М§281+М§17А112 располагаются внутри него. Для сравнения в отливках из стандартных сплавов систем М§-А1^п и М£-А1 тоже образуется непрерывный «каркас», но из нетеплостойкой двойной эвтектики (Мб)+1\%7А112, имеющей температуру плавления 437 °С. По этой причине данные сплавы при повышенных температурах имеют более низкие значения сопротивления ползучести, чем сплавы системы М£-А1-81.

Глава 4. Исследование влияния легирующих элементов на основные свойства сплавов системы М§-А1-81

Поскольку механические свойства сплавов при высоких температурах и жаропрочность металлов взаимосвязаны, были проведены исследования по влиянию температуры на прочностные и пластические характеристики сплава

AS31HP. Механические испытания отлитых под давлением образцов были выполнены при температуре 20, 150 и 250 °С в литом состоянии и после отжига до температуры 150 и 250 °С в течение 1 и 0,5 часа соответственно.

С целью анализа влияния алюминия для испытаний были изготовлены образцы сплава AS31HP с содержанием данного компонента, близким к верхнему и нижнему пределам, 3,2 % и 2,8 %, соответственно. В результате испытаний установлено, что нет существенных различий в прочностных показателях образцов как в литом, так и отожженном состояниях (рис. 4). оц,о0 2, МПа

Рис. 4. Влияние алюминия на механические свойства литых и отожженных образцов из сплава АБЗ1НР

Пластические характеристики сплава в литом состоянии с изменением содержания алюминия различаются более заметно. После проведения кратковременных отжигов (0,5 - 1,0 час) показатели пластичности образцов с 2,8 % и 3,2 % алюминия становятся практически одинаковыми. Объясняется это

тем, что при меньшем содержании легирующего элемента снятие литейных напряжений, значительно снижающих пластичность сплавов, в отожженных образцах произошло полнее.

Аналогичные исследования влияния кремния, цинка и марганца в пределах их содержания в сплаве AS31HP не выявили значительного изменения механических свойств образцов.

С целью сравнения механических свойств AS31HP со свойствами других сплавов провели испытания образцов из сплавов AS21, AS41, а также AZ91 при температурах 20,150 и 250 °С в литом состоянии (табл. 5).

Таблица 5

Механические свойства магниевых сплавов систем Mg-Al-Si и Mg-Al-Zn

Марка сплава ств, МПа оо.2, МПа 6,%

20°С 150°С 250°С разница (2-4) 20°С 150°С 250°С разница (6-8) 20°С 150°С 250°С разница (12-10)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

AS21 199 147 87 112 141 114 76 65 4,2 5,5 8,4 4,2

AS31HP 206 149 84 122 152 110 68 84 3,2 7,2 11,1 7,9

AS41 214 151 81 133 159 105 62 97 2,6 9,1 14,3 11,7

AZ91 220 152 74 146 180 95 50 130 2,0 12,4 19,2 17,2

Установлено, что чем меньше содержится алюминия в сплаве, тем в меньшей степени он разупрочняется при повышении температуры испытаний.

Дополнительно в аналогичных условиях провели испытания образцов сплава типа А831НР с содержанием кремния 0,44 %. Механические свойства данного сплава сравнили со свойствами сплава А831НР с содержанием кремния 0,91 % (табл. 6).

Таблица 6

Механические свойства магниевых сплавов типа АБЗ1НР с различным содержанием 81

Содержание Si, % ов, МПа о0.2, МПа 5,%

20°С 150°С 250°С разница (2-4) 20°С 150°С 250°С разница (6-8) 20°С 150°С 250°С разница (12-10)

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13

0,91 206 149 84 122 152 110 68 84 3,2 7,2 11,1 7,9

0,44 199 134 63 136 143 90 43 100 3,8 13,4 19,3 15,5

Установлено, что чем больше содержание кремния в сплаве, тем в меньшей степени он разупрочняется при повышении температуры испытаний.

С целью оценки теплостойкости сплава AS31HP проведены испытания образцов, отлитых под давлением на ползучесть. Для определения характера ползучести сплава в условиях эксплуатации корпусных деталей трансмиссии автомобиля испытания выполнили при температуре 150 °С и напряжении 35 МПа. Продолжительность выдержки образцов под нагрузкой последовательно увеличивали с 25 до 100 часов. Для сравнения в аналогичных условиях провели испытания сплавов AZ91, AS21 и AS41 (рис. 5). Из рисунка видно что, сплав AS31HP по сопротивлению ползучести превосходит сплав AS41 и уступает сплаву AS21. Деформация образцов данных сплавов с течением времени затухает. Вид экспериментальных кривых сплавов AS31HP, AS41 и AS21 совпадает по характеру с теоретической кривой низкотемпературной ползучести, а сплава AZ91 с кривой высокотемпературной ползучести, которая является неприемлемой для корпусных деталей двигателя и трансмиссии.

Продолжительность испытаний, ч

Рис. 5. Влияние продолжительности испытания на изменение ползучести магниевых сплавов

В результате обработки экспериментальных данных установлена закономерность ползучести сплава AS31HP от продолжительности испытания образцов под нагрузкой 35 МПа при температуре 150 °С, которая описывается

следующим уравнением: б = 3,57* 1п 1-3,4.

Результаты исследования влияния величины приложенного напряжения в диапазоне 35 - 55 МПа при температуре 150 °С в течение 100 часов на ползучесть образцов сплавов А831НР, А821, АБ41 и А291 (рис. 6), свидетельствуют об

0,00 Н-1-

35 45 55

Напряжение, МПа

Рис. 6. Влияние величины напряжения на изменение ползучести магниевых сплавов

увеличении деформации сплавов при повышении нагрузки. Причем, чем меньше алюминия и больше кремния содержится в сплаве, тем в меньшей степени он склонен к деформации при увеличении нагрузки.

В ходе работы провели оценку литейных свойств сплава А831НР на специальных пробах, отлитых под давлением. Для сравнения в аналогичных условиях изготовили пробы из сплавов А821, АБ41 и АТ9\ (табл. 7).

Таблица 7.

Литейные свойства магниевых сплавов при литье под давлением

Марка сплава Жидкотекучесть, мм Горячеломкость, мм Напряжения, МПа

ш\ 394± 18 17 ±4,1 21,5 ±6,0

А841 342± 14 отсутствует 20,2± 3,0

А831НР 324± 12 отсутствует 23,2 ±4,7

АБ 21 285± 13 24± 5,2 23,0± 4,1

Из табл. 8 видно, что сплав А831НР имеет меньшую жидкотекучесть, чем сплавы А291 и А841, но большую, чем сплав А821. Новый сплав более стоек к образованию горячих трещин, чем сплавы А291 и А821.

Глава 5. Разработка и исследование технологии приготовления сплава АЭЗШР

Характерной особенностью нового магниевого сплава А831НР с пониженным содержанием вредных примесных элементов является присутствие в нем тугоплавких легирующих компонентов кремния, марганца, бериллия и легкоплавкого цинка. Принимая во внимание высокую химическую активность и экзотермичность магния, особенно в расплавленном состоянии, при разработке технологии приготовления сплава предпочтение было отдано использованию в шихте лигатуры, способствующей эффективному растворению в магниевых расплавах кремния и марганца.

Для приготовления сплава АБЗЩР была разработана лигатура на основе алюминия. Химический состав лигатуры А1-Б1-Мп был подобран таким образом, чтобы обеспечить получение нужного химического состава сплава в заданных пределах по каждому легирующему компоненту: А1 - основа; 81 - 20,9 - 23,6 %; Мп - 6,6 - 9,4 %. Лигатуру готовили в индукционной печи ИАТ-0,4. Металлографический и рентгеноспектральный анализ показал, что микроструктура слитка полученной лигатуры (рис. 7) состоит из матричного металла, представленного двойной эвтектикой а - 81, в поле которой имеются выделения избыточных кристаллов кремния и сложной интерметадлидной фазы А1б(Мп51ре), имеющей светло - серый цвет, которая кристаллизуется в разветвленные формы или округлые частицы.

Для оценки степени усвоения легирующих компонентов из лигатуры при различных температурах расплава были проведены лабораторные плавки сплава А831НР в печи СМТ - 0,01 со стальным тиглем емкостью 10 кг. В предварительно нагретый тигель до 600 "С заливали жидкий магний марки Мг90 (ГОСТ 804). С целью предотвращения

Рис. 7. Микроструктура лигатуры Al - Si - Mn (х 100): 1-эвтектика a-Si; 2 - избыточные кристаллы Si; 3 - сложная интерметаллидная фаза Al6(MnSiFe), 4 - поры

горения магния поверхность расплава покрывали бариевым флюсом. При температуре расплава 690 °С в тигель загружали навеску лигатуры Al-Si-Mn из расчета 0,48 - 0,50 кг на 10 кг сплава. Температуру расплава в разных плавках поднимали до 700, 720 и 740 °С, выдерживали в течение 1 часа и перемешивали вручную в течение 2 минут. После выдержки в течение 5 минут, отбирали пробу для химического анализа сплава, затем расплав разливали в изложницы. В результате экспериментов установлено, что степень усвоения компонентов лежит в пределах: Al 98,9-100 %; Si 89,3-97,4 %; Mn 68,3-71,1 %. Наибольшая степень усвоения Si и Мп достигнута при температуре 740 °С, наименьшая при 700 °С.

На основании результатов лабораторных исследований была разработана промышленная технология приготовления сплава AS31HP в тигельных печах сопротивления СМТ-2 и СМТ-3 емкостью 2 и 3 тонны, соответственно, которая состоит из следующих операций: в нагретый до красного каления стальной тигель заливали из вакуум - ковша жидкий магний - сырец; для предотвращения горения поверхность расплава покрывали бариевым флюсом; при температуре 690 - 700 °С загружали предварительно нагретую на корпусе печи навеску лигатуры Al-Si-Mn из расчета 48-50 кг на 1 тонну сплава; повышали температуру расплава до 720 - 740 °С, устанавливали разогретую механическую мешалку и перемешивали расплав в течение 15 минут; вводили бариевый флюс в количестве 10-12 кг на тонну шихты и перемешивали 5 минут; для рафинирования от железа в расплав вводили навеску титанового плава (ТУ 39-008) в количестве 10 - 12 кг на тонну шихты в смеси с бариевым флюсом в пропорции 1:1 (мае.) и перемешивали в течение 5 минут; при температуре расплава 710 - 720 °С вводили навеску цинка марки М1 (ГОСТ 3640) в количестве 1,8 - 2 кг на тонну шихты, устанавливали перфорированную корзину с навеской лигатуры Al-Be (Ве 4-6 %) в количестве 0,270 кг на тонну шихты в смеси с бариевым флюсом в пропорции 1 : 1 (мае.) и перемешивали в течение 15 минут; выдерживали расплав в течение 10 минут и отбирали пробу для химического анализа сплава; в случае положительного результата анализа плавку разливали на литейном конвейере в 8 или 12 кг чушки.

В результате анализа промышленных плавок было установлено, что: - степень усвоения алюминия и цинка составляет ~ 100 %, кремния -

80,8 - 92,5 %, марганца - 70,7 - 73,7 %, бериллия - 59,6 - 86,3 %;

- наибольший угар имеет бериллий. Процент угара бериллия уменьшается с 40 % до 14 % при снижении температуры расплава перед вводом Al - Be лигатуры до 710-720 Т, сокращении продолжительности перемешивания расплава до 10 минут и времени приготовления сплава до 40 минут после ввода лигатуры А1-Ве;

- степень усвоения марганца из лигатуры больше в среднем на 20%, чем степень усвоения марганца, вводимого в расплав в чистом виде согласно существующей на российских предприятиях промышленной технологии приготовления первичных стандартных магниевых сплавов AZ91 и АМ60;

- сплав AS31 HP в чушках имеет хорошее качество; неоднородности химического состава не обнаружено; излом чушек без видимых немет&члических включений; содержание водорода в слитках - 0,0007...0.00i2 %, кислорода - 0,010 ... 0,020 %.

В лабораторных условиях были проведены сравнительные испытания коррозионной стойкости образцов опытного сплава AS31HP и стандартного сплава AZ91. Испытания проводили при комнатной температуре при полном погружении образцов в 3 % раствор NaCl. Установлено, что образцы опытного сплава подвергаются общим коррозионным поражениям, в то время как образцы сплава AZ91 на фоне общих поражений имеют локальные глубокие поражения. Рассчитанная по данным испытаний величина скорости коррозии изученных сплавов оказалась близкой и колебалась в пределах 0,92-1,18 г/махЧас.

Промышленное опробование сплава AS31 HP проведено в Германии в цехе литья под давлением автомобильного концерна DaimlerChrysler Из сплава на машине литья под давлением с холодной камерой прессования и усилием запирания 1200 тонн была отлита партия отливок картеров автоматической коробки передач (рис. 8) габаритами 320 х 290 х 210 мм, массой 4,190 кг и средней толщиной стенки 4 мм. Количество несоответствующей продукции составило 1,5 %.

Рис. 8. Отливка картера автоматической коробки передач из сплава А831НР

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен состав нового сплава AS31HP системы Mg-Al-Si для литья под давлением отливок крупногабаритных деталей, обладающий хорошими литейными свойствами и повышенным сопротивлением ползучести при температуре до 150 °С. Сплав имеет следующий состав: магний - основа; алюминий - 2,5 - 3,4 %; кремний - 0,8 -1,1 %; цинк - 0,11 - 0,25 %; марганец -0,24 -0,34 %; бериллий - 0,0005 - 0,0015 %; железо не более 0,004 %; медь не более 0,008 %; никель не более 0,001 %.

2. Для изучения процесса кристаллизации и формирования фазового состава сплавов системы Mg-Al-Si путем анализа тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si впервые построены политермические разрезы данной диаграммы при постоянном содержании кремния 1 % и алюминия 3 %, а также изотермические разрезы при температурах 600, 450 и 300 °С. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что при литье под давлением в отливках из сплавов системы Mg-Al-Si формируется специфическая структура, характеризующаяся образованием непрерывного "каркаса", состоящего из двойной эвтектики (Mg)+Mg2Si вокруг зерен твердого раствора на основе магния и изолированных включений тройной эвтектики (Mg)+Mg2Si+y-Mgi7AI12-

3. В результате анализа свойств фаз и структурных составляющих микроструктуры сплавов системы Mg-Al-Si установлено, что повышенное сопротивление ползучести данных сплавов при температурах 140 - 170 °С обусловлено наличием в их микроструктуре теплостойкого непрерывного "каркаса" из двойной эвтектики (Mg)+Mg2Si с температурой плавления 638 °С.

4. В результате механических испытаний образцов сплава AS31HP при температурах 20, 150 и 250 °С в литом состоянии (литье под давлением) и после отжига (1 час - 150 °С; 30 мин. - 250 °С) установлено, что различное содержание легирующих компонентов AI, Si, Zn и Мп в пределах границ сплава существенно не влияет на его прочностные свойства: (j2° = 200...206 МПа; (У'"=150..155 МПа; =80...88 МПа; сг™ =148...155 МПа; <T'fiso=104... 114 МПа;

=66...72 МПа.

Сравнительный анализ механических свойств образцов сплавов AS21, AS31HP, AS41 и AZ91, а также типа AS31HP с содержанием кремния 0,44 %, изготовленных литьем под давлением и испытанных при температурах 20, 150 и 250 °С показал, что чем меньше содержится алюминия и больше кремния в сплаве, тем в меньшей степени он разупрочняется при повышении температуры испытаний.

5. С целью оценки теплостойкости нового сплава в условиях эксплуатации корпусных деталей трансмиссии автомобиля провели ряд сравнительных испытаний на ползучесть образцов, отлитых под давлением из сплавов AS21, AS41, AZ91 и AS31HP. Установлено, что при температуре 150 °С, нагрузке 35 МПа и времени испытаний в интервале 25 - 100 часов сплав AS31HP, имеющий деформацию 6юоч= 0,15 % превосходит по сопротивлению ползучести сплавы AZ91 (5юо ч = 0,26 %), AS41 (8юо ч - 0,18 %) и уступает по данному показателю сплаву AS21 (S100 ч = 0,13 %). Деформация образцов сплавов AS21,

AS31HP и AS41 с течением времени затухает. Вид экспериментальных кривых указанных сплавов совпадают по характеру с теоретической кривой низкотемпературной ползучести. В результате обработки экспериментальных данных установлена закономерность ползучести сплава AS31HP, которая имеет вид: 5 = 3,57* Int-3,4.

Также в результате испытаний выявлено, что деформация ползучести сплавов AS21, AS41, А291 и AS31HP при повышении величины приложенного напряжения в диапазоне 35 - 55 МПа при температуре 150 °С в течение 100 часов увеличивается. Причем, чем меньше алюминия и больше кремния содержится в сплаве, тем в меньшей степени он деформируется при увеличении нагрузки.

6. В ходе оценки литейных свойств экспериментально установлено, что сплав AS31HP имеет меньшую жидкотекучесть (длина спирали L= 324 мм), чем сплавы AZ91 (L = 394 мм) и AS41 (L = 342 мм), но большую, чем сплав AS21 (L = 285 мм). Это объясняется тем, что при литье под давлением, чем больше содержание алюминия в сплаве, тем выше его жидкотекучесть. Сплав AS31HP более стоек к горячим трещинам, чем сплавы AZ91 и AS21. Наличие достаточного количества легкоплавкой тройной эвтектики в сплаве способствует залечиванию горячих трещин в отливках, несмотря на низкое содержание алюминия.

7. По результатам экспериментальных исследований разработана и освоена в промышленном масштабе технология приготовления сплава AS31HP с введением легирующих компонентов в расплав с помощью специальной лигатуры Al-Si-Mn следующего состава: AI - основа; Si 20,9 - 23,6 %; Мп 6,6 - 9,4 %. Даная технология обеспечивает хорошее качество сплава и относительно высокую степень усвоения кремния до 92,5 %, марганца до 73,3 %. Промышленное испытание сплава AS31HP успешно проведено в Германии в цехе литья под давлением автомобильного концерна DaimlerChrysler. Из сплава изготовлена партия отливок картеров автоматической коробки передач.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пушкарев, С. Ю. Применение магниевых сплавов для литья под давлением автомобильных деталей / С. Ю. Пушкарев, М. Н. Игнатов // Сборник научных трудов международной научно - практической конференции «Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штампового производства». - Барнаул: ГОУ ВПО АлтГТУ, 2002. - вып. 4. - С. 11-15.

2. Агалаков, В. В. Выбор технологических проб для исследования литейных свойств при литье под давлением / В. В. Агалаков, С. Ю. Пушкарев, И. П. Наумова, Л. В. Никулин, В. Н. Шишляев, М. Н. Игнатов // Вестник ПГТУ «Механика и технология материалов и конструкций»,- Пермь: ГОУ ВПО ПГТУ, 2002,- №5. - С. 25-28.

3. Агалаков, В. В. Разработка технологии приготовления магниевых сплавов с кремнием для автомобильной промышленности / В. В. Агалаков, С. Ю. Пушкарев, Н. С. Падерина, М. Н. Игнатов // Вестник ПГТУ «Механика и технология материалов и конструкций». - Пермь: ГОУ ВПО ПГТУ, 2002. - №5. -С. 9-17.

4. Пушкарев, С. Ю. Разработка технологии приготовления магниевых сплавов с кремнием для автомобилестроителей на ОАО «АВИСМА» / С. Ю. Пушкарев,

М.Н. Игнатов // Сб. тезисов докладов областной научной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Молодежная наука Прикамья - 2002». - Пермь: ГОУ ВПО ПГТУ, 2002. - С. 14.

5. Никулин, JL В. Опыт разработки и применения магниевых сплавов для литья под давлением / Л. В. Никулин, М. Н. Игнатов, В. В. Агалаков, С. Ю. Пушкарев, И. П. Наумова // Сб. тезисов докладов семинара «Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России». - Березники: ОАО «АВИСМА Титано - магниевый комбинат», 2003. - С. 116-121.

6. Пат. 2218438 Российская Федерация, МПК7 С 22 С 23/02, 1/03. Сплав на основе магния и способ его получения / Тетюхин В. В., Агалаков В. В., Корнаухова Л. Ф., Пушкарев С. Ю.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «АВИСМА титано-магниевый комбинат»

№ 2001135786/02; заяв. 26.12.2001; опубл. 10.12.03, Бюл. № 34. - 16 е.: ил.

7. Pat. US7,135,079 В2 The United States of America, W003/056050. Magnesium - based alloy and method for the production there of / Tetyukhin V. V., Agalakov V. V., Kornaukhova L. F., Pushkarev S. Y.; assignee Joint Stock Company "AVISMA-titanium-magnesium works" - appl. No 10/496,024; filed Apr. 22, 2002, pub. data Jan. 6,2005, pub. No US 2005/0000605 Al. - 6 p.

8. Никулин, Л. В. Структура и свойства магниевых сплавов, отлитых под давлением / Л. В. Никулин, С. Ю. Пушкарев, В. В. Агалаков, М. Н. Игнатов, С. В. Вшивков // Вестник ПГТУ «Машиностроение, материаловедение». - Пермь: ГОУ ВПО ПГТУ, 2007.-№3.-С. 113-118.

9. Никулин, Л. В. Теплофизические свойства магниевых сплавов для литья под давлением / Л. В. Никулин, С. Ю. Пушкарев, К. В. Рыжаков // Вестник ПГТУ «Машиностроение, материаловедение». - Пермь: ГОУ ВПО ПГТУ, 2007. - №3. -С. 108-112.

10. Агалаков, В. В. Исследование свойств новых магниевых сплавов для литья под давлением автомобильных деталей / В. В. Агалаков, С. Ю. Пушкарев, Л. В. Никулин // Литейное производство. - 2008. - № 3. - С. 27-30.

11. Пушкарев, С. Ю. Формирование структуры и свойств специального магниевого сплава для литья под давлением / С. Ю. Пушкарев, Л. В. Никулин // Литейщик России. - 2008. - № 8. - С. 43-47.

12. Агалаков, В. В. Разработка технологии приготовления магниевого сплава, легированного алюминием и кремнием / В. В. Агалаков, С. Ю. Пушкарев, Л. В. Никулин // Цветные металлы. - 2009. - № 8. - С. 67-70.

Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 120 Заказ № 163

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Современные магниевые сплавы - состав, свойства, применение

1.2. Улучшение свойств магниевых сплавов дополнительным легированием.

1.3. Новые технологии в литье магниевых сплавов.

1.4. Формирование структуры и свойств магниевых сплавов при литье под давлением.

1.5. Физико-химические факторы жаропрочности литых магниевых сплавов.

1.5.1. Жаропрочность металлических сплавов и методы ее определения.

1.5.2. Жаропрочность магниевых сплавов, отлитых под давлением.

1.6. Технология плавки магниевых сплавов, предназначенных для литья под давлением.

1.7. Задачи исследования.

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Методики получения литых образцов для механических испытаний.

2.2. Определение механических свойств сплавов.

2.3. Определение литейных свойств магниевых сплавов

2.4. Изучение микроструктуры магниевых сплавов.

2.5. Рентгеноструктурные исследования.

2.6. Испытания на коррозию магниевых сплавов.

2.7. Статистическая обработка результатов измерений.

3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Mg - Al - Si ПРИ ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ.

3.1. Определение состава нового сплава системы Mg - Al - Si.

3.2. Анализ диаграммы состояния системы Mg-Al-Si.

3.3. Анализ простой эвтектической системы Mg-Mg2Si-y.

3.4. Кристаллизация и структура сплава Mg - 3% Al - 1% Si.

3.4.1. Политермические разрезы диаграммы Mg-Mg2Si-y.

3.4.2. Изотермические разрезы диаграммы Mg-Mg2Si-y.

3.4.3. Фазовые превращения в процессе охлаждения и затвердевания сплавов в системе Mg-Mg2Si-y.

3.5. Анализ микроструктуры образцов сплава AS31HP, отлитых под давлением.

3.6. Свойства фаз, кристаллизующихся в системе Mg-Mg2Si-y.

3.7. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Mg - Al - Si.

4.1. Влияние температуры испытания на механические свойства сплавов.

4.1.1. Влияние легирующего комплекса на механические свойства опытного сплава при повышенных температурах.

4.1.2. Влияние добавки кальция.

4.1.3. Сравнительные испытания механических свойств сплавов AS21, AS31HP, AS41 и AZ91.

4.2. Изучение теплостойкости магниевых сплавов ситемы Mg-Al-Si.

4.3. Исследование литейных свойств сплавов ситемы Mg-Al-Si.

4.4. Выводы.

5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СПЛАВА AS31HP

5.1. Выбор состава и технологии приготовления лигатуры.

5.2. Приготовление сплава AS31HP.

5.3. Исследование качества сплава AS31НР в слитках.

5.4. Выводы.

Актуальность работы

Магниевые сплавы обладают многими преимуществами по сравнению с другими сплавами на основе цветных металлов: очень малым удельным весом, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, высокой способностью поглощать энергию удара и вибрационных колебаний. Поэтому они широко используются во многих отраслях промышленности.

В настоящее время почти 90 % выпускаемых магниевых сплавов потребляется автомобильной промышленностью. Причем, в течение последних 15 лет ежегодный рост потребления составлял в среднем 12 %. Если данная тенденция не изменится, то в ближайшем будущем автомобильная промышленность по объему использования магния выйдет на первое место, опередив алюминиевую промышленность. Повышенный интерес к магниевым сплавам вызван стремлением автомобилестроительных компаний уменьшить массу автомобилей за счет применения более легких конструкционных материалов.

В настоящий момент для литья под давлением, являющимся основным способом массового производства магниевых автокомпонентов, используется очень небольшая номенклатура стандартных сплавов систем {КЪ 91, МЛ5) и М%-А\ (АМ60, АМ50).

Из всех частей автомобиля двигатель и трансмиссия являются наиболее перспективными и самыми проблемными узлами для применения сплавов на основе магния. Свойства российских и зарубежных стандартных магниевых сплавов не удовлетворяют современным требованиям автомобилестроения, предъявляемым к свойствам материалов литых деталей данных узлов, работающих при повышенных температурах. Низкое сопротивление ползучести сплавов систем М£,-А1-2п и М£-А1 при температуре эксплуатации до 150 °С приводит к ослаблению болтовых соединений корпусных деталей, что, в свою очередь приводит, к утечке смазочных материалов, появлению шума и вибрации.

Для повышения сопротивления ползучести в состав магниевых сплавов вводят тугоплавкие и редкоземельные легирующие элементы. Известные жаропрочные и теплостойкие магниевые сплавы, разработанные для авиационной промышленности, являются дорогими и нетехнологичными для литья под давлением. Поэтому данные сплавы не применяются в автомобилестроении.

Наиболее перспективной системой для разработки сплавов, обладающих большим сопр.отивлением ползучести при температуре до 150 °С, чем сплавы AZ91, MJT5, АМ60, АМ50 и пригодных для литья под давлением, является система Mg-Al-Si. Сегодня известны два недорогих зарубежных сплава данной системы AS41 и AS21. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Сплав AS21 обладает хорошим сопротивлением ползучести, но низкими литейными свойствами. Сплав AS41 наоборот - хорошими литейными свойствами и невысоким сопротивлением ползучести. Выявленные недостатки сплавов ограничивают их применение в производстве крупногабаритных деталей трансмиссии, таких как картер коробки передач и картер сцепления. Для изготовления данных деталей требуются сплавы, сочетающие хорошие литейные свойства и приемлемый уровень сопротивления ползучести при температуре до 150 °С.

Особенности формирования структуры и свойств сплавов системы Mg-Al-Si при литье под давлением исследованы недостаточно. Установленный факт повышенной теплостойкости данных сплавов не имеет убедительного теоретического подтверждения. Кроме этого, в литературе не освещены вопросы о технологии приготовления магниевых сплавов легированных кремнием.

Недостаток вышеуказанных данных и большая потребность автомобильной промышленности в новых теплостойких магниевых сплавах для литья под давлением, имеющих невысокую стоимость, обуславливают важность и актуальность проблемы в области создания новых композиций магниевых сплавов системы Mg-Al-Si для нужд автомобилестроения.

Настоящая работа выполнена в рамках международного проекта «Magnesium Powertrain Cast Components», организованного Американским советом автомобильных исследований (USCAR) с целью расширения объемов применения магния в конструкции автомобиля. Цель работы

1. Изучение закономерностей изменения структуры и свойств магниевых сплавов системы Mg-Al-Si, предназначенных для литья под давлением крупногабаритных отливок деталей и обладающих повышенным сопротивлением ползучести при температуре эксплуатации до 150 °С.

2. Разработка технологии получения магниевых сплавов системы Mg-Al-Si с заданными свойствами.

Основное внимание было уделено решению следующих задач:

- обоснованному выбору состава нового теплостойкого сплава системы Mg-Al-Si для литья крупногабаритных отливок на основе анализа теплофизи-ческих и других свойств с учетом современных достижений в области технологии литья под давлением;

- построению политермических, изотермических сечений тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si в области концентраций основных компонентов сплава с целью изучения процесса кристаллизации при литье под давлением;

- исследованию формирования структуры и основных свойств нового сплава;

- изучению роли легирующих элементов и температуры испытания на изменение механических свойств магния при повышенных температурах;

- созданию ресурсосберегающей технологии приготовления сплавов системы Mg-Al-Si.

Научная новизна работы

1. Построены политермические разрезы тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si в области магниевого угла при постоянном содержании кремния 1 % и алюминия 3 %, а также изотермические разрезы при температурах 600,

450 и 300 °С.

2. Установлены и расширены представления о механизме формирования микроструктуры и свойств отливок из магниевых сплавов системы Mg-Al-Si в условиях литья под давлением.

3. Установлены условия обеспечения повышенного сопротивления ползучести магниевых сплавов системы Mg-Al-Si при повышенных температурах эксплуатации.

Практическая значимость

1. Разработан новый магниевый сплав AS31HP системы Mg-Al-Si для изготовления крупногабаритных отливок деталей трансмиссии автомобиля литьем под давлением, обладающий хорошими литейными свойствами и повышенным сопротивлением ползучести при температуре эксплуатации до 150 °С. Химический состав сплава AS31HP защищен патентами Российской Федерации и США.

2. Разработана и внедрена на предприятии ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА» технология приготовления нового магниевого сплава AS31HP с использованием лигатуры Al-Si-Mn. Сплав AS31HP успешно апробирован и внедрен в производство отливок картеров автоматических коробок передач методом литья под давлением автомобилестроительной компанией DaimlerChrysler.

Автор выражает признательность научному руководителю д/г.н., проф. М. Н. Игнатову, к.т.н. JI. В. Никулину и сотрудникам кафедры «Технология литейного производства» ПГТУ г. Пермь, сотрудникам кафедры «Литейное производство и упрочняющие технологии» УГТУ-УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина г. Екатеринбург, работникам цеха № 39 ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА» за научное консультирование и техническое содействие в процессе выполнения диссертационной работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Начиная с 1993 года, в мире растет потребление магния в виде конструкционных сплавов для точных тонкостенных изделий, получаемых разнообразными методами металлообработки, в том числе литьем под давлением. Так, например, в Японии за последние 10 лет производство отливок из магниевых сплавов возросло в 4 раза [1]. Легкость, высокие удельная прочность и удельная жесткость, размерная стабильность, жидкотекучесть, позволяющая получать изделия сложной формы с толщиной стенки 1-1,5 мм, возможность рециклирования обеспечили широкое применение магниевых сплавов для изготовления корпусов персональных компьютеров, телевизоров, цифровых видеокамер, радиотелефонов и т.п. [2].

В настоящее время почти 90% выпускаемых магниевых сплавов потребляется автомобильной промышленностью [3]. Причем, в течение последних 15 лет ежегодный рост потребления составлял в среднем 12 %. Если данная тенденция не изменится, то в ближайшем будущем автомобильная промышленность по объему использования магния выйдет на первое место, опередив алюминиевую промышленность. Стоит отметить, что основным способом производства автокомпонентов из магниевых сплавов является литье под давлением.

В условиях регулярного роста цен на нефтепродукты и уменьшения норм предельно допустимых концентраций вредных веществ в выхлопных газах автомобилей снижение расхода топлива автомобилей является приоритетной задачей для автомобилестроительных компаний. Одним из решений данной задачи является снижение массы автомобиля за счет расширения применения легких конструкционных материалов, в особенности магниевых сплавов, в производстве автокомпонентов. Поэтому, например, в конструкциях легковых автомобилей США к 2020 году планируется довести массу деталей, изготовляемых из магниевых сплавов, до 100 кг, заменив ряд деталей из других сплавов и снизив при этом массу автомобиля на 150 кг [4]. В этом направлении уже осуществлено несколько проектов, в которых принимали участие такие лидеры автостроения, как «General Motors», «Ford Motors Co», «DaimlerChrysler».

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен состав нового сплава AS31HP системы Mg-Al-Si для литья под давлением отливок крупногабаритных деталей, обладающий хорошими литейными свойствами и повышенным сопротивлением ползучести при температуре до 150 °С. Сплав имеет следующий состав: магний - основа; алюминий - 2,5 - 3,4 %; кремний - 0,8 - 1,1 %; цинк - 0,11 - 0,25 %; марганец -0,24 - 0,34 %; бериллий - 0,0005 - 0,0015 %; железо не более 0,004 %; медь не более 0,008 %; никель не более 0,001 %.

2. Для изучения процесса кристаллизации и формирования фазового состава сплавов системы Mg-Al-Si путем анализа тройной диаграммы состояния Mg-Al-Si впервые построены политермические разрезы данной диаграммы при постоянном содержании кремния 1 % и алюминия 3 %, а также изотермические разрезы при температурах 600, 450 и 300 °С. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что при литье под давлением в отливках из сплавов системы Mg-Al-Si формируется специфическая структура, характеризующаяся образованием непрерывного "каркаса", состоящего из двойной эвтектики (Mg)+Mg2Si вокруг зерен твердого раствора на основе магния и изолированных включений тройной эвтектики (Mg)+Mg2Si+Y-Mg,7Ali2.

3. В результате анализа свойств фаз и структурных составляющих микроструктуры сплавов системы Mg-Al-Si установлено, что повышенное сопротивление ползучести данных сплавов при температурах 140 - 170 °С обусловлено наличием в их микроструктуре теплостойкого непрерывного "каркаса" из двойной эвтектики (Mg)+Mg2Si с температурой плавления 638 °С.

4. В результате механических испытаний образцов сплава AS31HP при температурах 20, 150 и 250 °С в литом состоянии (литье под давлением) и после отжига (1 час - 150 °С; 30 мин. - 250 °С) установлено, что различное содержание легирующих компонентов Al, Si, Zn и Мп в пределах границ сплава существенно не влияет на его прочностные свойства: al = 200.206 МПа; ^МбО.^ МПа; crf=80.88 МПа; 0-^=148. 155 МПа; =104. 114 МПа; <у™ =66.72МПа.

Сравнительный анализ механических свойств образцов сплавов AS21, AS31HP, AS41 и AZ91, а также типа AS31 HP с содержанием кремния 0,44 %, изготовленных литьем под давлением и испытанных при температурах 20, 150 и 250 °С показал, что чем меньше содержится алюминия и больше кремния в сплаве, тем в меньшей степени он разупрочняется при повышении температуры испытаний.

5. С целью оценки теплостойкости нового сплава в условиях эксплуатации корпусных деталей трансмиссии автомобиля провели ряд сравнительных испытаний на ползучесть образцов, отлитых под давлением из сплавов AS21, AS41, AZ91 и AS31HP. Установлено, что при температуре 150 °С, нагрузке 35 МПа и времени испытаний в интервале 25 - 100 часов сплав AS31HP, имеющий деформацию 5юо ч = 0,15 % превосходит по сопротивлению ползучести сплавы AZ91 (510о ч = 0,26 %), AS41 (§юо ч = 0,18 %) и уступает по данному показателю сплаву AS21 (8юо ч = 0,13 %). Деформация образцов сплавов AS21, AS31HP и AS41 с течением времени затухает. Вид экспериментальных кривых указанных сплавов совпадают по характеру с " теоретической кривой низкотемпературной ползучести. В результате обработки экспериментальных данных установлена закономерность ползучести сплава AS31HP, которая имеет вид: 5 = 3,57х In t - 3,4.

Также в результате испытаний выявлено, что деформация ползучести сплавов AS21, AS41, AZ91 и AS31HP при повышении величины приложенного напряжения в диапазоне 35 - 55 МПа при температуре 150 °С в течение 100 часов увеличивается. Причем, чем меньше алюминия и больше кремния содержится в сплаве, тем в меньшей степени он деформируется при увеличении нагрузки.

6. В ходе оценки литейных свойств экспериментально установлено, что сплав AS31HP имеет меньшую жидкотекучесть (длина спирали L= 324 мм), чем сплавы AZ91 (L = 394 мм) и AS41 (L = 342 мм), но большую, чем сплав AS21 (L = 285 мм). Это объясняется тем, что при литье под давлением, чем больше содержание алюминия в сплаве, тем выше его жидкотекучесть. Сплав AS31HP более стоек к горячим трещинам, чем сплавы AZ91 и AS21. Наличие достаточного количества легкоплавкой тройной эвтектики в сплаве способствует залечиванию горячих трещин в отливках, несмотря на низкое содержание алюминия.

7. По результатам экспериментальных исследований разработана и освоена в промышленном масштабе технология приготовления сплава AS31HP с введением легирующих компонентов в расплав с помощью специальной лигатуры Al-Si-Mn следующего состава: AI - основа; Si 20,9 - 23,6 %; Мп 6,6 - 9,4 %. Даная технология обеспечивает хорошее качество сплава и относительно высокую степень усвоения кремния до 92,5 %, марганца до 73,3 %. Промышленное испытание сплава AS31HP успешно проведено в Германии в цехе литья под давлением автомобильного концерна DaimlerChrysler. Из сплава изготовлена партия отливок картеров автоматической коробки передач.

идентифицированы фазы. Анализ показал, что на дифрактограмме опытного сплава помимо линий, принадлежащих магниевому твердому раствору (параметр решетки а = 0,32094 нм, с = 0,52107 нм), присутствует ряд дополнительных рефлексов, соответствующих фазам М§281 (параметр решетки а=0,6351 нм) и М§ 17А1 ]2 (параметр решетки а=1,048 нм). Данное заключение полностью подтверждает выводы о трехфазном составе сплава АБЗПТР, сделанные ранее.

Используя линейный метод, описанный в разделе 2.4, экспериментально определили массовые доли твердого раствора на основе магния и тройной эвтектики (М£)+М£281+ 7 -М§17А1!2. С целью более четкого выделения очертаний структурных составляющих на изображении микроструктуры сплава А831НР прочертили границы дендритов и выделений тройной эвтектики (рис. 26). По методике раздела 2.7 с исключением сильно отклоняющихся значений вычислили доверительные интервалы определяемых величин. Результаты этого определения (совместно с данными, полученными с помощью правила отрезков и диаграммы состояния 1^-А1-81) приведены в табл. 14.

1. Агалаков В.В., Снегирев K.JL Перспективные направления магниевого передела ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» // Литейное производство. -2006.-№1,-С. 11-13.

2. Локшин М.З., Макаров Г.С. Состояние и перспективы производства и применения магния // Цветные металлы. 2000.- № 11-12.- С. 93-98.

3. Magnesium New Business Opportunies: Proc. Ins. Inter. Magnesium conf. in Conjuktion With METEF/ 2000.- Brescia, 2000.

4. Braun R.E. // Light Metal Age. 2000. -August.- P. 100 - 103.

5. Schuman S., Fridrich H. The Route Prom The Potential of Magnesium to Increased Application In Cars // 60 th Annimal World Magnesium Conference.-Mai 11- 12.- 2000.- Stuttgart, Germani.

6. Диринга X., Майер П., Фехнер Д., Болен Я. Настоящее и будущее магниевых сплавов в нашей цивилизации // Литейное производство.- 2006.-№1.-С. 4-7.

7. Бауэр А. Технология литья под давлением // В сб. Магниевые сплавы,-М.: Оборонгиз, 1941.-С. 15-18.

8. Mesoff I.C. Magnesium Druckguss in den USA// Industrial Anzeiger. -1964. - № 88. -86 p.

9. New magnesium castings allox for high temperatures // "Metall works Produkt"- 1960. -№2.- 104p.

10. Die castigs magnesium alloys // Metal Industris. -1964. №3. 104p.

11. Lieby G. Gruckgus aus dem leichtestem Nutzmetal // Giesserei.-1961.-№ 9. -47p.

12. La fonderia italiana die leghe die magnesia alia vigilia della completa realissatione Mercato Commune //Fonderia italiana. -1965.- № 10.- 14p.

13. Белоусов H.H. Современные достижения в производстве литья под давлением. Л.: ЛДНТИ, 1960. - 32 с.

14. Макото Ц. Литье под давлением магниевых сплавов // Steel Works Engrg. Prest- 1964.-№4.-С. 10-12.

15. Yu Haipeng, Wang Feng, Yu Baoyi, Ma Yongtao. Teshong zhuzao ji youse hejin // Cast end Nonferrous Alloys. 2002. - № 2. - P. 27 - 28.

16. ГОСТ 2856 79. Сплавы магниевые литейные. Марки. - M.: Стандартгиз, 1986.

17. ГОСТ 2581 — 78. Сплавы магниевые в чушках. Технические условия.-М.: Стандартгиз, 1989. .

18. Никулин Л.В., Липчин Т.Н., Заславский.М.Л. Литье подавлением магниевых сплавов. М.: Машиностроение, 1978. - 182 с.

19. Никулин Л.В., Игнатов М.Н., Агалаков В.В., Пушкарев С.Ю., Наумова И.П. Опыт разработки и применения магниевых сплавов для литья под давлением / В сб. Состояние и проблемы производства магния и магниевых сплавов в России. Березники, 2003. - С. 116-121.

20. Луо А., Пекгулериос М. Литейные магниевые сплавы для работы при повышенных температурах // Journal of Materials Science. 1994. - № 29. — P. 5259-5271.

21. Bakke Per, Westengen Hakon. Mise au point d"alliages de magnesium a ' hautes performances coules pression // Hommes et fondrie. 2005. - № 351. - P. 16-19.

22. Huang Xiao-yan, Zhon Hong. Cailliao yu yejin xuebao // Mater end met. -2003.-№4.-P. 300-306.

23. Buchen W. Guswerkstoff Magnesium // Giesserei Rundschau. 1998. -№7-8- 16 p.

24. Balrezeit E.W. Light weight magnesium pressure die casting // Saient. Resear. Bulletin. 1971. - № 4. - P. 20-22.

25. Технология и оборудование литейного производства.// Экспресс-информация. -1975. -№ 37. -15 с.

26. Никулин JI.B., Липчин Т.Н., Вяткин И.П. и др. Разработка новых магниевых сплавов для литья под давлением // В сб. Магниевые сплавы. —М.: Наука, 1978.-С. 113-118.

27. Zand Z., Tremblei R., Dube D. Mikrostructure and mechanical properties of ZA104 (0,3-0,6%Ca) die casting magnesium alloys // Mater. Sci. and Eng.A.-2004. 385. №1-2 - P. 286 - 291.

28. Guangyin Yuan, Manping Liu, Wenjiang Ding, Inoue Akichisa. Microstrukture and mechanical properties of Mg Zn - Si-bases alloys. // Mater. Sci. and Eng.A. - 2003. 357. - № 1-2,- P. 314 - 320.

29. Effects of addition on microstructure and properties of AZ63 magnesium alloy. Qian В., Geng H., Tao Z., Zhao P., Tilin X. Shandong Univ., Jinan, China. "Vuu. v. NonfeiTous Airtril." 2004. 14. N 6. P. 987 -991.

30. Combustion of magnesium alloys in air. Shin Teng-Shih, Wang Jung-Hwe, Chong Kow-Zong // Mater Chem. and Physic. 2004. 85. - № 2-3. -P. 302-309.

31. Lu Qingliang, Min Guangnui, Wang Changchun, Yu Huaehun. Tezhong zhuzao ji youse hejin. Shandong Univ., Jinan, China. Spec. Cast, and Nonferrous alloys. 2004 №6 P. 14-16.

32. Guo Xue-feng, Huang Zheng-hua, Zhang Zhong-ming. Xi"an liong daxue xuebao. J. Xi"an Univ. China. "Technol". 2003. 19. № 3. P. 202 205.

33. Zheng Weichao, Li Peijie, Guo Xutao, Zeng Daben. Tezhong zhuzao ji youse hejin. Tsinghua Univ. Beijing.// China. "Spec. Cast, and Nonferrous Alloys" 2004. № 4. P. 26 27.

34. Huang Z.H., Guo X.F., Zhang Z.M., Xu C.J. Effekts of Ce on corrosion resistance of AZ91D magnesium alloy // Ada met. sin.- 2005. 18. № 2. -P129- 136.

35. Gao Hongwu, Hi Xiaoju, Liu Liming, Liu Shuhua. Tezhong zhuzao ji youse hejin. Dalian Univ. of Science and Technology. // China. Spec. Cast, and Nonferrous Allous. 2004. - № 6. - P. 20 - 31.

36. Jiang Q.C., Wang H.Y., Wang Y., Ma B.X., Wang J.G. Modification of Mg2Si in Mg Si allous with yttrium // Material Science and Eng. A. - 2005. 392,-№ 1-2.-P.130- 135.

37. Socjusz-Podosek M., Litinska L. Effect of yttrium on structure and mechanical properties of Mg allous. // Mater. Chem. and Physic. - 2003. 80. -№ 2. - P. 472 - 475.

38. Zang Chun-xiang, Guan Shao-kang, Shi Guang-xin, Wang Li-guo,Wang Jian-qiang, Wang Ying-xin. Zhonggtw youse jinshu xuebao // China. Jurn. @Nonferrous Metals. 2004. 14. - № 8. - P. 1353 - 1359.

39. Motegi T., Yoshihara K., Kikuchi Tetsuo. (Smith, Norman Ian et at fj CLEVELAND 40 43 Chancery Lane London WC2A 1JQ (GB)). N 04252380.3; 23.04.2004.- 27.10.2004.

40. Cao P., Ma Quan, St John D.H. Scr. mater. 2004. 51. № 7. P. 647 -651.

41. Czerwinski F., Kodak D. Process for injection molding semi-solid allous. Husky Injection Molding Sistems Ltd. Pat. USA N 6892790. B 22 D 27/ 09.MPC 164 / 113. 13.06.2002 17.05. 2005.

42. Murrey Morris Taylor, Cope Matthew Alan. Magnesium pressure casting. Commonwealth Scientific and Ind. Research Organisacion. Melbourne. Pat. Austr. N754591 B 22 D 021 /04/30.11.1998-21.11.2002.

43. Wagener W. Advanced processing and properties thixotropic formed components based on partially melted magnesiur. BMW AG. Leichtmetal-Giesserei Landshut. Steel Res. Ins. 2004. 75. № 8-9 S. 607 609.

44. Dworog Andreas, Steinscherer Andi, Hartmann Dierk, Hepp Erik. Formfullen beim Magnesium-Spitzgiesen. Kunststoffe. 2000. 90. № 11. S. 112-115.

45. Buhrig-Polascek Andreas, Hennings Andreas. Untersuchung der Fliesseigenschaffen von Magnesium-Legierungen im flussigen und teilflussigen Zustand. Osterr. Giesserei-Instit. Jiesserei Rundschau. 2004. 51. № 3-4 S. 54 58.

46. Mao Wemin, Zhen Zisheng, Yan Shijian, Zhong Xuevou. Rheological behavior of semi-solid AZ91D alloy. China. J. Mater. Sei. and Thechnolog. 2004. 20. №5, P. 580-582.

47. Li Yuan-dong, Hao Yuan,Chen Ti-jun, Ma Ying. Zhongguo youse jinshu xuebao. China. Jur. Nonferrous Metals. 2004, 14. №. 3. P. 366 371.

48. Luo Jirong, Xiao Zehui, Song Xiangjun, Mao Youwu, Wu Guangzhong, Wu Shusen. Tezhong zhuzao ji youse hejin. Huazhong University of Science and Technology. Wunan. China. Spec. Cast, and Momferrous Alloys. 2002. № 4. P. 45-46.

49. Xu Y, Kang Yonglin, Wang Zhaohui, Dong Wencbao, Liu Jinwei, Tezhong zhuzao ji youse hejin. Spec. Cast, and Nonferrous Alloys. -2004. -№ 5. P. 12-14.

50. Dworog Andreas, Huppertz Richard, Hartmann Dierk. Magnesiumspitzgiessen: Materialeigenschaften der Metallegierungen erfordern modifizierte Spitzgiessmaschienen. Kunststoffe. 1999. 89. № 9 S. 75 76,78.

51. Milbrath D.S., Owens F.G. Method for pollution credits while processing reactive metals. Pat. USA. JPK 7. C 22 B 26 / 22. 3M Innovative Properties Co.

52. N 10394853. 22.03.2003 24.08.2004. NPK 75. 602.

53. Mao W., Zhen Z., Chen H.,Zhong X. Microstructural formation of semisolid AZ91D alloy stirred by electromagnetic feld. Univ. of Science and Technology. Beijing. China. Jurn. Univ. Sei.and Techmol. 2005. 12. № 4. P. 329-334.

54. Liu Xiuaotao, Gui Jianhong,Guo Yanhui, Wu Xiaoming, Zhang Jun. Influence of magnetic feld on the diffusion of Al and Mg. Jur. Mater, and Technol. China. 2004. 20. № 4. P. 457 459.

55. Mao Wei -min, Zhen Zi-sheng, Chen Hong-tao.Microstructures of AZ91D alloy during electromagnetic strirring. Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2005. 15. № 1. P. 72 76.

56. Land Klaus, Ruckert Franz, Schidfer Helmut, Stacker Peter,Engels Helmut, Lingl Peter. Giesswerkzeug zur Herstellung Zilinderkurbelgehauses. Pat.

57. Germany. N 10153721. В 22 D 15/02, В 22 D 19/16. Daimler Chrysler AG. 31.10.2001.-22.05.2003.

58. Kahn D, Khan R, Flesch A, Sahm P.R., Kluge S., Becker H.H., Schmitz W., Junker O. Integrierte Verfahrenstechnik zur Herstellung von qualitative hochwertigen Magnesiumdruckguss. 64-eme Congr. mond. fonderies. Paris. 11-14 Sept. 2000. P.197 -209.

59. Xiao Zehui, Luo Jirong, Wu Shusen, Li Dongnan. Tezhong zhuzao ji youse hejin. Huazhong University of Science and Technology. Wihan. China. Spec. Cast, and Nonferrous Alloys. 2003.- № 6. -P.39 - 40.

60. Структуры двойных сплавов: Справочник/ Под ред. Хансен М., Андерко К. М.: Металлургиздат, 1962.- Т. 1. - 608 с.

61. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник/ Под ред. акад. РАН Лякишева Н.П.- М.: Машиностроение, 1996. Т.1.- 992 с.

62. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1966. - 290 с.

63. Никулин JI.B., Липчин Т.Н. Структура и свойства магниевых сплавов при литье под давлением // Литейное производство. 1974. - № 11. С. 28-32.

64. Самсонов Г.В., Перминов В.П. Магниды. Киев: Наукова Думка, 1971. -344с.

65. Липчин Т.Н., Никулин Л.В. Ломоносов Ю.М. Упрочнение сплавов при литье под давлением // Изв. вузов. Черная металлургия, 1972. № 11 - С. 161-163.

66. Константинов Л.С., Липчин Т.Н., Никулин Л.В., Матанцева А.Н. Свойства сплавов системы магний алюминий при литье под давлением// Изв. вузов. Машиностроение, 1974. - № 6.- С. 140 - 142.

67. Тетюхин В.В., Падерина Н.С., Агалаков В.В. Магниевые сплавы для автомобильных отливок // Литейное производство. -2006. №1. - С. 14-16.

68. Золоторевский B.C. Механические испытания и свойства металлов. -М.: Металлургия. 1974. 303 с.

69. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.: Металлургия. 1979. - 496 с.

70. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1966. - 400 с.

71. Дриц М.Е. Магниевые сплавы для работы при повышенных температурах. М.: Наука, 1964. - 232 с.

72. ГОСТ 1497 89. Методы испытаний на растяжение. - М.: Стандартгиз, 1989.

73. ГОСТ 9651 61. Методы испытания на растяжение при повышенных температурах. - М.: Стандартгиз,. 1989.

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

75. Эмли Е.Ф. Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов/ Пер. с англ. М. Металлургия, 1972.- 488 с.

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

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

78. Магниевые сплавы: Справочник/ Под ред. Альтмана М.Б., Антипова А.П., Блохина В.А.- Т.1. Металловедение магния и его сплавов. М.: Металлургия, 1978 - 232 с.

79. Авт. св. СССР N 1008598. F 27 В 14/ 041; В 22 D 21/04. Заявл 10.06.1982. Опубл. 30.03.1983. Бюлл. № 12.

80. Авт. св. СССР. N980958. В 22 D 41/00. Заявл. 10.06.81. Опубл. 15.12.1982. Бюлл. №46.

81. Типаж технологического оборудования для литейного производства/

82. Минстанкопром. -М.: ВНИИ Литмаш, 1985.- 110 с.

83. Машина для испытаний металлов при высоких температурах АИМА 5-1: Техническое описание. М.: ВНИИМАШ, 1978. - 45 с.

84. Богомолова М.А. Практическая металлография. 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.

85. Способы металлографического травления: Справочник/ Под. ред. М. Беккерт, X. Клемм / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1988. - 400 с.

86. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справочник/ Под. ред. Л.В.Баранова, Э.Л. Демина. М.: Металлургия, 1986. - 256 с.

87. Металлографические реактивы: Справочник/ Под ред. Коваленко B.C. 2-е изд.- М.: Металлургия, 1973. - 112 с.

88. Геллер Ю.А., А.Г. Рахштадт. Металловедение: Методы анализа, лабораторные работы и задачи М.: Металлургия, 1984. - 384 с.

89. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник/ Б.С. Бокштейн, Ю.Г. Векслер, М.И. Виноград и др. М.: Металлургия, 1983. -Т.1.-352 с.

90. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. — М.: Металлургия, 1977.-280 с.

91. X-ray diffraction date cards, ASTM.

92. П.Г. Кацев. Статистические методы исследования. 2-е изд. -М.: Машиностроение, 1974. - 231 с.

93. Румшинский Л.З. Элементы теории вероятностей. 5-е изд. - М.: «Наука», - 240 с.

94. Katsir М., Lerer Е., Zirkin D., Dangur М. Fluity as an Instrument for indirect Evalucoin of primary and recycled Magnesium Alloys Qality and Properties. Israel: Sea Magnesium Ltd, 2005.-5 p.

95. Temari alloys: a complrehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams / MSI. Ed. by G. Effenberg Stuttgart: MSI. 1999. -Vol. 16. - P. 382-399

96. Дриц М.Е. Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния / М.Е. Дриц, Э.С. Каданер, Е.М. Падежнова. J1.JT. Рохлин, З.А. Свидерская, Н.И. Туркина. М.: «Наука», 1977. - 228 с.

97. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. акад. РАНН.П. Лякишева.-Т.З. М.: Машиностроение, 2001.- 872 с.

98. Захаров A.M. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.: Металлургия, 1964. - 300 с.

99. Степанов Ю.А., Гини Э.Ч., Соколов Ю.А., Матвейко Ю.П. Литье тонкостенных конструкций М.: Машиностроение, 1964. - 234 с.

100. Рохлин Л.Л. Фазовые равновесия в системе Mg-Al-Si в области, богатой магнием // Металлы 1988. № 6 - С. 176 - 179.

101. Рейнор Г.В. Металловедение магния и его сплавов/ Пер. с англ. М.: Металлургия, 1964. - 488 с.

102. Деньгуб В.М. Единицы величин: Словарь справочник / В.М. Деньгуб, В.Г. Смирнов. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 240 с.

103. Свойства элементов: Справочник. 4.1: Физические свойства./ Т.В. Андреева, A.C. Болгар, М.В. Власова и др./ Под ред. чл.-корр. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, 1976. - 600 с.

104. Глазов В.М. Микротвердость металлов и полупроводников. -2-е изд. М.: Металлургия, 1969. - 248 с.

105. Алюминий. Свойства и физическое металловедение: Справочник/ Под ред. Дж. Е. Хэтча/ Пер. с англ. М.: Металлургия, 1989. - 422 с.

106. Новиков И.И., Золоторевский B.C. Дендритная ликвация в сплавах.-М.: Наука, 1966. 110 с.

107. М.Б. Альтман, A.A. Лебедев, М.В. Чухров. Плавка и литье легких сплавов. -М.: Металлургия, 1969. 680 с.

108. Эйдензон М.А. Магний. М.: Металлургия, 1969. - 352 с.

109. Производство стальных отливок/ Л.Я.Козлов, В.М. Колокольцев, К.Н. Вдовин, Л.Б. Тен, Л.Б. Долгополова, A.A. Филиппенков М.: Изд. МИСИС, 2005.- 351 с.

110. Силикомарганец. Технические требования. ГОСТ 4756 91,- М.: Издательство стандартов. 1995. - 6 с.

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

112. Цветное литье из легких сплавов: Справочник литейщика/ И.Ф. Колобнев, В.В. Крымов, A.B. Мельников. М.: Машиностроение, 1974.-416 с.

113. Цветное литье: Справочник / Н.М. Галдин, Д.Ф. Чернега, Д.Ф. Иванчук, Ю.В. Моисеев, В.В. Чистяков. М.: Машиностроение, 1989. -528 с.

114. Гуторов A.B., Дылдина Г.А. Влияние состава и структуры магниевых сплавов систем AZ, AS и ZAC на их коррозионное поведение // Коррозия и защита от коррозии. 2001. - № 4. - С. 10-12.

115. Тимонова М.А. Защита от коррозии магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1972. - 160 с.