автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Исследование влияния обработки расплавов импульсным магнитным полем высокой напряженности на структуру и свойства алюминиево-кремниевых сплавов

4856281

На правах рукописи

ЧЕРНИКОВ ДМИТРИИ ГЕНАДЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВОВ ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 С 0К

> ¿ии

Самара-2011 г.

4858281

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ) на кафедре «Обработка металлов давлением».

Научный руководитель:

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Гречников Федор Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Батышев Константин Александрович

кандидат технических наук, профессор Ряховский Александр Павлович

Ведущее предприятие: ОАО «Металлист-Самара» (г. Самара).

Защита состоится «20» октября 2011 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.110.05 при ФГБОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского (МАТИ), по адресу: 121552 Москва, ул. Оршанская, д. 3, аудитория № 523А, корп. А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МАТИ» - РГТУ имени К.Э. Циолковского.

Ваш отзыв на автореферат диссертации в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направить по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Телефон для справок: 8 (499) 141-94-95

Автореферат разослан «19» сентября 2011 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ Диссертационного Совета Д 212.110.05 К.Т.Н., доц.

Палтиевич А.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Для обеспечения постоянно растущих требований к качеству литых деталей необходимо совершенствовать существующие и создавать новые литейные технологии. Решение этой задачи во многом определяет технологический прогресс во всех отраслях машиностроения.

Кроме того, неуклонно растет применение алюминиевых сплавов в машиностроении, наиболее перспективными из которых являются силумины. Использование алюминия повышает эксплуатационные характеристики изделия, снижая при этом его вес, и вместе с тем удорожает себестоимость. Поэтому эффективности технологических процессов изготовления литых деталей из алюминиевых сплавов придается повышенное значение.

В настоящее время на предприятиях машиностроительной отрасли существуют проблемы, связанные с качеством отливок ответственного назначения из алюминиевых сплавов - пониженные механические свойства, высокий литейный брак по металлургическим и литейным дефектам и т.д. Основными дефектами в отливках являются пористость, усадочные рыхлоты и газовые раковины, загрязненность сплава неметаллическими включениями и многие другие.

Во многих работах было показано, что физические методы обработки расплавов обладают существенными преимуществами по сравнению с традиционными технологиями плавки и литья. Так, физические методы обработки расплавов способствуют получению мелкозернистой структуры и повышенных технико-эксплуатационных свойств отливок, не загрязняя при этом химический состав литейных сплавов нежелательными примесями при дальнейших переплавах.

С этих позиций представляет научный и практический интерес воздействие в процессах плавки и литья на расплавы импульсного магнитного поля (ИМП) высокой напряженности. Подобные ИМП получили широкое распространение в машиностроении при выполнении операций штамповки, сборки, сварки и др. Рассматриваются поля с импульсной мощностью около 1 МВт и длительностью импульса порядка 50 - 200 мкс, при этом напряженность магнитного поля достигает 105 - 107 А/м.

Таким образом, исследование влияния обработки расплавов ИМП на структуру и свойства алюминиево-кремниевых сплавов является актуальной задачей, как в общенаучном, так и в прикладном аспектах.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждена выполнением научно-исследовательских работ в рамках: гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). № 07-08-97612 (2007 - 2008 гг.) «Исследование эффектов воздействия импульсных магнитных полей высокой напряженности на жидкий и кристаллизующийся металл; создание научных основ разработки новых технологий в металлургии и машиностроении»; выполнения Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы, шифр темы ОКР «Прогресс».

Цель работы. Исследование влияния обработки расплавов импульсным магнитным полем высокой напряженности на процессы кристаллизации, механические и литейные свойства алюминиево-кремниевых сплавов.

Для реализации данной цели в работе поставлены следующие основные задачи исследований:

1. Разработать физическую модель воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

2. Разработать технологические схемы магнитно-импульсной обработки (МИО) расплава и создать для ее реализации специализированное оснащение, состоящее из магнитно-импульсной установки и индукторной системы, способной работать при высоких температурах.

3. Разработать методики компьютерного моделирования и экспериментальных исследований теплосиловых факторов воздействия ИМП на расплав.

4. Исследовать влияние ИМП высокой напряженности на процесс кристаллизации, механические и литейные свойства бинарных (1,2%81; 6%51; 11,7%81 и 18%80 и промышленных алюминиево-кремниевых сплавов АК9Т, АК6М2; определить оптимальные параметры воздействия.

5. Реализовать результаты исследований в производственных условиях при получении отливок из алюминиевых сплавов для деталей ответственного назначения.

Методы исследований.

В работе применялись экспериментальные и расчетные методы исследований с использованием современного оборудования: инфракрасная пирометрия, оптическая и электронно-сканирующая микроскопия, статические испытания на растяжение, компьютерное моделирование исследуемых процессов.

Научная новизна работы.

1. Экспериментально доказано модифицирующее влияние обработки расплава ИМП высокой напряженности на структуру, механические и литейные свойства алюминиево-кремниевых сплавов.

2. Предложена физическая модель воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

3. Разработаны универсальные методики компьютерного моделирования на базе СКМ ЛП «ПолигонСофт» и многоцелевого конечно-элементного комплекса АШУБ/ЬБ-БУТЧА, позволяющие исследовать влияние каждого фактора теплосилового воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

4. Разработаны методики экспериментальных исследований, позволяющие оценивать влияние факторов МИО с учетом быстропротекающего характера воздействия и интенсивных электромагнитных помех.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны технологические схемы МИО расплава.

2. Создано специализированное оснащение для МИО расплава, состоящее из специализированной малогабаритной магнитно-импульсной установки (МИУ-10Л), с запасаемой энергией до 10 кДж, основным достоинством которой является высокая скважность разрядов (не менее 1 Гц) и возможность управления формой импульса, а также индукторной системы с использованием новых

материалов в качестве витковой изоляции, способной работать при высоких температурах.

3. Для выявления дополнительных резервов физико-механических свойств отливок из алюминиево-кремниевых сплавов предложен новый способ физического воздействия ИМП высокой напряженности на расплав, опробованный в промышленных условиях.

4. Определены области промышленного применения магнитно-импульсного воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав.

Апробация работы.

Результаты работы прошли экспертизу и обсуждались на конференциях, симпозиумах и семинарах: Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии», «МАТИ» - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (Москва, 2006 г.); 3-я Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2007 г.); Международная научно-техническая конференция «МИОМ - 2007» (Самара, 2007 г.); VII Международный научно-технический симпозиум «Наследственность в литейных процессах» (Самара, 2008 г.); XI Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе», «Технология-2009» (Орел, 2009 г.); 3-я Международная научно-техническая конференция «Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования», «Металлдеформ-2009» (Самара, 2009 г.); VI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов, ИМЕТ им. A.A. Байкова РАН (Москва, 2009 г.); 3-е Всероссийское научно-практическое совещание «Взаимодействие науки и литейного металлургического производства» (Самара, 2010 г.), 2-ой семинар «Повышение эффективности процессов изготовления ответственных деталей авиа- и двигате-лестроения штамповкой и литьем. Разработка, моделирование и оптимизация технологий с использованием программ QForm и ProCAST» (Москва, 2010 г.), XIII Школа молодых ученых «Актуальные проблемы физики» (Звенигород -Москва, 2010 г.).

Научные разработки, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, демонстрировались на 58-м Всемирном Салоне инноваций, научных исследований и новых технологий «Брюссель - ИнноваУЭврика 2009» и удостоены золотой медали.

Проект «Разработка физического способа воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на жидкий и кристаллизующийся металл с целью повышения его технико-эксплуатационных свойств» занял второе место в номинации «Разработка новых авиационных технологий и материалов» на Всероссийском конкурсе «Вертолеты XXI века», Москва, 22 мая 2009 г.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 17 публикациях, в том числе в 5 статьях в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России для публикации основных научных результатов диссертации. Кроме того, по результатам

работы получено 5 патентов РФ. Материалы диссертации использованы в отчетах по НИР и Грантам, выполненным при участии автора.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 179 страницах, содержит 22 таблицы, 105 рисунка. Список литературы составляет 124 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность исследуемой проблемы, общая характеристика и цель работы, а также основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен анализ наиболее характерных литейных дефектов на примере деталей двигателей летательных аппаратов, как наиболее ответственных. Показаны современные представления о строении металлических расплавов. Особое внимание уделено практике использования различных физических способов управления литой структурой для повышения качества отливок. Более подробно рассмотрена обработка расплава магнитными полями, как в предкристаллизационный, так и в кристаллизационный периоды.

Проанализирована возможность формирования отливок с мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами путем воздействия на расплав ИМП высокой напряженности. Такая магнитно-импульсная обработка расплава обладает рядом существенных преимуществ, например, энергосбережение, бесконтактный характер воздействия, возможность генерации магнитных полей с широким диапазоном значений напряженности и длительности, высокая точность и воспроизводимость параметров, экологическая чистота и др.

В связи с этим появляется необходимость в исследовании явлений, происходящих в расплаве под воздействием ИМП, а также влияния факторов такой обработки на кристаллизацию и структурообразование расплавов.

Во второй главе рассмотрена суть процесса МИО, которая заключается в преобразовании электрической энергии, накопленной в батарее конденсаторов магнитно-импульсной установки (МИУ) в теплосиловое воздействие на обрабатываемый объект.

На основании анализа процессов МИО разработана физическая модель воздействия ИМП высокой напряженности на расплав, которая заключается в следующем. Импульс тока в индукторе формируется за счет разряда через него батареи конденсаторов МИУ, заряжаемой до высокого напряжения, составляющего от тысяч до нескольких десятков тысяч вольт. Такой импульс тока изменяется по закону затухающей синусоиды, с длительностью не более одной тысячной доли секунды и частотой от нескольких единиц до десятков килогерц. Протекание импульса тока по индуктору создает вокруг него переменное магнитное поле (Н), которое индуцирует в расплаве вихревые токи (12), имеющие обратное по отношению к току индуктора (Ь) направление (рис. 1).

Рис. 1. Схема воздействия ИМП на расплав

В результате возникают объемные электродинамические силы, величина которых прямо пропорциональна значению тока в проводниках и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Глубина проникновения тока в расплав, скин-слой (5), тем меньше, чем выше электропроводность материала и частота колебаний разрядного тока.

Таким образом, основными факторами воздействия ИМП высокой напряженности на расплав являются:

• Тепловой - дополнительный разогрев расплава в результате действия вихревых токов;

• Силовой - распространение волн напряжений и интенсивных металлопо-токов по всему объему расплава в результате действия давления ИМП. Исходя из физики процесса, используя описанную физическую модель,

было предложено несколько технологических схем МИО расплава, среди которых можно выделить три основные:

• радиальное воздействие ИМП на расплав через стенки тигля (рис. 2, а);

• осевое воздействие ИМП на поверхность расплава (рис. 2, б);

• объемное воздействие ИМП с помощью погружного индуктора (рис. 2, в).

>миу ;«*ИУ

г 11 1.1

..... ш—ш

1 1

2 I «МИУ г ' !

У

У г. Л ■'

б)

в)

Рис. 2. Основные технологические схемы МИО расплава 1 - тигель; 2 - индуктор; МИУ - магнитно-импульсная установка

На основе этих принципиальных схем МИО расплава были разработаны различные их комбинации. Была решена проблема с работоспособностью индукторной системы при высоких температурах путем применения новых материалов в качестве витковой изоляции. Проведенные экспериментальные исследования показали ее надежность при напряжении до 5 кВ и температуре 700°С. Для МИО расплава спроектирована и изготовлена специализированная МИУ с запасаемой энергией до 10 кДж (рис. 3). Главным ее отличием от традиционных установок является возможность обеспечения высокой скважности разрядов и необходимой формы импульса с изменяемой длительностью.

Рис. 3. Специализированная МИУ-ЮЛ

В третьей главе представлены результаты численных и экспериментальных исследований влияния основных теплосиловых факторов воздействия ИМП на расплав металла.

Компьютерное моделирование процесса затвердевания расплава АК9Т под воздействием ИМП осуществлялось на базе СКМ ЛП «ПолигонСофт» для радиальной схемы воздействия. В этом случае объем расплава, принадлежащий скин-слою максимален, поэтому данный фактор МИО проявляется в полной мере. При подготовке геометрической модели отливки был учтен объем скин-слоя. Основными варьируемыми параметрами являлись:

• величина скин-слоя: без МИО; 2,5мм и 5 мм;

• значение силы тока, подводимого к скин-слою: без МИО; 25 кА; 50 кА и

90 кА;

• количество импульсов разряда: без МИО; 1; 3 и 5.

В результате компьютерного моделирования для каждого случая получены картины распределения температурных полей расплава. На рис. 4, в качестве примера, показаны картины распределения температурных полей для случая затвердевания расплава без обработки и после МИО, со следующими параметрами: скин-слой - 2,5 мм, сила тока 50 кА, количество импульсов - 3 шт.

300 с

ии

400 с 600 с а) без МИО

300 с 400 с 600 с 800 с б) МИО (5=2,5 мм; 50 кА; 3 имп.)

Рис. 4. Процесс затвердевания расплава

Из рис. 4 видно, что величина дополнительного разогрева расплава металла под действием ИМП достаточна для изменения условий кристаллизации.

В ходе анализа результатов была получена зависимость дополнительного разогрева расплава (средняя температура по всему объему) от параметров МИО: силы тока, количества импульсов и величины скин-слоя (рис. 5).

-Ф-5=2,5 мм -Ш-б=5 мм

-Ф-5=2,5 мм н»-5=5 мм

25 50 90 0 1 3

Сила тока кА Количество импульсов разряда, шт

Рис. 5. Зависимость температуры разогрева расплава от параметров МИО

Результаты компьютерного моделирования показали, что величина скин-слоя, как и степень интенсивности обработки (сила тока и количество импульсов), существенным образом влияет на величину дополнительного разогрева и увеличивает время затвердевания расплава.

Для оценки влияния МИО на изменения температурных полей в объеме расплава и проверки адекватности результатов компьютерного моделирования были проведены экспериментальные исследования. Суть этих исследований заключалась в замере температуры дополнительного разогрева расплава АК9Т от действия наведенных вихревых токов при одно- и многократной МИО по радиальной схеме. Энергия разряда составляла \¥=1,26 кДж, что соответствует силе тока 1=25 кА в численных расчетах.

Процесс МИО является быстропротекающим, поэтому применение малоинерционных термоэлектрических преобразователей для регистрации дополнительного разогрева расплава не даёт чёткой временной картины изменения температуры. Анализ современной измерительной техники показал, что в настоящее время нет доступных устройств, позволяющих производить подобные измерения даже в миллисекундном диапазоне. В связи с этим была разработана новая методика измерения температуры в объеме расплава с миллисекундным быстродействием. Для этого был использован быстродействующий инфракрасный пирометр. Вывод инфракрасного излучения из объёма расплава на пирометр осуществлялся с помощью кварцевого световода.

Для получения полной тепловой картины дополнительного разогрева объема расплава после МИО, измерения температуры проводились в нескольких характерных точках - в центральной, промежуточной и в точке, принадлежащей скин-слою.

В результате проведенных измерений был зарегистрирован дополнительный разогрев расплава металла от воздействия ИМП высокой напряженности в миллисекундном диапазоне и выявлено его влияние на кинетику кристаллизации. Сравнительный анализ результатов компьютерного моделирования и экспериментальных исследований показал хорошую сходимость.

Таким образом, впервые с помощью СКМ ЛП «ПолигонСофт» была проведена качественная и количественная оценка дополнительного разогрева расплава металла под действием наведенных вихревых токов в процессе МИО. Разработанная методика компьютерного моделирования носит универсальный характер и может быть использована для подобных расчетов различных технологических схем МИО.

Механизм силового воздействия в процессе МИО расплава металла включает в себя два фактора:

• зарождение и распространение в расплаве волн напряжений, возникающих

в результате действия давления ИМП;

• зарождение и распространение металлопотоков, возникающих вследствие

неравномерного распределения давления ИМП.

Численные исследования проводились с помощью многоцелевого конечно-элементного комплекса АЫБУЗ/ЬБ-ОУНА для двух основных технологических схем МИО (рис. 2, а, б). Для схемы осевого воздействия ИМП рассмотрено

два случая: симметричное и несимметричное нагружение. С этой целью была разработана методика компьютерного моделирования, которая позволяет учитывать изменение нагрузки по глубине скин-слоя и задавать распределение интенсивности давления ИМП по экспериментальным значениям (рис. 6). Пунктирной линией на графике показана кривая, построенная по экспериментальным значениям, сплошной - зависимость в полиномиальном виде, задаваемая в расчетах. Экспериментальные значения распределения ИМП определялись с помощью интегрального датчика Холла, установленного в зазор между индуктором и расплавом. Картина распределения ИМП получена перемещением датчика в плоскости индуктора с определенным шагом. Также по экспериментальным значениям построена зависимость изменения давления ИМП во времени, задаваемая в расчетах (рис. 7).

1 \

1 \ V

/ \

\ ч.

О 5 7 11 16 21 2В 32

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 НО 150 160 170 180 190 Ь, ММ Г, МКС

Рис. 6. Распределение напряженности Рис. 7. Зависимость давления ИМП

ИМП в индукторе от времени

Ь - расстояние от центра витка индуктора

Предложенная методика компьютерного моделирования опробована по схеме, когда на плоский многовитковый индуктор устанавливался тигель с расплавом АК9Т, а воздействие ИМП осуществлялось на его донную часть.

Для проверки адекватности разработанной методики и полученных результатов компьютерного моделирования проведены экспериментальные исследования. Был создан измерительный стенд, позволяющий замерять необходимые параметры, с учетом особенностей процесса МИО расплава. Основными составляющими этого стенда являются датчик импульсных давлений и осциллограф.

Существующие датчики давления не удовлетворяют требованиям данного процесса, поэтому была разработана новая конструкция датчика импульсных давлений, позволяющая замыкать в его опорной части отраженные волны, что позволило повысить точность измерений (Пат. № 2314504).

Сопоставление результатов компьютерного моделирования с результатами экспериментов показало хорошую сходимость, поэтому разработанная методика использовалась и для остальных технологических схем. некоторые результаты проведенных расчетов для всех схем МИО (рис. 2 а, б) представлены на рис. 8.

30 мкс

140 мкс

схема магнитно-импульсного воздействия

40 мкс 140 мкс 560 мкс

б) Осевая симметричная схема магнитно-импульсного воздействия

к МИиМ V 1Л7**М 1 1 7.ЫТ«*С»Л

ммсЗ МЯеЯ.1 1.ГК*« И

30 мкс 80 мкс 170 мкс

в) Осевая несимметричная схема магнитно-импульсного воздействия Рис. 8. Распространение волн напряжений в расплаве АК9Т под воздействием ИМП

Анализ результатов компьютерного моделирования позволяет дать качественную и количественную оценку волнам напряжений.

О существовании второго фактора силового воздействия ИМП на расплав - возникновении металлопотоков можно судить по рис. 9 и 10, на которых показано результирующее перемещение расплава. Для данного примера расчет был проведен до 2 мс, это связано со значительными вычислительными ресурсами. Ввиду инерционности расплава результирующие перемещения будут значительно большими.

10 мкс а) Радиальная

Ргп^КУМ •««•и 1;

Рис. 9. Диаграмма результирующих переме- Рис. 10. Диаграмма перемещений щений выделенных элементов расплава расплава в векторной форме

Таким образом, разработанная методика компьютерного моделирования позволяет исследовать физические процессы, происходящие в расплаве металла под действием ИМП высокой напряженности, а разработанный макрос - использовать для расчетов экспериментальные данные, тем самым, повышая точность моделирования.

Проведенный анализ результатов компьютерного моделирования подтвердил существование факторов силового воздействия, которые создают благоприятные условия для формирования качественной структуры литого металла и позволяет выдвинуть предположение о механизме воздействия импульсного магнитного поля на жидкий или кристаллизующийся металл.

В четвертой главе представлены результаты исследования влияния ИМП высокой напряженности на структуру и свойства бинарных (с содержанием кремния 1,2%, 6%, 11,7% и 18%) и промышленных алюминиево-кремниевых сплавов АК9Т, АК6М2. Данные исследования проводились с участием специалистов кафедры «Литейные и высокоэффективные технологии» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

В качестве шихтовых материалов для бинарных сплавов использовался чушковый алюминий марки А5 (ГОСТ 11070-74) и кристаллический кремний марки КрО (ГОСТ 2159-69) с размером частиц порядка 3-5 мм.

Шихта готовилась двух типов: крупнокристаллическая (ККШ) и мелкокристаллическая (МКШ). ККШ получали при кристаллизации расплава в графитовом тигле в песчаной засыпке, а МКШ при заливке расплава металла в охлаждаемый кристаллизатор. Для проведения МИО расплавов была спроектирована и изготовлена экспериментальная технологическая оснастка, воздействие ИМП в Рис. 11. Оснастка для МИО расплава которой осуществлялось по радиальной 1 - тигель; 2 - индуктор; 3 - тепловая схеме (рис. 11). камера; 4 - крышка; 5 - термопара

Для снижения тепловых потерь во время МИО в конструкции установки была предусмотрена тепловая камера, в которой расположен многовитковый индуктор. Во избежание выплеска расплава во время обработки предусмотрена крышка, в которую встроена термопара для контроля его температуры.

Параметры МИО представлены в табл. 1. Таблица 1 - Параметры МИО расплавов_

......................................_ Параметры обработки

Состав Темп, расплава,°С Темп. МИО,°С Темп, заливки,°С Темп, кокиля,°С \У, кДж п, шт

А1+1,2% 750 740 720 250 0,280-2,24 1-3

А1+6% 740 730 720 250 0,280-2,24 1-3

А1+11,7%81 680 670 660 250 0,280-2,24 1-3

А1+18% 750 740 730 250 0,280-2,24 1-3

На рис. 12 показаны результаты исследования влияния МИО на структуру, "Г"":::"-, сплава А1-6% из ККШ. ______

Без обработки

МИО (W=0,56 кДж, п=3 имп.) х 200

Без обработки МИО (W=0,56 кДж, п=3 имп.)

х 1000

Рис. 12. Микроструктура сплава А1-6% из ККШ

Воздействие ИМП оказывает положительное влияние на измельчение микроструктуры рассматриваемых сплавов.

Количественный и качественный анализ микроструктуры представлен в табл. 2.

- ~ Количество частиц, шт/мм Без обработки 112 МИО (\У=0,56 кДж; 3 имп.) 207

Среднее значение, мкм 50,2 29,2

Механические свойства определяли на стандартных отдельно отлитых образцах (ГОСТ 1583-93). Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Усредненные результаты механических испытаний бинарных алю-миниево-кремниевых сплавов__

Сплав Тип шихты Параметры МИО Механические свойства

ов, МПа 6,%

Без обработки 97 9

ККШ МИО (^/=0,56, п=3 имп.) 105 12,5

МИО (\У=1,26, п=3 имп.) 108 16

А1+1,2% МИО С^=2,24, п=3 имп.) 106 10

Без обработки 104 10,5

МКШ МИО (^/=0,56, п=3 имп.) 105 8

МИО (№=1,26, п=3 имп.) 111 17

МИО (>^=2,24, п=3 имп.) 108 16

Без обработки 125 5,5

ККШ МИО (W=0,56, п=3 имп.) 159 13

МИО (\У=1,26, п=3 имп.) 133 7,5

А1+6% 81 МИО (W=2,24, п=3 имп.) 131 6,5

Без обработки 135 6

МКШ МИО (W=0,56, п=3 имп.) 162 9,3

МИО (W=1,26, п=3 имп.) 140 7,1

МИО ^=2,24, п=3 имп.) 147 10,5

Без обработки 207 12,3

ККШ МИО (\У=0,56, п=3 имп.) 220 20

МИО (W=1,26, п=3 имп.) 211 14

А1+11,7% МИО (\У=2,24, п=3 имп.) 207 13

Без обработки 224 15

МКШ МИО 0^=0,56, п=3 имп.) 223 15,5

МИО (\^=1,26, п=3 имп.) 230 17,3

МИО (\У=2,24, п=3 имп.) 224 15

Без обработки 79,2 1

А1+18% МКШ МИО (\У=0,56, п=3 имп.) 128,5 1,7

МИО (\У=1,2б, п=3 имп.) 132,7 2,1

МИО (W=2,24, п=3 имп.) 146 2,7

Экспериментальные исследования показали прирост механических свойств во всех образцах. Как и предполагалось ККШ более подвержена влиянию МИО, чем МКШ.

Кроме этого проведены комплексные исследования влияния МИО на кинетику кристаллизации, структуру, механические и литейные свойства промышленных сплавов АК9Т и АК6М2.

Так, анализ полученных кривых охлаждения не обработанных и обработанных ИМП сплавов показал, что угол наклона между кривой на участке от Т06Р до Тлик (жидкое состояние) и осью абсцисс увеличивается пропорционально степени интенсивности МИО. Таким образом, предположение о дополнительной энергии в скин-слое и результаты компьютерного моделирования дополнитель-

ного разогрева расплава под воздействием ИМП подтверждены экспериментально. Магнитно-импульсная обработка расплава при температуре 720°С вызывает дополнительный разогрев расплава, что выражается в увеличении времени его охлаждения до температуры ликвидус и уменьшении скорости охлаждения жидкой фазы.

Дальнейший анализ кривых охлаждения показал, что при МИО сплава АК9Т температуры образования основных составляющих сплав фаз увеличились (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние параметров МИО на температуры фазообразования

сплавов АК9Т и АК6М2

Параметры МИО Температуры фазообразования АК9Т/АК6М2

Т °Р 1 обр) V/, кДж п, шт а-А1 Эвтектика Интервал кристаллизации

Без обработки 573,6/590,5 548,3/535,0 25,3/55,5

1 573,6/584,4, 548,3/527,0 25,3/57,4

0,28 2 574,8/- 550,7/- 24,1/-

3 574,8/- 550,7/- 24,1/-

720 1 574,8/584,4 548,3/527,0 26,5/57,4

0,56 2 584,4/- 555,5/- 28,9/-

3 577,2/- 550,7/- 26,5/-

577,2/582,0 550,7/524,2 26,5/57,8

573 (Тлик) 1,26 1 576,0/590,5 550,7/535,0 25,3/55,5

571 (10%тв.ф.) 572,4/59,5 548,3/535,0 24,1/55,5

Также оценивалось влияние МИО на литейные свойства сплавов: для определения жидкотекучести и линейной усадки сплава АК9Т использовалась малая комплексная проба Нехендзи-Купцова.

Результаты замеров и-образных прутков и расчетов линейной усадки в зависимости от режимов МИО приведены в таблице 5. Таблица 5 - Влияние параметров МИО на технологические свойства сплава АК9Т (в среднем)___

Параметры МИО Жидкотекучесть X, мм Линейная усадка £,„„, %

W, кДж п, шт

Без об работки 302 1,0

0,56 3 362,7 0,7

1,26 323 0,9

Анализ полученных результатов свидетельствует о повышении жидкотекучести расплава более чем на 20% при оптимальных параметрах воздействия ИМП.

Было изучено влияние параметров МИО на макро- и микроструктуру сплавов. Установлено, что воздействие ИМП высокой напряженности на расплавы способствует устранению пористости в центре опытных отливках, из-

мельчению эвтектики и ее видоизменению - переход от игольчатого типа к глобулярному.

Результаты механических испытаний отдельно отлитых образцов показаны в таблице 6.

Таблица 6 - Усредненные результаты механических испытаний образцов из АК9Т и АК6М2

Параметры МИО Механические свойства АК9Т/АК6М2

кДж | п, шт ов, МПа §,%

Без обработки 183/202 1,4/2,2

0,28 3 203/211 2,2/3,2

0,56 217/233 3,8/4,0

1,26 219/238 3,4/5,3

Из таблицы видно, что МИО расплавов привела к повышению механических свойств: для сплава АК9Т предел прочности повысился на 19,7%, относительное удлинение в 2,7 раза; для сплава АК6М2 - предел прочности на 17,8%, относительное удлинение в 2,4 раза.

Для объяснения модифицирующего эффекта воздействия ИМП высокой напряженности на структуру и свойства силуминов с позиций современных представлений о строении расплава можно предположить следующее. Распространение интенсивных волн напряжений способствует возможному разрушению самих элементов строения расплава (кластеров) или их микрогруппировок. Такое разрушение приводит к снижению значения критического размера зародышевых центров кристаллизации. Возникающие металлопотоки равномерно распределяют их по всему объему расплава. Дополнительный разогрев расплава приводит к выравниванию его температуры также по всему объему, что способствует началу объемной кристаллизации.

В пятой главе представлены результаты опытно-промышленной апробации разработанной технологии МИО расплава в условиях ОАО «Кузнецов» (г. Самара). Данная технология была реализована на примере получения реальной отливки «Маслота» из сплава АК9ч.

В качестве технологической схемы использовалось осевое воз- з»"»»«"*3«»» действие ИМП на расплав в при- М1№11Юфе9Ш быльной части отливки непосредственно в металлической форме. Для работоспособности индуктора при высоких рабочих температурах, а также для предотвращения контакта с расплавом установлен защитный экран из магнитопрозрачного жаропрочного материала. Схема собранной в комплекс модернизированной Рис. 13. Модернизированная литейная фор-металлической формы показана на ма для МИО расплава металла

рис. 13.

Фдасирующвя плаиад Отливка

Поворотная плита

Технология литья осталась без изменений, за исключением того, что после заливки расплава в литейную форму индуктор устанавливался и фиксировался в рабочем положении, и производилась МИО со следующими параметрами: энергия разряда - 1; 1,5; 2 и 2,5 кДж; количество импульсов разряда - 1 и 3. Были проведены одна контрольная и пять опытных плавок (рис. 14).

Рис. 14. Образцы опытных отливок

Отливки подверглись стандартной термообработке (режим Т6), после чего из их основной части были вырезаны образцы для определения механических свойств (ГОСТ 1583-93), а также темплеты для проведения металлографических исследований. Анализ микроструктуры приведен в табл. 7.

,

Согласно данным, представленным в табл. 7, МИО расплава в кристаллизационном периоде и непосредственно в металлической литейной форме также способствует измельчению микроструктуры. Анализ результатов механических испытаний показал прирост предела прочность, относительного удлинения и твердости на 10-12 %.

Полученные результаты подтверждают модифицирующее воздействие МИО на механические свойства сплава. Важным моментом является повышение качества отливок при минимальном уровне энергии разряда и количестве импульсов. Время МИО составляет доли секунды, а минимальные параметры воздействия позволяют существенным образом экономить электроэнергию и повысить ресурс МИУ.

Таким образом, в промышленных условиях была опробована технология МИО расплава непосредственно в металлической форме. Проведенная работа показала ее гибкость и легкость адаптации к существующей технологии литья.

На основе результатов проведенных исследований были определены области промышленного применения МИО жидкого и кристаллизующегося расплава. Некоторые из направлений были опробованы в объеме поисковых экспериментов. Наиболее эффективные технические решения были запатентованы, например, способ образования литых электроконтактных пробок (пат. № 2385976).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Предложен новый метод физического воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на расплавы, с целью формирования структуры и свойств алюминиево-кремниевых сплавов; определены его параметры.

Таблица 7 - Усредненные параметры а-А1 сплава АК9ч

Количество частиц, шт/мм2 Без обработки 126 МИО (W=l кДж, п=3 имп.) 275

Среднее значение, мкм 12,2 8,7

2. Разработаны технологические схемы МИО: осевая, радиальная и объемная, с использованием погружного индуктора и их комбинации.

3. Сознаны методики компьютерного моделирования факторов воздействия ИМП на расплав. Для задания распределения давления магнитного поля по экспериментальным данным разработан макрос на языке программирования APDL.

4. Созданы методики экспериментальных исследований эффектов, возникающих в расплаве под действием ИМП с учетом быстропротекающего характера нагружения и интенсивных электромагнитных помех.

5. Разработана модель воздействия и предложен механизм формирования мелкозернистой структуры алюминиево-кремниевых сплавов под действием ИМП высокой напряженности.

6. Выявлено, что МИО расплавов перед заливкой в литейную форму увеличивает полное время их затвердевания за счет дополнительно разогрева под действием вихревых токов.

7. Установлено, что МИО расплавов (по оптимальным технологическим параметрам) повышает литейные и механические свойства алюминиево-кремниевых сплавов. Механические свойства рассмотренных сплавов после МИО повысились (в среднем): временное сопротивление разрыву - на 12.. .25 %, относительное удлинение - на 70... 160 %. Жидкотекучесть сплава АК9Т повысилось на 20 %.

8. Для реализации МИО расплава создано специализированное технологическое оснащение, состоящее из: специализированной малогабаритной магнитно-импульсной установки (МИУ-10Л), с запасаемой энергией до 10 кДж, с высокой скважностью разрядов (не менее 1 Гц) и возможностью управления формой импульса; и индукторной системы, способной работать при высоких температурах.

9. Предложенный метод физического воздействия ИМП высокой напряженности на расплавы опробован в производственных условиях.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Черников Д.Г. Разработка физического способа модифицирования литейных алюминиевых сплавов магнитно-импульсной обработкой/Д.Г. Черников //Известия ОрелГТУ, серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии»: Вып. № 2-3/274(560). 2009. С. 87 - 92.

2. Глущенков В.А. Влияние импульсного магнитного поля высокой напряженности на свойства жидких алюминиевых сплавов/В.А. Глущенков, Ф.В. Гречников, В.И. Никитин, Д.Г. Черников, А.Ю. Иголкин, К.В. Никитин, A.A. Поздня-ков//Литейщик России. 2010. № 7. С. 34-39.

3. Глущенков В.А. Использование СКМ «Полигон» для моделирования дополнительного разогрева расплава металла при магнитно-импульсной обработ-ке/В.А. Глущенков, АЛО. Иголкин, Д.Г. Черников, М.Д. Тихомиров//Вопросы материаловедения № 4 (64), 2010. С. 66-71.

4. Мишуков A.B. Конструкторские решения применения магнитно-импульсных технологий в литейном производстве/Мишуков A.B., Котов А.Н., Кривенко Г.Г.,

Ефимов A.A., Глущенков В.А., Черников Д.Г., Акишин С.А.//Литейщик России. 2011. №7. С. 8-11.

5. Черников Д.Г. О магнитно-импульсной обработке расплава силумина АК9Т/ Глущенков В.А., Гречников Ф.В., Иголкин А.Ю., Никитин В.И., Никитин К.В .//Литейное производство. 2011. № 9. С.8-11.

Патенты:

6. Пат. 2311989 Российская Федерация, МПК B22D 27/02 Способ воздействия на расплавленный металл магнитно-импульсным полем и устройство для его осуществления/Г лущенков В.А., Егоров Ю.А., Иголкин А.Ю., Черников Д.Г.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО СГАУ. - № 2005136350/02; заявл. 22.11.2005; опубл. 10.12.2007.-5 с.

7. Пат. 2314504 Российская Федерация, МПК G01L 9/08 Датчик импульсных давлений/Юсупов Р.Ю., Глущенков В.А., Черников Д.Г.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО СГАУ. - № 2005133514/28; заявл. 31.10.2005; опубл. 10.01.2008.-5 с.

8. Пат. 83508 Российская Федерация, МПК С25С7/02 Электродный контактный узел электролизеров/Глущенков В.А., Гречников Ф.В., Патон Б.Е., Лебедев В.А., Черников Д.Г., Лазарева A.A.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО СГАУ, ООО «НТФ «Заряд».- №2008151661/22; заявл. 25.12.2008; опубл. 10.06.2009,- 5 с.

9. Пат. 86189 Российская Федерация, МПК С25С7/02 Анод для электролизеров/Глущенков В.А., Черников Д.Г.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ГОУ ВПО СГАУ, ООО «НТФ «Заряд»,- № 2009102476/22; заявл. 26.01.2009; опубл. 27.01.2009.-5 с.

10. Пат. 2385976 Российская Федерация, МПК С25С7/02, С25СЗ/12 Способ образования литых электроконтактных пробок/Глущенков В.А., Лебедев В.А., Черников Д.Г., Патон Б.Е., Иголкин А.Ю., Пичак В.Г.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО СГАУ, ООО «НТФ «Заряд».- № 2008127923/02; заявл. 08.07.2008; опубл. 10.04.2010.-5 с.

Публикации в трудах международных и всероссийских конференций: Н.Вялов Б.В. Влияние магнитно-импульсной обработки на физико-механические свойства бинарных сплавов системы Al-Si/Б.В. Вялов, В.И. Никитин, К.В. Никитин, Д.Г. Черников//Актуальные проблемы современной науки: Материалы 2-го международного форума. - Самара, 2006. С. 84-89.

12. Glouschenkov V.A. Forming of structure and properties of multi-phase alloys under action of a high-intensity pulsed-magnetic field/V.A. Glouschenkov, A.Ju. Igolkin, D.G. Chernikov, V.l. Nikitin, B.V. Vyalov//«Multi-phases and multi-components materials under dynamic loading»: Materials of 10th European Mechanics of Materials Conference. - Kazimierz Dolny, Poland, 2007.

13. Глущенков B.A. Исследование возможности воздействия импульсного магнитного поля на жидкий и кристаллизующийся металл/В.А. Глущенков, Ф.В. Гречников, А.Ю. Иголкин, Д.Г. Черников//«МИОМ-2007»: Материалы международной научно-технической конференции. - Самара, 2007. С. 69-75.

14. Glouschenkov V.A. Action of pulse-magnetic fields on liquid and crystallizing metal. Prospects for development of new technologies/V.A. Glouschenkov, F.V. Grechnikov, A.Ju. Igolkin, D.G. Chernikov//«ICHSF-2008»: Materials of 3rd International Conference on Highspeed Forming. - Dortmund, Germany, 2008.

15. Glouschenkov V.A. A possibility of forming structure and mechanical properties of aluminum alloys by the action of the pulse-magnetic field on a melt/V.A. Glouschenkov, D.G. Chernikov, F.V. Grechnikov, V.A. Kostyshev, A.Ju. Igolkin, R.Yu. Yusupov, A.P. Popov//llth International Conference on Aluminum Alloys. - Aachen, Germany, 2008. C. 223-232.

16. Гречишников B.M. Методики экспериментальных исследований технологических параметров воздействия импульсного магнитного поля на кристаллизующийся металл/В.М. Гречишников, А.П. Попов, Д.Г. Черников, Р.Ю. Юсу-пов//«Наследственность в литейных процессах»: Материалы трудов VII Международного научно-технического симпозиума. - Самара, 2008. С. 153-157.

17. Гречников Ф.В. Возможность повышения качества литого металла под действием импульсного магнитного поля/Ф.В. Гречников, А.Ю. Иголкин, Д.Г. Черников, В.И. Бобринский//«Наследственность в литейных процессах»: Материалы трудов VII Международного научно-технического симпозиума. - Самара, 2008. С. 260-264.

18. Костышев В.А. Ресурсосберегающая технология литья алюминиевых сплавов с одновременным воздействием импульсных магнитных полей на расплав металла/В.А. Костышев, А.Ю. Иголкин, Д.Г. Черников//Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования (Металддеформ-2009): Материалы международной научно-практической конференции. - Самара, 2009. С. 121-125.

19. Черников Д.Г. Компьютерное моделирование физических процессов в жидком металле под воздействием импульсных магнитных полей/Д.Г. Черни-ков//Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования (Металлдеформ-2009): Материалы международной научно-практической конференции. - Самара, 2009. С. 264-270.

20. Черников Д.Г. Компьютерное моделирование температурных полей металлического расплава затвердевающего под действием импульсного магнитного поля/Д.Г. Черников//У1 Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов. - Россия, Москва, 2009. С. 188-192.

21. Глущенков В.А. Комплексное исследование влияния импульсного магнитного поля высокой напряженности на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов/В.А. Глущенков, Ф.В. Гречников, Д.Г. Черников, А.Ю. Игол-кин//Современные методы и технологии создания и обработки материалов: Материалы V международная научно-техническая конференция - Минск, 2010. С. 237-243.

22. Черников Д.Г. Физические аспекты воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на металлический расплав/Глущенков В.А., Гречников Ф.В.//XIII Школа молодых ученых «Актуальные проблемы физики». 14 -19 ноября 2010 г. г. Звенигород - Москва. С. 64-68.

1 Состояние вопроса.

1.1 Детали и узлы двигателей ЛА, получаемые литьем.

1.2 Современные представления о строении металлических расплавов.

1.3 Существующие способы физического воздействия на расплав для получения модифицирующего эффекта.

1.3.1 Механические способы воздействия на расплав.

1.3.2 Тепловые способы воздействия на расплав.

1.3.3 Барометрические способы воздействия на расплав.

1.3.4 Высокоэнергетические способы воздействия на расплав.

1.4 Электромагнитные способы воздействия на расплав.

1.4.1 Обработка расплава электрическим током.

1.4.2 Обработка расплава электромагнитными полями.

1.5 Выводы.

2 Возможность использования импульсных магнитных полей высокой напряженности в литейном производстве.

2.1 Магнитно-импульсная обработка, физика процесса.

2.1.1 Параметры разрядного тока.

2.1.2 Давление импульсного магнитного поля на заготовку.

2.1.3 Тепловые эффекты.

2.2 Технологические схемы магнитно-импульсного воздействия. на жидкий и кристаллизующийся металл.

2.3 Создание специальных инструмента и магнитно-импульсной установки.

3 Исследование влияния основных факторов магнитно-импульсного воздействия на расплав металла.

3.1 Исследование теплового фактора воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на расплав металла.

3.1.1 Компьютерное моделирование процесса затвердевания расплава металла под воздействием импульсного магнитного поля. в СКМЛП «ПолигонСофт».

3.1.2 Экспериментальная оценка дополнительного разогрева расплава металла под воздействием импульсного магнитного поля высокой напряженности.

3.1.3 Анализ результатов экспериментальных и численных исследований изменения температурных полей в жидком металле под действием импульсных магнитных полей.

3.2 Исследование силового фактора воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на расплав металла.

3.2.1 Компьютерное моделирование силового воздействия импульсного магнитного поля высокой напрялсенности на расплав металла.

3.2.2 Экспериментальное исследование силового фактора магнитно-импульсного воздействия на расплав металла.

3.2.3 Анализ результатов экспериментальных и численных исследований силовых факторов магнитно-импульсного воздействия на расплав металла.

4 Магнитно-импульсная обработка жидкого и кристаллизующегося расплава.

4.1 Результаты исследования влияния параметров воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на процесс структурообразования, физико-механические и эксплуатационные свойства бинарных алюминиево-кремниевых сплавов.

4.1.1 Методика приготовления шихты.

4.1.2 Методика проведения магнитно-илтульсной обработки расплавов.

4.1.3 Методика исследования структуры и свойств бинарных сплавовЮ

4.1.4 Экспериментальные исследования влияния параметров МИО на структуры и свойств бинарных сплавов.

4.1.4.1 Влияние параметров МИО на структуру и свойства сплава Al+1,2% Si.

4.1.4.2 Влияние параметров МИО на структуру и свойства сплава Al+6%Si.

4.1.4.3 Влияние параметров МИО на структуру и свойства сплава Al+11,7%Si.

4.1.4.4 Влияние параметров МИО на структуру и свойства сплава Al+18%Si.

4.2 Результаты исследования влияния параметров воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на кинетику кристаллизации, механические и технологические свойства промышленных сплавов системы Al-Si.

4.2.1 Методика проведения экспериментальных исследований.

4.2.2 Влияние параметров МИО на кинетику кристаллизации, структуру, механические и технологические свойства сплава АК9Т.

4.2.3 Влияние параметров МИО на кинетику кристаллизации, структуру и механические свойствй сплава АК6М2.

4.3 Предполагаемый механизм магнитно-импульсной обработки.

4.4 Рекомендации по совершенствованию технологии литейного производства на примере деталей двигателей Л А.

5 Опытно-промышленные испытания технологии магнитно-импульсной обработки литейных алюминиевых сплавов.

5.1 Результаты исследований влияния магнитно-импульсной обработки на структуру и свойства алюминиевого сплава АК9ч в производственных условиях.

5.2 Области промышленного применения магнитно-импульсной обработки жидкого и кристаллизующегося металла.

Актуальность работы. Для обеспечения постоянно растущих требований к качеству литых деталей необходимо совершенствовать существующие и создавать новые литейные технологии. Решение этой задачи во многом определяет технологический прогресс во всех отраслях машиностроения.

Кроме того, неуклонно растет применение алюминиевых сплавов в машиностроении, наиболее перспективными из которых являются силумины. Использование алюминия повышает эксплуатационные характеристики изделия, снижая при этом его вес, и вместе с тем удорожает себестоимость. Поэтому эффективности технологических процессов изготовления литых деталей из алюминиевых сплавов придается повышенное значение:

В настоящее время на предприятиях машиностроительной отрасли существуют проблемы, связанные с качеством отливок ответственного назначения из алюминиевых сплавов - пониженные механические свойства, высокий литейный брак по металлургическим и литейным дефектам и т.д. Основными дефектами в отливках являются пористость, усадочные рыхлоты и газовые раковины, загрязненность сплава неметаллическими включениями и многие другие.

Во многих работах было показано, что физические методы обработки расплавов обладают существенными преимуществами по сравнению с традиционными технологиями плавки и литья. Так, физические методы обработки расплавов способствуют получению мелкозернистой структуры и повышенных технико-эксплуатационных свойств отливок, не загрязняя при этом химический состав литейных сплавов нежелательными примесями при дальнейших переплавах.

С этих позиций представляет научный и практический интерес воздействие в процессах плавки и литья на расплавы импульсного магнитного поля (ИМП) высокой напряженности. Подобные ИМП получили широкое распространение в машиностроении при выполнении операций штамповки, сборки, сварки и др. Рассматриваются поля с импульсной мощностью около 1 МВт и длительностью импульса порядка 50 - 200 мкс, при этом напряженность магнитного поля достигает 105 - 107 А/м.

Таким образом, исследование влияния обработки расплавов ИМП на структуру и свойства алюминиево-кремниевых сплавов является актуальной задачей, как в общенаучном, так и в прикладном аспектах.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждена выполнением научно-исследовательских работ в рамках: гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). № 07-08-97612 (2007 - 2008 гг.) «Исследование эффектов воздействия импульсных магнитных полей высокой напряженности на жидкий и кристаллизующийся металл; создание научных основ разработки новых технологий в металлургии и машиностроении»; выполнения Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы, шифр темы ОКР «Прогресс».

Цель исследования. Исследование влияния обработки расплавов импульсным магнитным полем высокой напряженности на процессы кристаллизации, механические и литейные свойства алюминиево-кремниевых сплавов.

Для реализации данной цели в работе поставлены следующие основные задачи исследований:

1. Разработать физическую модель воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

2. Разработать технологические схемы магнитно-импульсной обработки (МИО) расплава и создать для ее реализации специализированное оснащение, состоящее из магнитно-импульсной установки и индукторной системы, способной работать при высоких температурах.

3. Разработать методики компьютерного моделирования и экспериментальных исследований теплосиловых факторов воздействия ИМП на расплав.

4. Исследовать влияние ИМП высокой напряженности на процесс кристаллизации, механические и литейные свойства бинарных (1,2%81; 6%8ц 11,7%81 и 18%81) и промышленных алюминиево-кремниевых сплавов АК9Т, АК6М2; определить оптимальные параметры воздействия.

5. Реализовать результаты исследований в производственных условиях при получении отливок из алюминиевых сплавов для деталей ответственного назначения.

Методы исследований.

В работе применялись экспериментальные и расчетные методы исследований с использованием современного оборудования: инфракрасная-пирометрия, оптическая и электронно-сканирующая микроскопия, статические испытания на растяжение, компьютерное моделирование исследуемых процессов.

Научная новизна работы.

1. Экспериментально доказано модифицирующее влияние обработки расплава ИМП высокой напряженности на структуру, механические и литейные свойства алюминиево-кремниевых сплавов.

2. Предложена физическая модель воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

3. Разработаны универсальные методики компьютерного моделирования на базе СКМ ЛП «ПолигонСофт» и многоцелевого конечно-элементного комплекса АШУЗ/ЬЗ-ОУКА, позволяющие исследовать влияние каждого фактора теплосилового воздействия ИМП высокой напряженности на расплав.

4. Разработаны методики экспериментальных исследований, позволяющие оценивать влияние факторов МИО с учетом быстропротекающего характера воздействия и интенсивных электромагнитных помех.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны технологические схемы МИО расплава.

2. Создано специализированное оснащение для МИО расплава, состоящее из малогабаритной магнитно-импульсной установки (МИУ-10Л), с запасаемой энергией до 10 кДж, основным достоинством которой является высокая скважность разрядов (не менее 1 Гц) и возможность управления формой импульса, а также индукторной системы с использованием новых материалов в качестве витковой изоляции, способной работать при высоких температурах.

3. Для выявления дополнительных резервов физико-механических свойств отливок из алюминиево-кремниевых сплавов предложен новый способ физического воздействия ИМП высокой напряженности на расплав, опробованный в промышленных условиях.

4. Определены области промышленного применения магнитно-импульсного воздействия на жидкий и кристаллизующийся расплав.

Апробация работы.

Результаты работы прошли экспертизу и обсуждались на конференциях, симпозиумах и семинарах: Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии», «МАТИ» — Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского (Москва, 2006 г.); 3-я Международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2007 г.); Международная научно-техническая конференция «МИОМ - 2007» (Самара, 2007 г.); VII Международный научно-технический симпозиум «Наследственность в литейных процессах» (Самара, 2008 г.); XI Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе», «Технология-2009» (Орел, 2009 г.); 3-я Международная научно-техническая конференция «Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования», «Металлдеформ-2009» (Самара, 2009 г.); VI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов, ИМЕТ им. A.A.

Байкова РАН (Москва, 2009 г.); 3-е Всероссийское научно-практическое совещание «Взаимодействие науки и литейного металлургического производства» (Самара, 2010 г.), 2-ой семинар «Повышение эффективности процессов изготовления ответственных деталей авиа- и двигателестроения штамповкой и литьем. Разработка, моделирование и оптимизация технологий с использованием программ QForm и ProCAST» (Москва, 2010 г.), XIII Школа молодых ученых «Актуальные проблемы физики» (Звенигород -Москва, 2010 г.).

Научные разработки, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, демонстрировались на 58-м Всемирном Салоне инноваций, научных исследований и новых технологий «Брюссель - Иннова/Эврика 2009» и удостоены золотой медали.

Проект «Разработка физического способа воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на жидкий и кристаллизующийся металл с целью повышения его технико-эксплуатационных свойств» занял второе место в номинации «Разработка новых авиационных технологий и материалов» на Всероссийском конкурсе «Вертолеты XXI века», Москва, 22 мая 2009 г.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 17 публикациях, в том числе в 5 статьях в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России для публикации основных научных результатов диссертации. Кроме того, по результатам работы получено 5 патентов РФ. Материалы диссертации использованы в отчетах по НИР и Грантам, выполненным при участии автора.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 175 страницах, содержит 22 таблицы, 105 рисунка. Список литературы составляет 124 наименования.

Общие выводы по работе

1. Предложен новый метод физического воздействия импульсного магнитного поля высокой напряженности на расплавы, с целью формирования структуры и свойств алюминиево-кремниевых сплавов; определены его параметры.

2. Разработаны технологические схемы МИО: осевая, радиальная и объемная, с использованием погружного индуктора и их комбинации.

3. Созданы методики компьютерного моделирования факторов воздействия ИМП на расплав. Для, задания распределения давления магнитного поля по экспериментальным данным разработан макрос на языке программирования АРОЬ.

4. Созданы методики экспериментальных исследований эффектов, возникающих в расплаве под действием ИМП с учетом быстропротекающего характера нагружения и интенсивных электромагнитных помех.

5. Разработана модель воздействия и предложен механизм формирования мелкозернистой структуры алюминиево-кремниевых сплавов .под действием ИМП высокой напряженности.

6. Выявлено, что МИО расплавов перед заливкой в литейную форму увеличивает полное время их затвердевания за счет дополнительного разогрева под действием вихревых токов.

7. Установлено, что МИО расплавов (по оптимальным технологическим параметрам) повышает литейные и механические свойства алюминиево-кремниевых сплавов. Механические свойства рассмотренных сплавов после МИО повысились (в среднем): временное сопротивление разрыву - на 12.25 %, относительное удлинение - на 70. 160 %. Жидкотекучесть сплава АК9Т повысилась на 20 %.

8. Для реализации МИО расплава создано специализированное, технологическое оснащение, состоящее из: малогабаритной магнитно-импульсной установки (МИУ-10Л), с запасаемой энергией до 10 кДж, с высокой скважностью разрядов (не менее 1 Гц) и возможностью управления формой импульса, и индукторной системы, способной работать при высоких температурах.

9. Предложенный метод физического воздействия ИМП высокой напряженности на расплавы опробован в производственных условиях.

1. Елисеев, Ю.С. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей Текст.: учебное пособие для вузов / Ю.С. Елисеев, А.Г. Бойцов, В.В. Крымов, JI.A. Хворостухин. М.: Машиностроение, 2003. - 512 с.

2. Фридляндер, И.Н. Металловедение алюминия и его сплавов Текст.: Справочник / H.H. Буйнов, М.Е. Дриц, И.Н. Луцкая, И.Н. Фридляндер. М.: Металлургия, 1983. - 279 с.

3. Френкель, Я.И. Кинетическая теория жидкости Текст. / Я.И. Френкель. -Л.: Наука, 1975. -592 с. ,

4. Френкель, Я.И. Введение в теорию металлов Текст. / Я.И. Френкель. -Л. -М: ОГИЗ, 1948,- 291 с.5 . Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкости Текст. / В .И. Данилов: -Киев: Изд-во АН УССР, 1956. 566 с.

5. Фрост Б.Р. Строение жидких металлов Текст. / Б.Р. Фрост // Успехи физики металлов. -М., 1958. -С. 126-176.

6. Кумар, Р. О структуре жидких металлов и о ее влиянии на свойства отливок Текст. // 33-й Междунар. Конгресс литейщиков. -М., 1970. —С. 126133.10; Ашкрофт, Н. Жидкие металлы Текст. // Успехи физ. наук. 1970. -Т. 101, №3.-С. 519-535.

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

8. Stewart, G.W. Текст. // Journal of Chemical Physics, 1934. v.2, p. 417-425.

9. Eyring H. Текст. // Chemical Education, 1963. №40, p. 562-569.

10. Архаров, В.И. Текст. / В.И. Архаров, И.А. Новохатский // Докл. АН СССР, 1969. т. 185, №5, - С. 1069-1072.

11. Рыжиков, A.A. Прогрессивная технология литейного производства Текст./А.А. Рыжиков, И.В.Гаврилин. — Горький: Машиностроение, 1969. -544 с.

12. Новохатский, И.А. Количественная оценка структурной микронеоднородности жидких металлов Текст. / И.А. Новохатский, В.И. Архаров // Докл. АН СССР. Сер. : Химия, 1971 .-Т. 201, №4. С. 905-908.

13. Архаров, В;И. О квазиполикристаллической модели расплавов Текст.,-; / В.И. Архаров, И.А. Новохатский // Тез. науч. сообщ. всерос. конф. по строению и свойствам мет. и шлак, расплавов. Свердловск, 1974: — С. 52-53.

14. Новохатский; И.А. К механизму структурных превращений в жидких металлах Текст. / И.А. Новохатский, В.И. Архаров, В.И. Ладьянов // Докл. АН СССР. 1982. - Т. 267, № 2. - С. 367-370.

15. Новохатский, И.А. Особенности проявлений различных типов структурных превращений в металлических расплавах Текст. / И.А. Новохатский, В.З. Кисунько, В.И. Ладьянов // Изв. вузов. Черная металлургия, 1985. -№9.-С. 1-9.

16. Новохатский, И.А. Формирование структурной и химической микронеоднородности в бинарных металлических сплавов эвтектического типа Текст. / И.А. Новохатский // Матер. III Всесоюз. конф. -Днепропетровск, 1986. -Т. 4. -С. 32-37.

17. Новохатский, И.А. Связь строения расплавов с фазовым составом многокомпонентных сплавов Текст. / И.А. Новохатский, В.З. Кисунько // Наследственность в литых сплавах: Тез. докл. III научн.-техн. семинара. -Куйбышев, 1990. С. 60-64.

18. Новохатский, И.А. Экспериментальное обоснование явления полиморфизма в металлических расплавах Текст. / И.А. Новохатский // Наследственность в литых сплавах: тез. докл. IV межотрасл. научн.-техн. семинара. Куйбышев, 1987. - С. 15-18.

19. Новохатский, И.А. О вязком течении металлических расплавов при больших перегревах Текст. / И.А. Новохатский, В.И. Архаров, В.И. Ладьянов // Докл. АН СССР. 1979. -Т. 247, №4. - С. 849-851.

20. Рыжиков, A.A. Плавление и структура жидких металлов вблизи точки плавления Текст. / A.A. Рыжиков, И.В. Гаврилин // Тепловые процессы в отливках и формах. М., 1972. - С. 41-48.

21. Гаврилин, И.В. Строение жидкого и твердого металла Текст. / И.В. Гаврилин, Г.С. Ершов, И.К. Каллиопин // Свойства сплавов в отливках.-М., 1975.-С. 39-46.

22. Гаврилин, И.В. О механизме развития химической и структурной неоднородности в жидких сплавах в связи с их строением Текст. / И.В. Гаврилин // Наследственность в литых сплавах: тез. докл. III научн.-техн. семинара. Куйбышев, 1987.-С. 18-19.

23. Гаврилин, И.В. Движущая сила формирования наследственной структуры расплавов Текст. /И.В. Гаврилин // Наследственность в литых сплавах: тез. докл. IV межотрасл. научн.-техн. семинара. Куйбышев, 1990. -С. 7-10.

24. Гаврилин, И.В. О механизме образования жидких литейных сплавов и их наследственности Текст. / И.В. Гаврилин // Литейное производство. 1999. №1. - С.7-9.

25. Гаврилин, И.В. Ликвация кремния в жидких силуминах Текст. / И.В. Гаврилин // Литейное производство. 1983. - №2. - С.4.

26. Гаврилин И.В. Седиментационный эксперимент при изучении жидких сплавов Текст. / И.В. Гаврилин // Изв. АН СССР. Металлы. -1985. -№2. С. 66-73.

27. Ершов, Г.С. Строение и свойства жидких и твердых металлов Текст. / Г.С. Ершов, В.А. Черняков. -М.: Металлургия, 1979. 248 с.

28. Ершов, Г.С. Микронеоднородность металлов и сплавов Текст. / Г.С. Ершов, Л.А. Позняк. -М.: Металлургия, 1985. -214 с.

29. Баум, Б.А. Металлические жидкости Текст. / Б.А. Баум. — М.: Наука, 1979.- 120 с.

30. Баум, Б.А. Жидкая сталь Текст. / Б.А. Баум, Г.А. Хасин, Г.В. Тягунов. — М.: Металлургия, 1984. 210 с.

31. Тягунов, Г.В. Повышение качества высоколегированных сталей и сплавов путем совершенствования температурных режимов их расплавов Текст.: автореферат дисс. на соиск. степени д-ра техн. наук/Тягунов Геннадий Васильевич. Свердловск, 1984. - 47 с.

32. Баум, Б.А. Состояние многокомпонентной металлической системы после фазового перехода кристалл-жидкость Текст. / Б.А. Баум, Г.В. Тягунов, Е.Е. Барышев, B.C. Цепелев // Расплавы. 1999. - №5. - С. 32-43.

33. Попель, П.С. Термодинамический анализ одной, из причин металлургической наследственности Текст. / П.С. Попель, Б.А. Баум // Изв. АН СССР. Металлы. 1986. - №5. - С. 47-51.

34. Попель, П.С. О происхождении микрорасслоения эвтектических сплавов Sn-Pb в жидком состоянии Текст. / П.С. Попель, Е.А. Преснякова // Изв. АН СССР. Металлы. -1995. -№2. -С. 53-56. '

35. Попель, П.С. Наследственная микронеоднородность жидких металлических растворов Текст. / П.С. Попель // Тез. научн. сообщ. VI Всесоюзн. конф. по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов. Свердловск, 1986. - С. 93-96.

36. Попель, П.С. Коллоидная и примесная микронеоднородность жидких металлических растворов Текст.: автореф. дис. д-ра физ.-мат. Наук / Попель Петр Станиславович. Свердловск, 1988. — 33 с.

37. Баландин, Г.Ф. Основы теории формирования отливки Текст. / Г.Ф. Баландин. М.: Машиностроение, 1979 г. - 328 с.

38. Гаврилин, И.В. Плавление и кристаллизация металлов и сплавов Текст. / И.В. Гаврилин. Владимир, 2000. - 260 с.

39. Морин, C.B. Комплексное исследование вибрационного воздействия на кристаллизацию и свойства отливок из алюминиевых сплавов Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / Морин Сергей Викторович. ГОУ ВПО «СибГИУ». - Новокузнецк, 2005. - 22 с.

40. Ефимов, В.А. Физические методы воздействия на процессы затвердевания сплавов Текст. / В.А. Ефимов, A.C. Эльдарханов. М.: Металлургия, 1995.-272 с.

41. Чернега, Д.Ф: Газы в цветных металлах и сплавах Текст. / Д.Ф. Чернега, •О.М. Бялик, Д.Ф: Иванчук, Г.А. Ремизов. -М.: Металлургия, 1982. 176 с.

42. Найдек, В.Л. Влияние способа обработки расплава на структуру и свойства алюминиевых сплавов Текст. / B.JI: Найдек, A.B. Наривский // Литейное производство. 2003. - №9. - С. 2-3.

43. Селянин, И.Ф. Рафинирование расплавов при использовании низкосортной шихты Текст. / И.Ф. Селянин, В.Б. Деев, А.П. Войтков, Н.В. Башмакова // Литейщик России. 2006. - №2. - С. 18-20.

44. Крушенко, Г.Г. Доэвтектические сплавы системы Al-Si, приготовленные из шихты, обработанной физическими методами Текст. / Г.Г. Крушенко // Литейное производство. 1983. - №8. - С. 10, 11.

45. Миненко, Г.Н. ' Об энергетическом воздействии на металлический расплав Текст. / Г.Н. Миненко // Металлургия машиностроения. 2006. -№3. - С. 10-12.

46. Эльдарханов, A.C. Кавитационное разрушение границы затвердевания Текст. / A.C. Эльдарханов // Процессы литья. 1996. - №3. -С. 16-24.

47. Найдек, В.Л. Влияние вибрации на структуру и свойства алюминиевого сплава АК5М2 Текст. / В.Л. Найдек, A.C. Эльдарханов, A.C. Нурадинов, Е.Д. Таранов // Литейщик России. 2005. - №10. - С. 23-25.

48. Зуев, А.Б. К истории процесса литья в твердожидком состоянии Текст. / А.Б. Зуев // Литейное производство. 2003. - №4. - С. 20-23.

49. Юдин, С.Б. Центробежное литье Текст. / С.Б. Юдин, М.М. Левин, С.Е. Розенфельд. М.: Машиностроение, 1972. - 280 с.

50. Курдюмов, A.B. Фильтрование и флюсовая обработка алюминиевых расплавов Текст. / A.B. Курдюмов, C.B. Инкин, B.C. Чулков. М.: Металлургия, 1980.

51. Добаткин, В.И. Ультразвуковая обработка расплава цветных металлов и сплавов Текст. / В.И. Добаткин, Г.И. Эскин. М.: Наука, 1986. - С. 6.

52. Крушенко, FT. Модифицирование алюминия1 при* литье крупногабаритных слитков,прутковыми лигатурами Текст. / Г.Г. Крушенко, В.А. Балашов, З-А. Василенко // Цветные металлы. 1989. - №2. - С. 91, 92.

53. Крушенко, Г.Г. Повышение механических свойств алюминиевых литейных сплавов с помощью УДП Текст. / Г.Г. Крушенко, В.А. Балашов, З.А. Василенко // Литейное производство. 1991. - №4. - С. 17, 18. '

54. Деев; В.Б. Получение герметичных алюминиевых сплавов из вторичных материалов Текст.7 В.Б. Деев. М.: Флинта: Наука, 2006. - 218 с.

55. Ершов, Г.С. Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе вторичного сырья Текст. / Г.С. Ершов, Ю.Б. Бычков. -М.: Металлургия, 1979. 192 с.

56. Деев, В.Б. Влияние структурной наследственности шихты на качество отливок из силуминов Текст. / В:Б. Деев, И.Ф. Селянин, A.B. Феоктистов, Ю.Ф. Шульгин // Заготовительные производства в машиностроении. 2003. -№2. - С. 4-6.

57. Пыцзе, Ли. Исследование наследственного влияния структуры шихты и. перегрева расплава на структуру силуминов Текст. / Ли Пыцзе, В.И: Никитин, К.В. Никитин // Литейное производство. 2001. - №5. - С. 15-16.

58. Котляровский, Ф.М. Качество отливки после термовременной обработки алюминиево-кремниевых расплавов Текст. / Ф.М. Котляровский, В.И. Белик // Литейное производство. 1985. - №6. - С. 17-20.

59. Таран, Ю.Н. Влияние термоскоростной обработки жидкого расплава АК2 на свойства отливок Текст. / Ю.Н. Таран, И.А. Новохатский, В.И. Мазур // Литейное производство. 1985. - №7. - С. 16.

60. Ефимов, В.А. Специальные способы литья Текст.: Справочник / В.А. Ефимов, Г.А. Анисович, В.Н. Бабич. -М.: Машиностроение, 1991.-436 с.

61. Батышев, А.И. Кристаллизация металлов и сплавов под давлением Текст.,/А.И. Батышев. -М.: Металлургия, 1977. 155 с.

62. Верте, Л.А. Магнитная гидродинамика в металлургии- Текст. / Л.А. Верте. М.: Металлургия, 1975. 288 с.

63. Верте, Л.А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла Текст. / Л.А. Верте. -. М.: Металлургия, 1967. 206 с.

64. Самойлович, Ю.А. Кристаллизация слитка в электромагнитном поле Текст. / Ю.А. Самойлович.- М.: Металлургия, 1986. 168 с.

65. Дорофеев, A.B. Обработка алюминиевых расплавов электротоком Текст. / A.B. Дорофеев, А.Б. Килин, A.C. Тертишников // Литейщик России. 2002. -№2.-с. 19-21.

66. Килин, А.Б. Влияние электрического тока на дегазацию и модифицирование алюминиевых сплавов Текст. / А.Б. Килин // Литейное производство. 2002. - №8. - с. 21-22.

67. Якимов, В.И. Влияние постоянного тока на качество магниевого сплава Текст. / В.И. Якимов, В.И. Шпорт, В.И. Муравьев, А.Т. Калинин, A.B. Якимов // Литейное производство. 1999. - №12. - с. 10-12.

68. Тимченко, С.Л. Влияние электрического тока на кристаллизацию алюминиевого сплава Текст. / С.Л. Тимченко, H.A. Задорожный // Литейное производство. 2005. - №9. - с. 12-13.

69. Груздева, И.А. Влияние электромагнитного перемешивания на структуру и свойства оловянных бронз Текст. / И:А. Груздева, A.B. Сулицин, Р.К. Мысик, Б.А. Сокунов // Литейщик России. 2006. - №11. - С. 27-29.

70. Любимов, A.A. Электромагнитный способ получения слитков Текст. / A.A. Любимов, A.C. Тертишников // Металлургия машиностроения. 2004. -№4. - С. 32-36.

71. Лычев, А.П. Кристаллизация металлов во внешнем магнитном поле Текст. / А.П. Лычев, А.И. Черемисин // Изв. вузов. Черная металлургия. -1978.-№11.-С. 158-161.

72. Микельсон, А.Э. МГД-методы и устройства в промышленности Текст. /

73. A.Э. Микельсон, В.М. Фолифоров // Магнитная гидродинамика. -1975. №1. - С. 129-140.

74. Горшков, A.A. Применение однофазных электромагнитных насосов в литейном производстве Текст. / A.A. Горшков, В.П. Полищук, М.Р. Цин // Литейное производство. 1962. - №8. - С. 9.

75. Полищук, В.П. Заливка чугуна магнитодинамическими насосами в условиях массового изготовления гильз тракторных двигателей Текст. /

76. B.П. Полищук, В.К. Погорский, В.Ф. Злобин, П.И. Загоровский // Литейное производство. 1981. - №8. - С. 23-24.

77. Основные понятия магнитной гидродинамики. МГД-устройства и МГД-установки Текст.: терминология. Вып. 100. -М.: Наука, 1982. -47 с.

78. Повх, И.Л. Магнитная гидродинамика в металлургии Текст. / И.Л. Повх, А.Б. Капуста, Б.В. Чекин. М.: Металлургия, 1974. - 240 с.

79. Полищук, В.П. Магнитодинамические насосы для литейного производства Текст. /В.П. Полищук// Литейное производство. 1978. - №2. -С. 29-31.

80. Дубоделов, В.И. Влияние переменного магнитного поля на диффузию в жидком алюминии Текст. / В.И. Дубоделов, С.М. Захаров, В.Ф. Мазанко, В.М. Миронов, A.B. Миронов // Материаловедение. 2003. - №12. - С. 27-29.

81. Левшин, Г.Е. Формообразование намагниченными формовочными материалами Текст. / Г.Е. Левшин. Барнаул: Изд-во «АлтГТУ», 2001. -368 с.

82. Левшин, Г.Е. Литье в магнитные1 формы Текст. / Г.Е. Левшин, И:Л. Матюшков. Барнаул: Изд-во «АлтГТУ», 2006. - 688 с.

83. Полищук,.В.П. Электромагнитное транспортирование и заливка в формы жидкого металла при фасонном литье магниевых сплавов Текст. / В.П. Полищук, М.Р. Цин, В.И. Дуболелов, A.C. Зенкин // Литейное производство. 1968. -№12. - С. 13-16.

84. Гецелев, З.Н. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор Текст. / З.Н. Гецелев, Г.А. Балахонцев, Ф.И. Квасов, Г.В. Черепок, И.И. Варга, Г.И. Мартынов. М.: Металлургия, 1983. - 152 с.

85. Мочалов, П.П. Литье в электромагнитные кристаллизаторы. Текст. / П.П. Мочалов, З.Н. Гецелев // Цветные металлы. 1970. - №8. - С. 62-63.

86. Горшков, A.A. Применение однофазных электромагнитных насосов в литейном производстве Текст. // A.A. Горшков, В.П. Полищук, М.Р. Цин // Литейное производство. 1962. - №8. - С. 9.

87. Герман, Э. Непрерывное литье Текст. / Э. Германн. — М.: Металлургиздат, 1961. 814 с.

88. Гецелев, З.Н., Мартынов Г.И. О механизме образования полосчатой структуры непрерывных слитков Текст. / З.Н. Гецелев, Г.И. Мартынов // Технология легких сплавов. 1982. - №2. - С. 45-49.

89. Балахонцев, Г.А. О качестве поверхности слитков при литье в электромагнитный кристаллизатор Текст. / Г.А. Балахонцев, В.И. Добаткин, Н.М. Зубова, P.M. Сизова // Цветные металлы. 1976. - №3. - С. 47-49.

90. Деев, В.Б. Модифицирующая обработка сплавов магнитным полем Текст. / В.Б. Деев, И.Ф. Селянин, О.И. Нохрина, В.Ф. Горюшкин, С.А. Цецорина//Литейщик России. -2008. -№ 3. -С. 23-25.

91. Кнопфель, Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля Текст. / Г. Кнопфель. М.: Мир, 1972, - 392 с.

92. Белый, И.В. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов Текст.! / И.В. Белый, С.М. Фертик, Л.Т. Хименко. Харьков: Вища школа: 1970.-190 с.

93. ЮГ. Шнеерсон, Г.А. Поля,, и переходные процессы в аппаратуре сверхсильных токов Текст. / Г.А. Шнеерсон. -М.: Энергоатомиздат, 1992. -416 с.

94. Орешенков, А.И. Высокоскоростные методы листовой штамповки Текст. / А.И. Орешенков, В.А. Вагин, B.C. Мамутов. Л.: ЛПИ, 1984. - 80 с.

95. Нейман, Л.Р. Теория электромагнитного поля Текст. / Л.Р. Нейман, П.Л. Калантаров. М.-Л.: Энергия, 1959. - 232 с.

96. Дашук, П:Н. Техника больших импульсных токов и магнитных полей Текст. / П.Н. Дашук, С.П. Зайенц, B.C. Комельков. М.: Атомиздат, 1970. -472 с.

97. Чугунный, Е.Г. Магнитноимпульсная обработка кристаллизующихся расплавов Текст. / Е.Г. Чугунный // Литейное производство. 1996. - №1. -с.12-13.

98. Советченко, П.Б. Возможность магнитно-импульсной обработки металлов Текст.: Учебное пособие / П.Б Советченко: — Томск: Изд-во ТПУ, 2003.-93 с.

99. Кудинов, В. В. Нанесение покрытий напылением. Теория технология и оборудование Текст.: учебник для вузов / В. В. Кудинов, Г. В. Бобров. — М. Металлургия. 1992. 432 с.

100. Лекарев, Ю. Г. Плазменное напыление защитных покрытий при производстве летательных аппаратов Текст. / Ю.Г. Лекарев.- Куйбышев: КуАИ, 1983.-58 с.

101. Тихомиров, М.Д., Основы моделирования литейных процессов. Важные особенности систем моделирования Текст. / М.Д. Тихомиров // Литейное производство. 2004. - № 5. - с. 24-30.

102. Тихомиров, М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Что лучше — метод конечных элементов или метод конечных разностей? Текст. / М.Д. Тихомиров, И.А. Комаров // Литейное производство.- 2002, № 5, с.22-28.

103. Описание системы автоматизированного моделирования литейных процессов «Полигон» Электронный ресурс. / http://new.poligonsoft.ru/rus/ support/poligonxtutorials.html:

104. LS-Dyna. CAE-программы. Компьютерный инженерный анализ Электронный ресурс. / http://cae.ustu.ru/cont/soft/lsdyna.htm

105. Басов, К.А. ANSYS: справочник пользователя Текст. / К.А. Басов. -М.: ДМК Пресс, 2005. 640 с.

106. Пат. 5380416 США, МПК С25С 3/08. Aluminum reduction cell carbon anode power connector Текст. / Curtis J. McMinn; заявитель и патентообладатель Reynolds Metals Company. № 161836; заявл. 2.12.93; опубл. 10.01.05.-7c.

107. Якименко, JIM. Электродные материалы в прикладной электрохимии Текст. / JIM. Якименко. М., Химия, 1977. - 264 с.

108. Технологии. Материалы. Оборудование Текст.: Каталог весна-лето 2005. ИЭС им. Е.О.Патона НАЛ Украины, 2005. - 246 с.

109. Патон, Б.Е. Один из путей энергосбережения в производстве магния Текст. / Б.Е. Патон, В.И. Лакомский, В.А. Лебедев // Цветные металлы, 2004. № 6. — с. 90-93.