автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Комплексное рафинирование и модифицирование силуминов методом высокоскоростной струйной обработки расплава

На правах рукописи УДК 621.745; 669.714.12

Тимошкин Андрей Васильевич

КОМПЛЕКСНОЕ РАФИНИРОВАНИЕ И МОДИФИЦИРОВАНИЕ СИЛУМИНОВ МЕТОДОМ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА

|

Специальность^. 16.04 - «Литейное производство».

Специальность: 05.16.01 - «Металловедение и термическая обработка металлов»

I

I

1 АВТОРЕФЕРАТ

^ диссертации на соискание ученой степени

' кандидата технических наук

I I

\

\ (

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и пластическая деформация металлов» Ступинского филиала «МЛТИ» - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского и Каширском заводе «Цеитролит».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Колачев Борис Александрович

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент, Ряховскнй Александр Павлович доктор технических паук, профессор Белов Николай Александрович Ведущее предприятие: ОАО «Ступинская металлургическая компания»

Защита диссертации состоится ¿/'¿¿¿¿f^ 2003 юда в часов

на заседании диссертационного совета Д 212.110.05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковскою. Отзыв на автореферат в одном ткземпляре (заверенном печатью) просим направить по адресу: 121552 Москва, ул. Оршанская 3, «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского. С диссертацией можгго ознакомится в бнблишске университета. Автореферат разослан «

¿2£» ¿¿Z&J2- 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного С Доцент, кандидат технических наук

2 оо^-А

' з'

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Потребительский спрос на литые заготовки из алюминиевых сплавов постоянно растет как в нашей стране, так и за рубежом. Вместе с тем возросли требования к литым заготовкам по целому комплексу свойств. Прежде всего, возрос уровень требований по обеспечению эксплуатационной надежности деталей, изготовленных из литых заготовок. Большое внимание во всем мире уделяется снижению массы литых деталей за счет повышения физико-механических свойств литейных сплавов.

В последнее время в литейном производстве особое внимание стали уделять внепечным методам обработки расплавов для повышения их качества. Особое значение внепечная обработка имеет для алюминиевых сплавов, так как благодаря проведению операций рафинирования, дегазации и модифицирования можно достигнуть необходимого уровня показателей качества и гарантировать эксплуатационную надежность изделий. В настоящее время нет такого универсального способа внепечной обработки, который позволял бы осуществить дегазацию расплава, очистить его от крупных и дисперсных неметаллических включений, равномерно распределить модификатор по объему расплава. Как правило, в литейных цехах внепечную обработку ведут последовательно в несколько этапов, при этом разделение операций внепечной обработки по времени и месту проведения снижает эффективность рафинирования алюминиевых сплавов. В большинстве случаев это объясняется повышением степени перегрева металла и увеличением числа переливов. Кроме того, общий недостаток существующих методов внепечной обработки алюминиевых сплавов заключается в ограниченной возможности обеспечить развитые поверхности взаимодействия вводимых веществ и металла.

В последние годы для обработки расплавов на основе железа (стали и чугуна) начали использовать продувку высокоскоростной струёй инертного газа (азота, аргона), при которой обеспечивается высокая насыщенность расплава мелкими пузырьками газа и интенсивное перемешивание расплава. Представляется перспективным использовать этот новый, эффективный метод обработки жидких металлов, для рафинирования алюминиевых сплавов и создания комплексного универсал обработки, а также оценить его эффективность I о используемым методам обработки.

Цель работы состоит в разработке способа повышения уровня механических свойств литейных алюминиевых сплавов путем комплексной струйной внепечной обработки расплава, обеспечивающей эффективное рафинирование и модифицирование металла.

В соответствии с указанной целью были сформулированы следующие задачи:

1. Обосновать возможность проведения внепечной обработки алюминиевых расплавов с использованием продувки высокоскоростной струей инертного газа.

2. Разработать технические устройства для осуществления продувки алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа с вдуванием в нее порошка флюса.

3. Экспериментально исследовать и оценить эффективность удаления водорода и неметаллических включений из расплава при проведении внепечной обработки высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса.

4. На примере сплава АК9ч (АЛ4) исследовать и оценить влияние высокоскоростной продувки расплава смесью инертного газа и порошка флюса на уровень механических свойств.

5. На примере сплава ЛК9ч (АЛ4) обосновать целесообразность применения комплексной обработки расплава высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса для повышения эффективности процессов рафинирования и модифицирования металла.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Теоретически и экспериментально подверждена возможность и целесообразность обработки алюминиевых расплавов продувкой высокоскоростной струей инертного газа с флюсом в промышленных условиях. На основе математического моделирования процесса продувки в ковшах путем введения в расплав через погруженную трубку высокоскоростной струи инертного газа, установлены закономерности перемешивания расплава, его дегазации, оценены рациональные параметры процесса.

2. Предложен механизм одновременной дегазации, рафинирования и модифицирования алюминиевых расплавов посредством высокоскоростной продувки расплава струей инертного газа с вдуванием в нее универсального рафинирующе-модифицируюшего флюса. Высокая эффективность удаления водорода обусловлена: во-первых, удалением из расплава оксидных

включений и связанного с ними водорода; во-вторых, взаимодействием фторидов, содержащихся во флюсе, с оксидной пленкой, расположенной на поверхности пузырька инертного газа, что облегчает переход водорода через границу раздела расплав - инертный газ; в-третьих, увеличением коэффициента массопереноса водорода за счет высокой скорости пузырька инертного газа. Эффективность модифицирования обусловлена увеличением поверхности контакта металл-флюс за счет введения в расплав порошка флюса и последующего интенсивного газового перемешивания, обеспечивающего равномерное распределение модификатора во всем объеме расплава.

3. Показано, что комплексная обработка расплава высокоскоростной струей инертного газа и универсального рафинирующе - модифицирующего флюса обеспечивает получение наибольшего эффекта рафинирования и модифицирования по отношению к таким способам внепечной обработки, как флюсовое рафинирование, обработка расплава препаратом «Дегазер» и последующая обработка флюсом, продувка аргоном после введения в расплав жидкого флюса, продувка аргоном металла, находящегося под слоем жидкого флюса. Введение в высокоскоростную струю инертного газа дисперсного порошка флюса позволяет повысить коэффициент использования инертного газа, с -10-30 % до 90 %, что сопоставимо со значениями, достигаемыми на установках газового рафинирования с вращающимся ротором.

4. Установлено, что применение предложенного способа рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов посредством высокоскоростной продувки смесью инертного газа и порошка рафинирующе-модифицирующего флюса позволяет существенно повысить прочностные и пластические характеристики изделий относительно свойств изделий, полученных после внепечной обработки расплава по другим вариантам.

Практическое значение диссертации заключается в следующем:

1. Разработаны технологические рекомендации и предложена схема технического устройства для проведения продувки алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа и газо-флюсовой смесью.

2. Определены рациональные параметры рафинирования при комплексной обработке расплава методом высокоскоростной продувки газофлюсовой смесью (расход аргона 0,042 м3/мин через канал сечением —1,5 мм; расход флюса 1 кг/т; время продувки 5 мин). При поддержании рациональных

параметров процесса достигается стабильное снижение газонасыщенности с -0,6 см3/100г до -0,16 см3/100г.

3. Установлено, что комплексная обработка расплава газо-флюсовой смесью, позволяет снизить дефектность отливок типа головки блока дизельного двигателя по газоусадочной пористости с 12,0 до 2,0% (по результатам гидроиспытаний). При этом, на корпусных отливках с массой до 130 кг, получаемых в разовых песчаных формах, применение комплексной обработки расплава позволяет существенно снизить балл пористости (второй балл пористости вместо пятого на 50% площади сечения отливки).

4. Обработка алюминиевых расплавов высокосткоросной струей инертного газа с вдуванием в нее порошка флюса приводит к снижению загрязненности металла оксидными пленами в 30-50 раз и поэтому может быть эффективным способом борьбы с расслоениями в деформируемых алюминиевых сплавах.

5. Установлено существенное повышение механических свойств изделий после проведения комплексной обработки расплава с применением высокоскоростной продупки газо-флюсовой смесью относительно изделий, изготовленных после обработки расплава по другим вариантам, таким как флюсовое рафинирование, обработка препаратом «Дегазер», продувка аргоном и т.д.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной молодежной научной конференции XXVII Гагаринские чтения 2001 г, МАТИ-РГТУ, Россия и на X международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» НАР8-10 2001 г, Тула, Россия.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов по работе, списка литературы из 109 источников и приложения. Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и 27 таблиц.

Глава 1. Состояние вопроса. Обоснование цели и задач исследований.

Алюминиевые литейные сплавы на основе системы Al-Si, так называемые силумины, обладают благоприятным сочетанием физико-механических, литейных и эксплуатационных свойств, что предопределило рост потребления отливок из силуминов различных марок во многих отраслях промышленности. На эксплуатационные свойства изделий из этих сплавов решающее влияние оказывает чистота по неметаллическим и газовым включениям. Неметаллические включения и плены крайне вредны, так как в местах их нахождения образуются несплошности, появляются очаги усиленной коррозии, снижаются пластические свойства. Аналогичное, отрицательное воздействие на свойства алюминиевых сплавов оказывает водород. Водородная пористость в сильной степени снижает механические свойства сплавов, особенно отрицательно воздействует на пластичность. При этом существенное значение имеет не только количество пор, но также их форма и размеры. Дефектность структуры металла определяется как общим количеством пор, трещин, включений, характером их распределения в объеме, так и наличием грубых ликваций в объеме металла. Дефектность, как правило, связана с особенностями технологии производства, а, следовательно, дальнейшее расширение использования сплавов системы Al-Si для изготовления фасонных отливок будет неразрывно связано с развитием способов выплавки и обработки расплавов. При этом необходимо отметить, что включение внепечной обработки в технологический процесс как наиболее доступного и эффективного способа снижения дефектности отливок, требует проведения дополнительных исследований. Все выше сказанное определило цели и задачи данной работы.

Глава 2 Объекты и методы исследований.

В качестве базового сплава был выбран алюминиевый сплав АК9Ч (AJT4), получивший широкое применение при изготовлении крупных отливок, сложных по конфигурации: головки блоков цилиндров, корпуса и другие детали ответственного назначения. Выплавку базового сплава проводили в индукционной тигельной печи типа ИАТ-6М1 по типовой технологии. Для выплавки сплава применяли материалы, полностью удовлетворяющие требованиям соответствующих стандартов и технических условий.

Экспресс контроль степени газонасыщенности сплава АК9ч (AJ14) производили на газометре «Lot», принцип работы котороко основан на методе А.П. Гудченко. Анализ содержания водорода в сплавах АК9ч (AJI4) по твердой пробе проводили методом высокотемпературной вакуумной экстракции на газоанализаторе «LECO».

Для исследования структуры литого металла от каждой отливки вырезали темплеты из разных горизонтов отливки. Образцы для металлографического анализа готовили по стандартной методике, а затем подвергали полировке. Для изучения макроструктуры шлифы подвергали химическому травлению с использованием травителя Келлера следующего состава: 15% HF; 15% Н2С03; 45% HCl; 25% Н20. Кроме того, применяли электрополировку в растворе этилового спирта и хлорной кислоты при температуре электролита 277-281 К, напряжении 10 В и плотности тока 0,8А/дм2 с использованием стального электрода. Микроструктурный анализ проводили на световых микроскопах МИМ7 и МИМ8 с последующей съемкой структуры на фотопластинках при увеличении от х 100 до х400.

Определение механических свойств (сопротивление разрыву, относительное удлинение) проводили на образцах диаметром рабочей зоны 12 мм согласно ГОСТ 2685. Исследование проводили на разрывной машине для статистических испытаний модели Р-20 с наибольшей предельной нагрузкой 200 кН с погрешностью измерений ±1%, согласно ГОСТ 1491.

На образцах толщиной 9-3 мм определяли твердость на твердомере типа ТШ-2 при температуре от 20°С до 22°С. Диаметр шарика 10 мм., нагрузка 1000 кгс, время выдержки 30 с в соответствии с ГОСТ 9012.

Жидкотекучесть сплавов оценивали по спиральной пробе. Объемную усадку определяли по конусной технологической пробе. Линейную усадку определяли по прутковой пробе на приборе Большакова И.Ф. Для обеспечения надежности результатов проводили от 3 до 5 параллельных опытов.

В работе проводилось исследование влияния метода обработки структуры и некоторых других факторов на кинетические характеристики разрушения алюминиевых сплавов, которые определялись п условиях одноосного растяжения при комнатной и повышенных температурах на установке ИМАШ-5С-65 конструкции М.Г. Лозинского.

Экспериментальной части работы предшествует теоретический анализ газовой струйной обработки алюминиевых сплавов, проведенный с использованием численных методов анализа и ЭВМ.

Глава 3. Обоснование возможности газовой струйной обработки алюминиевых сплавов.

В зависимости^ от расхода газа и условий его ввода в металл в реальных условиях формируются три основных типа структур газожидкостного потока: 1) пузырьковая структура, при которой истечение газа из отверстий и движение его по металлу происходит в виде отдельных пузырей; 2) турбулентно-пенистая структура потока, получающаяся при истечении газа в виде непрерывной струи, которая затем дробится и движется по металлу; 3) канальная (стержневая) структура потока, характеризующаяся тем, что струи газа образуют газовые полости (стержни) большой длины, иногда достигающие поверхности металла. Анализ литературных данных показывает, что наиболее предпочтительной рабочей структурой при внепечной обработке расплавленного металла является турбулентно-пенная. Переход ее к канальной структуре сопровождается резким ухудшением перемешивания и увеличением выбросов обрабатываемого металла из ковша.

Высокое поверхностное натяжение алюминиевых расплавов не позволяет получать пузырьки малого диаметра, и минимальный размер пузырьков, фиксируемых на практике при продувке расплавов через трубки, составляет ~3 мм. Поскольку при введении газа с высокими скоростями диаметр получаемых газовых полостей приблизительно в два раза больше диаметра канала, диаметр трубки был принят равным 1,5 мм.

При приведенной скорости газа равной 0,1 м/с, происходит переход к турбулентно-пенной структуре потока, а при повышении ее до 1,0 м/с, наблюдается коалесценция пузырьков газа и переход к «снарядному» режиму течения. Однако, при приведенных скоростях более 0,5 м/с в средней части реакционной камеры заметно прохождение отдельных крупных пузырей, что нежелательно. Исходя из сказанного, для обеспечения требуемой структуры газожидкостного потока в работе было решено поддерживать приведенную скорость газа на уровне 0,25 м/с.

Максимальный расход газа, позволяющий сохранить требуемую структуру потока, можно определить по уравнению:

у у» (1) ,

где Ууд - удельный расход газа (м3/с); \уг - приведенная скорость газа (м/с); 8 - площадь сечения реактора.

В реальных условиях, дробление газовой струи при выходе из трубки происходит на расстоянии 10-20 калибров от ее среза, после чего, образующиеся газовые пузырьки поднимаются вверх. Таким образом, реальное сечение объема (Б), в котором происходит дробление газовой струи, целесообразно определять по уравнению:

5 = 3,14-(¿ + 10Ч)2 (2)

где Ь - длина керамической трубки; с10 - диаметр отверстия керамической трубки.

Принимая Ь=15 мм (значение для реальной разработанной установки), \уг=0,25 м/с и с10=1,5 мм нами был определен расход газа через трубку, который составил 0,042 м3/мин.

В связи с тем, что обработка алюминиевых сплавов высокоскоростной струёй инертного газа недостаточно изучена, было проведено предварительное моделирование процесса для обоснования возможностей его использования в производстве отливок из алюминиевых сплавов. Математическое моделирование процесса проводили на ЭВМ по программе «КОУБН», разработанной в МИСиС. В рассматриваемой модели принято, что описанный процесс образования газовой фазы происходит в определенной области объемом V, расположенной у среза выходного сопла фурмы. По результатам расчета было определено, что стационарный режим перемешивания металла устанавливается после 25с продувки. При этом стабильные значения приобретают:

- средний модуль скорости движения металла (0,2348 м/с);

- интенсивность выхода газа с поверхности расплава (3,0938 нмэ/с);

- среднеобъемное газосодержание (0,0165 см3/100г);

- средняя приповерхностная скорость движения металла (0,5534 м/с);

- средняя придонная скорость металла (0,0260 м/с).

Установлено поле направлений движения расплава при продувке и рассчитаны возможные скорости перемещения отдельных слоев расплава. Наибольшей скоростью перемещения могут обладать слои металла в центральной части ковша (вблизи фурмы) и в верхней части ковша в направлении выхода струи из сопла. Полученные результаты показывают, что газовая струйная обработка алюминиевых расплавов может быть эффективным способом уменьшения газонасыщенности металла и повышения однородности распределения в нем легирующих элементов.

Глава 4. Влшшне комплексной обработки на газосодержанне, структуру и свойства алюминиевых сплавов.

Для оценки эффективности предложенного способа обработки относительно других способов, принятых на практике, нами была проведена серия промышленных экспериментов, заключающихся в обработке расплава, пятью различными способами. Разливка плавки производилась в отдельные ковши вместимостью I т. Дальнейшая впепечиая обработка велась в ковшах. Для сопоставления были выбраны следующие способы обработки:

1. Введение тройного универсального флюса (35 % NaCI; 25 % KCl; 30 % NaF; 10 % NaiAIF6) в ковш с помощью колокольчика в количестве 0,7 % от массы металла.

2. Обработка расплава «Дешзером» в печи п количестве 0,5 % от массы металла и последующая обработка жидким универсальным флюсом в ковше п количеств 0,5 % от массы металла.

3. Введение жидкого универсального флюса на дно ковша в количестве 0,5 % от массы металла, заполнение ме1аллом и продувка высокоскоростной струёй инертного газа (api она) в течение 5 минут через четыре трубки диаметром 1,5 мм. Общий расход газа 0,8 м3/т.

4. Вдувание сухого универсального флюса в струю аргона через чоыре трубки диаметром ~1,5 мм в течение 5 минут. Общий расход газа 0,8 м3/г, расход флюса 1,0 кг/т металла.

5. На поверхность металла в ковше заливается жидкий флюс в количестве, равном 0,5 % от массы металла, затем проводится продувка высокоскоростной сфуёй инертного газа через четыре отверстия диаметром ~ 1,5 мм в течение 5 минут. Общий расход raía 0,8 м3/т.

Исследования проводились на 11 плавках. Выплавку производили в индукционной тигельной печи тина ИАТ-6М1 по заводской технологии. Для проведения контроля 1азонасыщенносп1 отбиралось no ipn пробы от каждого ковша. Контроль проводился методом высокотемпературной вакуумной эксфакцнн па газоанализаторе «LECO». Результаш контроля (средние из трех параллельных), представленные в таблице I. В этой же таблице приведены расчетные значения коэффициент использования инертного газа. Расчет коэффициента производился с использованием формулы, позволяющей оцепить теоретический расход инертного газа, в зависимости от концентрации водорода и условии продувки:

R Vm 1 С„-С

где Ь -количество инертного газа, необходимое для снижения содержания водорода в сгтлаве с исходной до заданной концентрации, рассчитанное; Я - радиус пузырька газа; р - коэффициент массопередачи; V,,, - объем металла; Ит - расстояние до мшшска расплава; к - коэффициент, учитывающий изменение объема нейтрального газа при поступлении в расплав; Ср - равновесная концентрация на поверхности раздела металл-газ; С0 и Ск - начальная и конечная концентрация газа.

Значение коэффициента эффективности использования газа рассчитывалось по формуле:

;; = (——) х 100 % (4) '

где Ьэк - эксперимешально определенное количество инертного газа, затраченное на снижение содержания водорода в сплаве с исходной до заданной концентрации.

Таблица 1.

Результаты обработки сплава ЛК9ч (АЛ4) в условиях производства.

№ плавки / содержание водорода (1'Ч см3/100г) Содержание подорода [п ] п сплаве ЛК9ч (ЛЛ4) обработки по разным парнатпам и значения кои (см'/ЮОг) после >фппнснга г|, %

1 2 3 4 5

ПП [Н] [И] п % ПП п% п ч 11%

2-207/0,55 0,45 0,40 0,20 52,74 0,11 93,76 0,39 16,82

2-300/0,65 0,60 0,41 0,26 45,86 0,20 60,68 0,40 23,49

5-15/0,65 0,61 0,32 0,25 48,00 0,19 63,73 0,44 18,77

6-48 / 0,62 0,53 0,40 0,31 34,26 0,20 58,44 0,43 17,67

4-27 / 0,63 0,45 0,35 0,25 46,53 0,20 59,20 0,41 20,79

4-28/0,65 0,52 0,38 0,28 41,86 0,16 74,43 0,40 23,49

4-29 /0,63 0,50 0,35 0,26 44,38 0,20 59,20 0,38 24,59

4-31 / 0,60 0,47 0,41 0,23 48,85 0,13 84,88 0,40 19,70

6-19/0,61 0,57 0,42 0,25 45,00 0,12 91,69 0,41 19,26

1-27/0,65 0,54 0,40 0,24 50,26 0,18 67,01 0,41 22,26

6-22/0,57 0,49 0,33 0,20 54,45 0,12 88,47 0,35 24,00

РП 0,52 0,38 0,25 46,56 0,16 72.86 0,40 20,98

Доверит, интервал 0,03 0,02 0,02 3,10 0,02 8,03 0,01 1,53

Наиболее эффектпвными способами рафинирования являются 3-й и 4-й, то есть способы, использующие инертный газ для замешивания флюса. При этом наилучший результат достнгае!ся при вдувании в расплав дисперсных частиц ^»люса высокоскоростной струей инертного газа. Сопоставление этих способов также показывает, что при вводе жидкого флюса на дно ковша (вариант 3) в количестве 0,5% от массы металла эффективность использования флюса менее высока, чем при его вдувании. В первом случае расход флюса составляет 5 кг/т в то время как при вводе его в расплав вместе с инертным газом (вариант 4) расход составляет всего лишь -1,0 кг/т. Вариант 5, несмотря на наиболее стабильные результаты, не показал себя более эффективным по отношению к варианту 3. Значения коэффициента г), достигаемые при этом варианте обработки, сопоставимы со значениями, получаемыми обычно при продувке в промышленных условиях (11=10-30 %). Видимо, это связано с тем, что флюс плохо вовлекается в глубинные слои расплава. Учитывая данный факт, обработка по варианту 5 была признана нецелесообразной и исключена из дальнейшего рассмотрения.

Учитывая высокую эффективность рафинирования расплава при вдувании флюса инертным газом, нами была предпринята попытка оценить возможность снижения расхода флюса без значительного снижения эффекта дегазации. С этой целью была проведена серия испытаний, заключающихся в обработке силапа ЛК9ч (ЛЛ4) в различных условиях (в ковше вместимостью 1 т и миксере 4 т) при различных расходах флюса (1,0 кг/т и 0,3 кг/т). В результате было отмечено, что снижение расхода порошка флюса, вводимого в расплав с 1,0 кг/т до 0,3 кг/т, незначительно сказывается на эффективности рафинирования от водорода. Это заметно как при рафинировании в ковше, так и при рафинировании в миксере. Этот эффект может быть использован в случаях, когда необходимо провести только очистку металла от водорода, ие модифицируя его.

После обработки расплава по первому и второму вариантам (универсальный флюс и флюс плюс «Дегазер») обнаруживается наличие грубых кристаллов кремниевой фазы и скопления пор в центральных зонах огливок. При травлении выявляются зоны повышенной травимости, которые свидетельс1вуют о неоднородности структуры и скоплении дефектов. Сплавы, обработанные по вариантам 3 и 4, с использованием высокоскоростной продувки, напротив, имеют значительно меньшее количество видимых дефектов макроструктуры в виде пор и трещин;

характеризуются более однородной струюурой и отсутствием зон повышенной травимости.

Микроструктура также сильно зависит от способа обработки расплава. Первый вариант обработки, характеризующийся отсутствием перемешивания и неравномерным распределением модификатора, приводит к появлению зон с не модифицированной эвтектикой. Особенно сильно проявляется неравномерность в зонах отливки, примыкающих к поверхности песчаного стержня. При использовании «Дегазера» н жидкого флюса (вариант 2), однородность структуры сплава АК9ч (АЛ4) повышается, хотя участки эвтектики с грубыми выделениями кремния еще встречаются. Использование для обработки высокоскоростной продувки инертным газом и жидкого флюса (вариант 3), значительно повышает однородность структуры. При вводе в расплав модифицирующего флюса путем его вдувания высокоскоростной струей аргона (вариант 4) структура сплава после затвердевания отличается наибольшей однородностью. Степень измельчения эвтектики максимальна. Полностью отсутствуют грубые выделения кремния. В структуре сплавов, обработанных по вариантам 3 и 4, протяженность осей дендритов твердого раствора и междендритных промежутков с эвтектикой отличается мало и, в основном, составляет 20-100 мкм в отличии от размеров зон структурных составляющих сплавов I и 2 вариантов (40-200 мкм).

При обработке расплавов сплава А9ч (АЛ4) смесью универсального флюса с аргоном загрязненность металла оксидными пленами снизилась с 0,28-0,30 мм7см2 до 0,009 мм2/см2. Аналогичная обработка расплавов деформируемых сплавов АК4, АК6 и АК8 привела к уменьшению загрязненности оксидными пленами примерно в 50 раз. Таким образом, обработка высокоскоростной струей аргона с флюсом является эффективным способом борьбы с расслоениями в алюминиевых деформируемых сплавах.

Оценку влияния способа обработки расплава на фнзико-механическне свойства провели на ряде промышленных плавок. Образцы для механических испытаний отливались отдельно в кокиль, а также вырезались из тела отливок. Испытаниям подвергались нетермообработанные образцы. Свойства сплавов, обрабошшых но различным вариантам, представлены в таблице 2. Прирост механических свойств имеет корреляцию с изменением структуры и газосодержания сплава (таблица 3). Наиболее высокие свойства сплава достигаются при обработке расплава инертным газом с флюсом (варианты 3 п 4). При использовании продувки прочность сплава АК9Ч (АЛ4) в литом состоянии возрастает ошосигельно сплава I варианта обработки па

25-30 %, а относительное удлинение на 75-100 %. Относительное удлинение сплава, обработанного по вариантам 3 и 4, существенно выше по сравнению со сплавом 2-го варианта, при обработке коюрою использовался жидкий флюс. Основными причинами существенного улучшения свойств литейных сплавов являются: уменьшение пористосш, снижение количества неметаллических включений, особенно крупных, усреднение состава сплава, более равномерное распределение модификатора.

Таблица 2.

Сопоставление свойств сплава АК9ч (АЛ4), обработанною по различным варнашам.

Вид образцов Вариант обработки а, (МПа) 5,% ИВ (МПа)

Срел | -нее ш !_: о £ я Срел -нее Дов. ИНТ. Сред | -нее Дов. ИНТ.

Литой 1 155 ±1,2 2,00 ±0,23 571 ±24

2 181 ±4,8 2,60 ±0,19 621 ±29

3 191 ±6,3 3,51 ±0,34 679 ±30

4 200 ±6,3 3,90 ±0,42 711 ±20

Из отливки 1 153 ±0,7 1,66 ±0,06 540 ±7

2 165 ±0,9 2,21 ±0,08 579 ±9

3 181 ( ±3,2 з,и ±0,19 643 ±12

4 189 ±2,4 3,48 ±0,20 673 ±9

Таблица 4.

Прирост свойств сплава АК9ч (АЛ4) при различных вариантах внеиечиой обработки.

Показатель Образец Прирост свойств в % относительно сплава, обработанного по варианту 1

1 2 3 4

па (МПа) Литой 0 17 23 29

Из отливки 0 8 18 24

5% Литой 0 30 76 95

Из отливки 0 33 87 110

ИВ (МПа) Литой 0 9 19 25

Из отливки 0 7 20 25

!

I

[

Экспернмешапыюе сравнение усадки сплава АК9ч (ЛЛ4), обработанного по различным вариантам внепечной обработки, не показало сущес1венных различий, в то же время способ обработки расплава существенно влияет на жпдкотекучесгь. Средние значения жидкотекучест и по спиральной пробе (температура заливки 70(Н5 С0) в зависимости от метода обработки составили: для сплава первою варианта - 759 мм; для сплава второю варианта - 837 мм; для сплава третьего варианта - 943 мм; для сплава четвертого варианта - 988 мм. Наибольшей жндк01скучесгы0 обладает сплав АК9ч (АЛ4) после обработки по четвертому варианту. Совмещение флюсовой обработки с газовым рафинированием дает существенный прирост жидкотекучестн. Причина этого - значительное снижение количества включений, более равномерное распределение легирующих элементов, и, как следствие, уменьшение интервала кристаллизации.

Таким образом, применение комплексной обработки алюминиевых сплавов, совмещающей обработку флюсом и продувку инертным газом, позволяет стабильно получать более высокие физико-механический свойства сплава АК9ч (АЛ4), что существенно повышает эксплуатационную надежность изделий.

Глава 5. Механизм рафинирования алюминиевых сплавов при использовании флюсов н продувки расплавов инертным газом.

Эксперименты показали, что эффективность рафинирования существенно зависит от применяемою способа обработки расплава. Максимальный эффект отмечается при обработке расплава смесыо аргона и порошка универсального флюса. Этот метод рафинирования и модифицирования предлагаем как универсальный и высокоэффективный. Поэтому представляет значительный интерес более детальное его рассмотрение.

Рафинирование расплава смесыо газа и порошка флюса сочетает в себе элементы газового и флюсового рафинирования. Процесс удаления неметаллических включений флюсом имеет термодинамическую и кинетическую составляющие. Решающее влияние при этом оказывает кинетическая составляющая, которая проявляется в формировании устойчивой пленки металла, препятствующей сближению и агрегации разделяемых ею фаз (включение-флюс) па стадии выхода включения на межфазную границу. В металлургических системах время жизни пленок

колеблется от 0,2 до 3 минут. Такие пленки практически иредотпращают агрегацию включений рафинирующей средой и доставляемые потоком включения беспрепятственно уносятся от границы раздела в объем металла. Скорость вытеснения ^еталла из -зоны контакта размером п толщиной Н, а соответственно и время жизни разделительного слоя, определяется уравнением Стефана-Рейнольдса:

<Уг 3 О, >1

где: Р - избыточное давление в зоне контакта (Р-о„.ф„ / г к); г ^ -радиус кривизны включения в зоне контакта; г| - вязкость.

Вытеснение металла из зоны контакта происходит вследствие кинетической энергии:

(6)

где: т„ - масса включения; V - составляющая скорость включения, направленная перпендикулярно поверхности раздела металл-флюс.

Из приведенных соотношении следует, что благоприятные условия выхода на границу раздела металл-флюс имеют включения, которые при прочих равных условиях имеют большую скорость движения относительно частицы флюса. Рассматривая с этих позиций процессы рафинирования следует отметить, что высокая эффективность процессов с применением высокоскоростной продувки обусловлена изначально. При проведении работы высокоскоростная продувка применялась в двух случаях, при обработке по вариантам 3 (жидкий флюс на дно ковша и последующая продувка) и при обработке по варианту 4 (вдувание флюса в расплав). Обработка по обоим вариантам показала существенно большую эффективность, по отношению к другим вариантам. Однако данные свидетельствуют, что эффективность обработки по варианту 4 выше. Вероятно, при вдувании порошка флюса в расплав, частицам изначально сообщается большая кинетическая энергия. Порции металла, постоянно подводимые в зону эжекцин газофлюсовой смеси за счет конвективных потоков, приносят новые порции включений, при этом высокая скорость частиц флюса способствует более эффективной их агрегации и выносу на поверхность.

В отличие от флюсового рафинирования, при рафинировании газом необходимо учитывать как эффект от удаления неметаллических включений,

так н эффект от удаления водорода, вследс!вие его диффузии в пузырек газа. Эффективность дегазации, записи! от: площади контакта металл-газ, времени контакта и характеристик среды. Максимальная площадь контакта металл - газ в нашем случае обеспечиваем за счет использования трубок сечением 1,5 мм, коюрые позволяют получать пузырьки минимально возможного (вследсзвие действия поверхностного натяжения) диаметра - 3,0 мм. Время контакта металла с пузырьком газа зависит от размера пузырька и траектории его движения. При проведении высокоскоростной продувки, возникающее сильное перемешивание обеспечивает дополнительное замешивание газа в расплав.

К характеристикам среды стоит отнести коэффициент диффузии водорода в расплаве. Возможная скороеп, диффузии водорода п пузырек газа превышав! фактическую интенсивность процесса газового рафинирования в 28 раз и более, что свидетельствует о том, что удаление водорода из расплава происходит в кинетическом режиме. Отличием кинетического режима рафинирования от диффузионного сосюит в том, что эффективность его определяется не столько коэффициентом диффузии, сколько коэффициентом массопередачи, величину коэффициента можно оценит по уравнению:

Р=2-(и1х-т/> (7) где: Э - коэффициент диффузии водорода в металле; т - время обновления поверхносшого слоя.

Для сферического пузырька т определяется по формуле:

г = 2ЛЛ> (8)

где: Я„ - радиус пузырька; V - относительная скорость движения газового пузырька.

При постоянном коэффициенте диффузии водорода в расплаве более эффективен будет такой метод газового рафинирования, при котором будет обеспечена максимальная скорость движения газового пузырька относительно расплава. С этх позиций высокоскоростная продувка газом является идеальным способом обработки. ^

Наличие на поверхности пузырька флюса, помимо улучшения условий для агрегации неметаллических включений, существенно облегчает доступ водорода. Фториды, содержащиеся во флюсе способствуют дегидратации поверхности пузырька и десорбции молекул и аюмов

кислорода. Обладая более высокой адсорбционной способностью, фториды занимают ионом фтора освобождающиеся в результате десорбции окислителя активные центры на пленке. При этом, на поверхности пленки создаются комплексы типа А^О^, которые прекращают доступ кислорода и паров воды к алюминию. Пленка становится рыхлой и легко проницаемой для водорода.

Таким образом, предлагаемый способ рафинирования расплавов посредством вдувания порошка флюса в струе инертного газа, удачно сочетает в себе преимущества флюсового рафинирования и рафинирования газами. Решающую роль в этом процессе играют высокая скорость газа на выходе из трубки и способ введения флюса (в виде порошка в струе газа).

Глава 6. Влияние способов внепечной обработки расплава на его эксплуатационную надежность.

В реальных условиях производства на заводе «Центролит» качество изделия оценивают по значениям механических свойств, баллу пористости и химическому составу сплава. Выборочно проводятся гидроиспытания и рентгеноскопический контроль. Учитывая то, что химический состав исследуемых сплавов полностью удовлетворял требованиям ГОСТ 1583, при проведении исследований для оценки эксплуатационной надежности изделий мы уделили внимание протеканию пластической деформации при действии растягивающих напряжений вплоть до разрушения, а также влиянию дефектов металла на зарождение и развитие микротрещин. Одновременно с этим изучали кинетику проходящих структурных изменений.

Прочностные и пластические характеристики металла во многом зависят от количества, размера и формы пор. На образцах сплавов, выплавленных без продувки (варианты 1 и 2), количество микропор значительно больше, чем на образцах, полученных из расплава, обработанному по вариантам 3 и 4 (с применением продувки). Поры при использовании продувки имеют округлую форму и не превышают в диаметре 0,1 мм. В сплавах, обработанных но вариантам 1 и 2, обнаружены микропоры, имеющие «усы», располагающиеся по границам дендритных ячеек. Как правило, в зонах, где расположены эти поры, наблюдается повышенное содержание модификатора, о чем свидетельствует более мелкая структура. Размеры микропор в этих сплавах находятся в пределах 0,1-1,0 мм.

Установлено, что при выплавке сплавов без использования продувки, разница в микротвердости твердого раствора и эвтектики при температуре

нагрева до 150°С не уменьшается и составляет 120-160 МПа. И только при температуре 300°С микротвердость структурных составляющих выравнивается. В сплаве, обработанном газофлюсовой смесью, даже при 20°С разница в твердости структурных составляющих составила 20-50 МПа и уже при нагреве до 150°С различие в твердости не наблюдается. В условиях воздействия нагрузки, степень деформации участков структуры, имеющих различную твердость, существенно различается, особенно при повышенных температурах. С учетом сказанного, представляется предпочтительным применение сплавов обработанных газофлюсовой смесью, особенно при повышенных температурах, по сравнению со сплавами, обработанными по другим вариантам.

Особенности протекания пластической деформации и разрушения сплава АК9ч (АЛ4), полученного при различной внепечной обработке, изучали при действии растягивающих напряжений при комнатной температуре (20°С) и при температуре 300°С. Испытания при комнатной температуре, приведенные в главе 4, показывают, что прочность сплава АК9ч (АЛ4) одинакового химического состава, но прошедшего различную внепечную обработку существенно различается. Так, сплавы с обработкой по 4 варианту (вдувание порошка флюса) имеют значение предела прочности на ~30% выше по сравнению со сплавами 1 варианта (введение флюса без продувки). При 300°С среднее значение предела прочности для сплава, обработанного по варианту 1, составляет 49 МПа, а для сплава, обработанного по варианту 4 -70 МПа. Сплав 4 варианта обработки при температуре испытаний 300°С имеет прочность на 43 % выше, чем сплав 1 варианта.

Для выявления отличий в процессах деформирования образцов нами, в частности, определялась локальная деформация. Было замечено, что ее величина сильно отличается для локальных зон твердого раствора (до 60%) и эвтектики (менее 15 %). Очевидно, что твердый раствор более пластичен, поэтому локальная деформация зон твердого раствора значительно выше локальной деформации зон эвтектики. Установлено, что средняя величина локальной деформации практически не зависит от способа обработки и составляет в среднем 7,9 % для первого варианта обработки (обработка флюсом без продувки) и 7,8 % для четвертого варианта обработки (вдувание порошка флюса). При этом сплав АК9ч (АЛ4), обработанный по 4 варианту, имеет менее значительные перепады локальной деформации.

Характерным отличием при обработке сплава по различным вариатам можно считать не одинаковое количество участков с крайне

низкими значениями этого показателя. Как показали исследования, разрыв образцов, как первого, так и четвертого варианта обработки, происходит именно в зонах с низкими значениями локальной деформации.

В образце, обработанном по первому варианту, имеется, как правило, один участок с локальной деформацией от I % до 2 %, в то время как в образце, обработанном по варианту 4, такие участки отсутствуют. Количество участков с локальной деформацией до 3 % в сплаве первого варианта обработки - четыре, а в сплаве четвертого варианта обработки всего лишь один. Зарождение и развитие трещин в образцах, обработанных по варианту 1, происходит на участках с низкими значениями локальной деформации, и именно эти участки определяют итоговые значения относительного удлинения. Для сплавов, обработанных флюсом без применения высокоскоростной продувки, характерны получение значений относительного удлинения в интервале от 1 % до 3 %, что полностью соответствует экпериментальным данным. Сплавы, обработанные по варианту 4, напротив, характеризуются более высокими значениями относительного удлинения: от 2 % до 4 %. При этом, из-за более однородной их структуры преимущественные значения относительного удлинения находятся в интервале от 3 % до 4 %, что также полностью согласуется с результатами испытаний.

Полученные результаты находятся в полном соответствии с анализом структуры сплавов, обработанных по различным вариантам. Действительно, сплав, полученный по 4 варианту, наиболее полно модифицируется, в нем в наибольшей степени измельчается эвтектика. Вместе с тем, как было ранее показано, такая структура сплава приводит к повышению механических свойств и особенно пластических (величина относительного удлинения возрастает на 90-100%), в том числе и при повышенных температурах. Предварительные эксперименты показали, что сплав, обработанный по 4 варианту, обладает большим сопротивлением усталости, чем сплав, обработанный по первому варианту.

Глава 7. Практические рекомендации по технологии обработки алюминиевых расплавов газо-флюсовой смесью.

В результате проведения работы было определено, что качество внепечной обработки существенно зависит от множества фактов, основными из которых являются: качество инертного газа; качество флюса; расход инертного газа; расход флюса; время обработки; температура расплава.

Для обеспечения требуемых показателей процесса обработки предлагается использовать аргон высшего и первого сорта по ГОСТ 10157-79, а также азот особой чистоты и высшего сорта по ГОСТ 9293-74. Целесообразно также применение осушителей, в частности, серной кислоты и оксида кальция. Флюс, используемый при обработке расплава должен быть предварительно просушен и проконтролирован на химический и фракционный состав. Для стабилизации технологии предлагается использовать флюс с размером частиц не крупнее 100-400 мкм.

Особое внимание следует уделить расходу газа и флюса. Принятые в работе и рекомендованные к применению расходы должны быть в пределах 0,042 м3/мин через канал сечением -1,5 мм - для инертного газа и 1,0 кг/т -для флюса. Расход флюса может быть скорректирован в зависимости от марки сплава и предъявляемых требований. Особое внимание необходимо уделить системе подачи флюса в расплав. Для этого следует использовать винтовые питатели, питатели с аэрацией реагента, а также другие виды питателей, обеспечивающие необходимую точность дозировки.

Следует учитывать, что при поддержании расходов газа и флюса на должном уровне общее время обработки составляет ~5 минут, при этом температура расплава падает в среднем на 30 °С, что обязательно должно быть учтено при разработке типовых технологических инструкций. Скорость падения температуры, равная 4-6 С°/мин, была характерна для всех способов рафинирования, использующих продувку газом. При этом она была тем больше, чем интенсивнее продувка.

Следует обратить существенное внимание на трубки, для продувки. Опыт показывает, что наиболее оптимальным является диаметр трубок -1,5 мм. Превышение рекомендованного диаметра может стать причиной снижения эффективности процесса. Применение трубок с меньшим диаметром приведет к зарастанию их флюсом. Практические рекомендации по технологии обработки алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа с флюсом подтверждены актом Каширского завода «Центролит».

Общие выводы

1. На основе результатов предварительного математического моделирования и последующего проведения серии промышленных экспериментов показана возможность и целесообразность проведения комплексной обработки алюминиевого расплава высокоскоростной струей

инертного газа с одновременным вдуванием порошка флюса, позволяющей производить одновременное рафинирование и модифицирование расплава.

2. Разработано устройство для проведения обработки расплава высокоскоростной струей инертного газа и флюса. Даны технологические рекомендации и оценены основные параметры процесса: диаметр канала трубки, через которую осуществляется продувка 1,5 мм, расход газа через трубку ~0,042 м3/мин, расход флюса 1,0-1,5 кг/т; время обработки 5 минут.

3. Показано, что при проведении процесса дегазации высокоскоростной струей инертного газа с вдуванием порошка флюса возможно существенное снижение расхода флюса с ~1,0 кг/т до -0,3 кг/т.

4. На примере сплава АК9ч (АЛ4) проведена сравнительная оценка эффективности рафинирования и модифицирования расплава после обработки по различным вариантам. Экспериментально доказано, что наибольшая эффективность процесса рафинирования достигается в случае проведения комплексной обработки расплава посредством вдувания газофлюсовой смеси. Применение данного способа позволяет получать изделия с более тонкой равномерно модифицированной структурой и существенно снижает количество включений и пор.

5. Показано, что введение порошка универсального рафинирующе-модифицирующего флюса в струю газа позволяет повысить коэффициент использования инертного газа с -10-30% до -90%, что сопоставимо со значениями, достигаемыми на установках рафинирования с вращающимся ротором. При этом, достигаются стабильно низкие значения газосодержания.

6. Анализ механизма флюсового рафинирования показал, что обработка расплава в высокоскоростном режиме продувки обеспечивает-максимальную эффективность процесса, за счет улучшения условий для агрегации включений (в том числе и водорода) частицами флюса и пузырьками рафинирующего газа. При этом эффективность удаления водорода обусловлена также, увеличением коэффициента массопереноса и увеличением времени нахождения рафинирующего газа в объеме металла (за счет сильного перемешивания).

Оценена роль флюса в механизме рафинирования сплава при вдувании порошка флюса в струе аргона. Суть механизма рафинирования заключается в обволакивании флюсом поверхности пузырька, разрушении поверхностной оксидной пленки и облегчении тем самым процессов выхода водорода из металла и агрегации твердых неметаллических включений.

7. Показана целесообразность введения флюса в расплав именно в

струе рафинирующего газа, при этом обеспечиваются наилучшие условия рафинирования.

8. Обработка алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа с вдуванием в нее порошка флюса приводит к снижению загрязненности металла оксидными пленами в 30 и более раз (с -0,28 мм2/см2 до -0,009 мм2/см2) и поэтому может быть эффективным способом борьбы с расслоениями в деформируемых алюминиевых сплавах.

9. Экспериментально установлено существенное повышение жидкотекучести сплава АК9ч (ЛЛ4) после проведения внепечной обработки расплава смесью инертного газа с флюсом. Этот эффект обусловлен, главным образом, уменьшением интервала кристаллизации сплава из-за повышения его однородности по химическому составу и снижением количества неметаллических включений.

10. На примере сплава АК9ч (АЛ4) изучено влияние различных способов внепечной обработки расплава на механические, технологические и служебные свойства изделий. Установлено, что наиболее высокие и стабильные результаты достигаются при проведении обработки расплава смесью инертного газа и порошка флюса.

11. Установлено, наличие зависимости микротвердости зон твердого раствора и эвтектики сплава АК9ч (АЛ4) от метода обработки. Показано, что предпочтительной для эксплуатационной надежности является структура, обеспечивающая минимальную разницу между микротвердостыо зон твердого раствора и эвтектики, что достигается при обработке расплава высокоскоростной струей инертного газа с порошком универсального флюса (вариант 4). На основании данных о микротвердости структурных составляющих при различных температурах сделан вывод о целесообразности применения сплавов, обработанных по варианту 4, при повышенных температурах.

12. Установлено, что сплавы, обработанные по вариантам 1 и 4 (флюсовое рафинирование и продувка газо-флюсовой смесью), имеют одинаковые значения средней локальной деформации, но разный характер распределения локальной деформации в объеме металла. Низкие пластические характеристики сплавов, прошедших обычную флюсосвую обработку, обусловлены наличием зон с низкой локальной деформацией (12%), что является характерным для данного вида обработки. У сплавов, обработанных газофлюсовой смесыо, нижний порог локальной деформации несколько выше, и находится в пределах 3-4%, что соответствует

результатам, получаемым на практике и обеспечивает более высокие пластические свойства.

13. В результате исследований установлено, что качество и эксплуатационная надежность изделий определяются не столько на этапе подготовки сплава, сколько на этапе его обработки и именно обработка определяет будущие свойства изделий. Обработка расплава высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса, обеспечивающая максимальную однородность структуры, отсутствие включений и дефектов позволяет объективно получать более высокие свойства изделий по ставнению со свойствами изделий, изготовленных с применением других методов обработки.

14. Практические рекомендации по работе использованы при изготовлении ответственных фасонных отливок из сплава АК9Ч (AJT4) на Каширском заводе «Центролит»

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Колачев Б.А., Тимошкин A.B. Комплексная обработка алюминиевых сплавов для повышения качества отливок. Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции XXVII Гагаринские чтения. М.: ЛАТМЭС, 2001, с 121-122

2. Колачев Б.А., Тимошкин A.B. Влияние способа внепечной обработки на структуру и свойства сплава АК9Ч (AJ14). Технология легких сплавов № 4, 2001, стр. 23-27.

3. Колачев Б.А., Тимошкин A.B. Влияние пористости на локальную деформацию и зарождение разрушения в алюминиевых сплавах. Тезисы докладов X Международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» IIAPS-10. Тула, ноябрь 2001.

4. Колачев Б.А., Тимошкин A.B. Влияние внепечной струйной обработки расплава на газонасыщенность оливок из сплава АК9ч (АЛ4). Известия вузов. Цветная металлургия. №1 2002, стр. 31-33.

Введение.

1 Состояние вопроса. Обоснование цели и задач исследований.

1.1 Влияние неметаллических включений и водорода на физико- 11 механические свойства алюминиевых сплавов.

1.2 Методы рафинирования и дегазации алюминиевых сплавов.

1.2.1 Очистка алюминиевых сплавов продувкой газами.

1.2.2 Очистка расплава при фильтровании.

1.2.3 Флюсовое рафинирование.

1.2.4 Рафинирование в разряженном газе.

1.3 Модифицирование алюминиевых сплавов.

1.4 Особенности изготовления отливок из алюминиевых сплавов на 33 Каширском «Центролите».

1.4.1 Технология получения алюминиевых сплавов.

1.4.2 Флюсовая обработка жидкого металла.

1.4.3 Оценка качества отливок, получаемых в металлических формах.

1.4.4 Качество отливок, получаемых в разовые песчаные формы.

1.5 Цель и задачи работы.

2 Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследования

2.2 Методика продувки расплава инертным газом

2.3 Методика определения газонасыщенности сплавов и содержания в них 51 водорода.

2.4 Методика металлографического анализа структуры алюминиевых сплавов

2.5 Методика определения физико-механических и литейных свойств 52 алюминиевых сплавов.

2.6 Методика исследования закономерностей разрушения алюминиевых 53 сплавов.

2.6.1 Выбор температуры исследования.

2.7 Проведение испытаний на циклическую прочность.

3 Обоснование возможности газовой струйной обработки алюминиевых 60 сплавов.

3.1 Обоснование выбора режима рафинирования газом.

3.2 Сущность математической модели газоструйной обработки расплава в 66 ковше.

3.3 Исходные данные для расчета перемещения в ковше алюминиевого 70 сплава с дисперсной газовой фазой.

3.4 Перемещение алюминиевого сплава при продувке его в ковше инертным 71 газом через погруженную трубку.

3.5 Изменение содержания газовой фазы в сплаве при продувке 76 высокоскоростной струёй газа.

3.6 Усреднение химического состава сплава

3.7 Выводы.

4 Влияние комплексной обработки на содержание водорода, структуру и 89 свойства алюминиевых сплавов.

4.1 Выбор флюсов для обработки алюминиевых сплавов.

4.2 Влияние способов обработки расплава на его газонасыщенность.

4.3 Влияние способов внепечной обработки на структуру алюминиевых 105 сплавов.

4.4 Влияние продувки расплава инертным газом на усреднение химического 120 состава.

4.5 Влияние способов обработки на механические и литейные свойства 122 алюминиевых сплавов.

4.5.1 Изменение физико-механических свойств сплава АК9ч (AJI4).

4.5.2 Изменение литейных свойств сплава АК9ч (АЛ4)

4.6 Выводы.

5 Механизм рафинирования алюминиевых сплавов при использовании 137 флюсов и продувки расплавов инертным газом

5.1 Механизм флюсового рафинирования.

5.2 Механизм газового рафинирования.

5.3 Обсуждение результатов экспериментов.

5.4 Выводы.

6 Влияние способов внепечной обработки сплава АК9ч (АЛ4) на его 146 эксплуатационную надежность

6.1 Пористость сплавов.

6.2 Особенности деформации и разрушения сплава АК9ч (AJ14) при 149 растяжении.

6.3 Влияние дефектов структуры на характер разрушения.

6.4 Особенности деформации и разрушения сплавов при циклическом 172 нагружении.

6.5 Выводы.

Потребительский спрос на литые заготовки из алюминиевых сплавов постоянно растет как в нашей стране, так и за рубежом. Вместе с тем растут требования по целому комплексу свойств и, прежде всего, связанным с обеспечением эксплуатационной надежности изделий. Учитывая то, что большое внимание во всем мире уделяется снижению массы литых деталей, а следовательно, возникает необходимость получения тонкостенных заготовок, будет обоснованным, по нашему мнению, прогнозировать рост интенсивности разработок в области технологий, обеспечивающих получение качественных изделий с однородной структурой и повышенными механическими свойствами.

В последнее время в литейном производстве особое внимание стали уделять внепечным методам обработки расплавов как наиболее приемлемым и эффективным в условиях промышленного производства. Особое значение внепечная обработка имеет для алюминиевых сплавов, так как благодаря проведению операций рафинирования, дегазации и модифицирования можно достигнуть необходимого уровня показателей качества и гарантировать эксплуатационную надежность изделий. Следует отметить, что в настоящее время нет такого универсального способа обработки расплава, который бы позволял одновременно осуществить дегазацию расплава, очистку его от крупных и дисперсных включений, равномерно распределить модификатор по объему. Как правило, в литейных цехах внепечную обработку ведут последовательно в несколько этапов. Разобщение операций внепечной обработки по времени и месту проведения снижает эффективность рафинирования, дегазации и модифицирования алюминиевых сплавов.

В последние годы для обработки расплавов на основе железа (стали и чугуны) начали широко использовать продувку инертным газом (азотом, аргоном) с параллельным введением порошкообразных добавок для обеспечения очистки металла от примесей (в основном серы и фосфора) и модифицирования. Характерной чертой данного метода является введение в расплав больших объемов газа за короткое время. Это достигается за счет увеличения скорости газа, поэтому продувка может считаться высокоскоростной. При такой обработке обеспечивается высокое насыщение расплава газовой фазой и его интенсивное перемешивание. Представляется перспективным использовать этот новый эффективный метод обработки жидких металлов для рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов и создания комплексного универсального способа внепечной обработки. К моменту начала работы по данной теме сообщений в литературе об обработке алюминиевых сплавов высокоскоростное струёй инертного газа не было.

На основании вышеизложенного определена цель настоящей работы, состоящая в разработке способа повышения уровня механических свойств литейных алюминиевых сплавов путем комплексной струйной внепечной обработки расплава, обеспечивающей эффективное рафинирование и модифицирование металла.

В соответствии с указанной целью были сформулированы следующие задачи:

1. Обосновать возможность проведения внепечной обработки алюминиевых расплавов с использованием продувки высокоскоростной струей инертного газа.

2. Разработать технические устройства для осуществления продувки алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса.

3. Экспериментально исследовать и оценить эффективность удаления водорода и неметаллических включений из расплава при проведении внепечной обработки высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса.

4. На примере сплава АК9ч (AJI4) исследовать и оценить влияние высокоскоростной продувки расплава смесью инертного газа и порошка флюса на уровень механических свойств.

5. На примере сплава АК9ч (AJI4) обосновать целесообразность применения комплексной обработки расплава высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса для повышения эффективности процессов рафинирования и модифицирования металла.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Теоретически и экспериментально подверждена возможность и целесообразность обработки алюминиевых расплавов продувкой высокоскоростной струей инертного газа с флюсом в промышленных условиях. На основе математического моделирования процесса продувки в ковшах путем введения в расплав через погруженную трубку высокоскоростной струи инертного газа, установлены закономерности перемешивания расплава, его дегазации, оценены рациональные параметры процесса.

2. Предложен механизм одновременной дегазации, рафинирования и модифицирования алюминиевых расплавов посредством высокоскоростной продувки расплава струей инертного газа с вдуванием в нее универсального рафинирующе-модифицирующего флюса. Высокая эффективность удаления водорода обусловлена: во-первых, удалением из расплава оксидных включений и связанного с ними водорода; во-вторых, взаимодействием фторидов, содержащихся во флюсе, с оксидной пленкой, расположенной на поверхности пузырька инертного газа, что облегчает переход водорода через границу раздела расплав — инертный газ; в-третьих, увеличением коэффициента массопереноса водорода за счет высокой скорости пузырька инертного газа. Эффективность модифицирования обусловлена увеличением поверхности контакта металл-флюс за счет введения в расплав порошка флюса и последующего интенсивного газового перемешивания, обеспечивающего равномерное распределение модификатора во всем объеме расплава.

3. Показано, что комплексная обработка расплава высокоскоростной струей инертного газа и универсального рафинирующе - модифицирующего флюса обеспечивает получение наибольшего эффекта рафинирования и модифицирования по отношению к таким способам внепечной обработки, как флюсовое рафинирование, обработка расплава препаратом «Дегазер» и последующая обработка флюсом, продувка аргоном после введения в расплав жидкого флюса, продувка аргоном металла, находящегося под слоем жидкого флюса. Введение в высокоскоростную струю инертного газа дисперсного порошка флюса позволяет повысить эффективность использования инертного газа, с ~10-30 % до 90 %. При этом эффективность приближается к значениям, достигаемым на установках газового рафинирования с вращающимся ротором.

4. Установлено, что применение предложенного способа рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов посредством высокоскоростной продувки смесью инертного газа и порошка рафинирующе-модифицирующего флюса позволяет существенно повысить прочностные и пластические характеристики изделий относительно свойств изделий, полученных после внепечной обработки расплава по другим вариантам.

Практическое значение диссертации заключается в следующем:

1. Разработаны технологические рекомендации и предложена схема технического устройства для проведения продувки алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа и газо-флюсовой смесью.

2. Определены рациональные параметры рафинирования при комплексной обработке расплава методом высокоскоростной продувки газо-флюсовой смесью (расход аргона 0,0424 м /мин через канал сечением ~1,5 мм; расход флюса 1 кг/т; время продувки 5 мин). При поддержании рациональных параметров процесса достигается стабильное снижение газонасыщенности с ~0,6 см /100г до ~0,16 см /100г.

3. Установлено, что комплексная обработка расплава газо-флюсовой смесью, позволяет снизить дефектность отливок типа головки блока дизельного двигателя по газоусадочной пористости с 12,0 до 2,0% (по результатам гидроиспытаний). При этом, на корпусных отливках с массой до 130 кг, получаемых в разовых песчаных формах, применение комплексной обработки расплава позволяет существенно снизить балл пористости (второй балл пористости вместо пятого на 50% площади сечения отливки).

4. Обработка алюминиевых расплавов высокосткоростнойструей инертного газа с вдуванием в нее порошка флюса приводит к смнижению загрязненности металла оксидными пленами в 30-50 раз и поэтому может быть эффективным способом борьбы с расслоениями в деформируемых алюминиевых сплавах.

5. Установлено существенное повышение механических свойств изделий после проведения комплексной обработки расплава с применением высокоскоростной продувки газо-флюсовой смесью относительно изделий, изготовленных после обработки расплава по другим вариантам, таким как флюсовое рафинирование, обработка препаратом «Дегазер», продувка аргоном и т.д.

Практическое значение работы подтверждено актом Каширского завода «Центролит».

Апробация работы произведена на на Международной молодежной научной конференции XXVII Гагаринские чтения 2001 г, МАТИ-РГТУ, Россия и на X международной конференции «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» IIAPS-10 2001 г, Тула, Россия.

Общие выводы

1. На основе результатов предварительного математического моделирования и последующего проведения серии промышленных экспериментов показана возможность и целесообразность проведения комплексной обработки алюминиевого расплава высокоскоростной струей инертного газа с одновременным вдуванием порошка флюса, позволяющей производить одновременное рафинирование и модифицирование расплава.

2. Разработано устройство для проведения обработки расплава высокоскоростной струей инертного газа и флюса. Даны технологические рекомендации и оценены основные параметры процесса: диаметр канала рубки, через которую осуществляется продувка 1,5 мм, расход газа через трубку -0,0424 м3/мин, расход флюса 1,0—1,5 кг/т; время обработки 5 минут.

3. Показано, что при проведении процесса дегазации высокоскоростной струей инертного газа с вдуванием порошка флюса возможно существенное снижение расхода флюса с-1,0 кг/т до ~0,3 кг/т.

4. На примере сплава АК9ч (AJI4) проведена сравнительная оценка эффективности рафинирования и модифицирования расплава после обработки по различным вариантам. Экспериментально доказано, что наибольшая эффективность процесса рафинирования достигается в случае проведения комплексной обработки расплава посредством вдувания газо-флюсовой смеси. Применение данного способа позволяет получать изделия с более тонкой равномерно модифицированной структурой и существенно снижает количество включений и пор.

5. Показано, что введение порошка универсального рафинирующе-модифицирующего флюса в струю газа позволяет повысить коэффициент использования инертного газа (rj, %) с -10-30% до ~90%, что сопоставимо со значениями, достигаемыми на установках рафинирования с вращающимся ротором. При этом, достигаются стабильно низкие значения газосодержания.

6. Анализ механизма флюсового рафинирования показал, что обработка расплава в высокоскоростном режиме продувки обеспечивает максимальную эффективность процесса, за счет улучшения условий для агрегации включений (в том числе и водорода) частицами флюса и пузырьками рафинирующего газа. При этом эффективность удаления водорода обусловлена также, увеличением коэффициента массопереноса и увеличением времени нахождения рафинирующего газа в объеме металла (за счет сильного перемешивания).

Оценена роль флюса в механизме рафинирования сплава при вдувании порошка флюса в струе аргона. Суть механизма рафинирования заключается в обволакивании флюсом поверхности пузырька, разрушении поверхностной оксидной пленки и облегчении тем самым процессов выхода водорода из металла и агрегации твердых неметаллических включений.

7. Показана целесообразность введения флюса в расплав именно в струе рафинирующего газа, при этом обеспечиваются наилучшие условия рафинирования.

8. Обработка алюминиевых расплавов высокоскоростной струей инертного газа с вдуванием в нее порошка флюса приводит к снижению загрязненности металла оксидными

У "У Л Л пленами в 30 и более раз (с ~0,28 мм /см до ~0,009 мм /см ) и поэтому может быть эффективным способом борьбы с расслоениями в деформируемых алюминиевых сплавах.

9. Экспериментально установлено существенное повышение жидкотекучести сплава АК9ч (AJ14) после проведения внепечной обработки расплава смесью инертного газа с флюсом. Этот эффект обусловлен, главным образом, уменьшением интервала кристаллизации сплава из-за повышения его однородности по химическому составу и снижением количества неметаллических включений.

10. На примере сплава АК9ч (AJ14) изучено влияние различных способов внепечной обработки расплава на механические, технологические и служебные свойства изделий. Установлено, что наиболее высокие и стабильные результаты достигаются при проведении обработки расплава смесью инертного газа и порошка флюса.

11. Установлено, наличие зависимости микротвердости зон твердого раствора и эвтектики сплава АК9ч (AJI4) от метода обработки. Показано, что предпочтительной для эксплуатационной надежности является структура, обеспечивающая минимальную разницу между микротвердостью зон твердого раствора и эвтектики, что достигается при обработке расплава высокоскоростной струей инертного газа с порошком универсального флюса (вариант 4). На основании данных о микротвердости структурных составляющих при различных температурах сделан вывод о целесообразности применения сплавов, обработанных по варианту 4, при повышенных температурах.

12. Установлено, что сплавы обработанные по вариантам 1 и 4 (флюсовое рафинирование и продувка газо-флюсовой смесью) имеют одинаковые значения средней локальной деформации, но разный характер распределения локальной деформации в объеме металла. Низкие пластические характеристики сплавов, прошедших обычную флюсосвую обработку, обусловлены наличием зон с низкой локальной деформацией (1-2%), что является характерным для данного вида обработки. У сплавов, обработанных газофлюсовой смесью, нижний порог локальной деформации несколько выше, и находится в пределах 3-4%, что соответствует результатам, получаемым на практике и обеспечивает более высокие пластические свойства.

13. В результате исследований установлено, что качество и эксплуатационная надежность изделий определяются не столько на этапе подготовки сплава, сколько на этапе его обработки и именно обработка определяет будущие свойства изделий. Обработка расплава высокоскоростной струей инертного газа и порошка флюса обеспечивающая максимальную однородность структуры, отсутствие включений и дефектов позволяет объективно получать более высокие свойства изделий по отношению к другим методам обработки.

14. Практические рекомендации по работе использованы при изготовлении ответственных фасонных отливок из сплава АК9Ч (AJI4) на Каширском заводе «Центролит»

1. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах. Том II-3 под редакцией Фридляндера И.Н. М.: Машиностроение, 2001, с 204-264.

2. Промышленные алюминиевые сплавы. Белов А.Ф., Добаткин В.И., Квасов Ф.И. и др. М.: Металлургия, 1984, с. 528

3. Г.С. Макаров. Рафинирование алюминиевых сплавов газами. М.: Металлургия 1983, 118 с.

4. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. А.В. Курдюмов, С.В. Инкин, B.C. Чулков, Н.И. Графас М.: Металлургия, 1980 с 68-149

5. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах В.И. Добаткин, P.M. Габидулин, Б.А. Колачев, Г.С. Макаров, М.: Металлургия, 1976, 263 с.

6. Вакуумирование алюминиевых сплавов. Альтман М.Б., Глотов Е.Б., Засыпкин В.А. И др. М.: Металлургия, 1977,240 с.

7. Кулагина К.Н. Цветное литье. М.: Машгиз, 1954, с 21-37

8. Спасский А.Г., Клягина Н.С. Литейное производство. 1959, № 4 с 30-32

9. Иванов В.П., Спасский А.Г. Влияние окислов алюминия на процессы газонасыщения и газовыделения в алюминиевых сплавах. Литейное производство, 1963 № 1 с. 26-28

10. Арбузова Л.А., Соловецкая К.И., Рубинштейн A.M., Кунин Л.Л. и др Изв. АН СССР, серия химия 1971, № 1, с. 169-171

11. Пименов Ю.П. О характере взаимодействия алюминия с водородом. Технология легких сплавов. 1969, № 2, с. 66-70

12. Газы в легких металлах. М.: Металлургия, 1970, с 67 (Труды МАТИ, № 71)

13. Колачев Б.А. М. Водородная хрупкость цветных металлов.: Металлургия, 1966, 256 с.

14. Колачев Б.А. Водородная хрупкость алюминиевых сплавов и методы ее предупреждения. Технология легких сплавов. 1994, № 5-6, с 19-28

15. Chek Xiao Guang, Engler Siegtried. Einflus des wasserstoff anf porositat Al-Si and Al-Mg legirungen. Giesserei, 1990, v. 78, № 19, c. 679-684.

16. Д.Ф. Чернегара, О. M. Бялик. Водород в литейных алюминиевых сплавах. Киев, Техника, 1972, с. 145

17. Пименов Ю.П., Деменков А.И., Расшивалкина A.M. Изучение влияния окиси алюминия на взаимодействие жидкого алюминия с водородом. Технология легких сплавов 1973, № 5, с 83-86

18. Иванов В.П. Литейное производство, 1967 № 6 с. 31-32

19. Легкие сплавы и методы их обработки, М.: Наука, 1968, с 304

20. Альтман М.Б. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1972, с 152

21. Хохлев В.М. Производство литейных алюмининево-кремниевых сплавов. М.: Металлургия, 1980

22. Csak J., Szabo L., Vorsatz В., Zemplen P. Neue Hutte, 1973, Bd 18 № 10 s 623-627

23. Пименов Ю.П., Деменков А.И. Технология легких сплавов. 1972, № 6, с 33-37

24. Бурцев В.Т. Десорбция газа из жидкого металла в вакууме., М.: Металлургия, 1987, 233 с.

25. Филипов Е.С. Известия вузов. Черная металлургия. 1973, № 7 с 122-128

26. Литейные алюминиевые сплавы. Альтман М.Б., Стромская Н.П., Байков Т.И. М.: Оборонгиз, 1961, с 144-149

27. Литейные алюминиевые сплавы. Стромская Н.П., Смирнова Т.И., Лактионова Л.И. М.: Оборонгиз, 1963, с 55-172

28. Внепечное рафинирование металлов в газлифтах. С.П. Ефименко, В.И. Мачикин, Н.Т. Лифенко. М.: Металлургия, 1986 с. 60-132

29. Плавка алюминиевых сплавов. Постников Н.С., Мельников А.В., Лебедев В.М. М.: Металлурги, 1971, с 152.

30. Шевелев В.М., Бердников В.И. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1971, № 10, с 48-53

31. Стрельцов Ф.Н., Лейбов Ю.М. Физика и химия обработки металлов. 1973, № 1, с 154-157

32. Алюминиевые сплавы. Справочник. М.: Металлургия, 1979, 679 с.

33. Плавка и литье алюминиевых сплавов. Альтман М.Б., Андреев А.Д., Балахонцев Г.А. и др. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983, 752 с.

34. Talbot D.E. Effects of hydrogen in aluminium, magnesium, copper and their alloys. Int. Met. Review, 1975, v. 20, p. 166-184.

35. H.A. Фукс. Механика аэрозолей., M.; АН СССР, 1955, с. 351.

36. Алексеев А.Л., Куманин И.Б., Курдюмов А.В. Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1968, № 1,с. 155-159.

37. Клягина Н.С., Спасский А.Г. Литейное производство. 1959 № 4, с. 27-29

38. Гудченко А.П. Научные труды (МАТИ). № 56 М.: МАТИ, 1963, с. 28

39. Бондарев Б.И., Швецов И.В., Суслов Л.Г. Цветные металлы. 1977, № 6, с 54-56

40. Lossack Е. Erzmetall, 1980 Bd 33 № 10 s 494-497

41. Рафинирование алюминиевых сплавов. Микуляк О.П., Гудкевич В.М., Радзиховский В.А. М.: Цветметинформация, 1972, 59 с.

42. Плавка и затвердевание сплавов цветных металлов. Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Бахтиаров Р.А. М.: Металлургия, 1968, 228 с.

43. Сплавы алюминия с кремнием. Строганов Г.Б., Ротенберг В.А., Гершман Г.Б. М.: Металлургия, 1977,271 с.

44. Foundry. Kissling R.I., Wallase I.E. 1963, v. 91, № 3, p. 73-81

45. Foundry. Galligan W.L., 1962, v.90, № 3, p. 168

46. Фундатор В.И., Леви Л.И., Серебряков B.B. и др. Литейное производство. 1976, № 11, с.1-3

47. Коршунов Б.Г. Диаграммы плавкости хлоридных систем., Л.: Химия, 1972, 384 с.

48. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. Т1. Под ред. Воскресенской Н.К., Изд-во АН СССР, 1961, 845 с.

49. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей. Т2. Под ред. Воскресенской Н.К., Изд-во АН СССР, 1961, 585 с.

50. Aluminium. Jenks J.H., 1964, Bd 40, № 6, s. 356-359

51. Делимарский Ю.К., Чернов Р.В., Голов А.Г. и др. Авт. Свид. №350848. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1972, № 27, с. 89

52. Z. Metallkunde. Schneider A., Schmidt W. 1951, Bd 42, № 2, s. 43-54

53. Бондаренко H.B. Физическая химия и электрохимия расплавленных солей и шлаков. Ч 1. Киев, Наукова думка, 1969, с. 227-286

54. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. М.: Металлургия, 1971, 560 с.

55. Физическая химия расплавленных солей. Беляев А.И., Жемчужина Е.А., Фирсанова Л.А. М.: Металлургиздат, 1957, с 360.

56. Курдюмов А.В., Григорьев Г.А., Инкин С.В. и др. Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1974, № 4, с. 45-50.

57. Ботон М. Высший химико-технологический институт. София. 1968, т. 15, № 3, с.269-280

58. Немченко В.И., Попель С.И. Известия вузов. Черная металлуригя. № 10, 1972, с. 8-13

59. Физико-химические исследования металлургических процессов. Вып.1 Хлынов В.В., Сорокин Ю.В., Стратонович В.Н. Свердловск, УПИ, 1973, с. 114.

60. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959, 700 с.

61. Samuel A.M., Samuel F.H. Variens aspects involved in the production of low-hydrogen aluminium castings. J. Matter. Sci. 1992, v. 27, № 24, p. 6533-6563

62. Андреев А.Д., Макаров Г.С. Цветные металлы, 1973, № 7, с 64-66

63. Вакуумирование алюминиевых сплавов. Альтман М.Б., Глотов Е.Б., Засыпкин В.А. И др. М.:Металлуригя, 1977, 240 с.

64. Giesserei. Winterhager Н., Koch М. 1978, Bd 15, № 19, s. 505-510.

65. Цветные металлы. Данилкин В.А., Григорьева А.А., Пименов Ю.П. 1966, № 5, с. 83-85

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

67. Боом Е.А. Природа модифицирования сплавов типа силумин., М.: Металлургия, 1972, 367 с.

68. Современные цветные сплавы и прогрессивные методы литья. М.: МДНТП, 1974, 200 с.

69. Гудченко А.П., Залинова И.М. Литейное производство. 1972, № 12, с. 30.

70. Альтман М.Б. Структура и свойства легких сплавов. М.: Наука, 1971, с. 105

71. Смителлс К. Газы и металлы. М.: Металлургиздат. 1940, 240 с.

72. Технология, организация и механизация литейного производства. Курдюмов А.В., Махно А.А. М.: НИИинформтяжмаш, № 6, 1975, с 16-20.

73. Влияние стронция на структуру и наводораживание алюминиево-кремниевых сплавов. Янева С., Соянова Л., Стойчев Н. и др. Материалы и технологии., 1991, № 17, с. 14-21.

74. Технология заготовительных производств. Машиностроение. Энициклопедия в сорока томах. Том III-2 под редакцией Фролова К.В. М.Машиностроение, 1996, с 399-406.

75. Аргон в металлургии. Пер. с немецкого. М.: Металлургия, 1971, 120 с.

76. Инертные газы. Фастовский В.Г, Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. М.: Атомиздат, 1972, 352 с.

77. Leconte G.B., Buxmann К. Aluminium (BRD), 1979, Bd 55, № 5, s. 329-331

78. Файнштейн С.Я. Жидкий хлор. М.: Химия, 1972, с. 168

79. Гудченко А.П. Образование газовой пористости в отливках из алюминиевых сплавов. Вопросы литейного производства. Труды МАТИ, № 49, М.: Оборонгиз, 1961, с. 120-137

80. Гудченко А.П. Леонтьев A.M. Определение содержания водорода в алюминиевых сплавах методом вакуумной экстракции. Вопросы литейного производства. Труды МАТИ, № 49, М.: Оборонгиз, 1961, с. 110-120.

81. Гудченко А.П. Вопросы технологии литейного производства. Труды МАТИ, № 56, М.: Оборонгиз, 1963, с. 28-44

82. Металлургия сваркиплавлением алюминиевых сплавов. Никифоров Г.Д., М.: Машиностроение, 1972, 264 с.

83. Лозинский М.Г. Высокотемпературная металлография. Лозинский М.Г., М.: Матгиз, 1956

84. Барсукова З.С., Иванова И.Д., В кн. Минеральное сырье. М.: Недра, 1970, с 1921

85. Установка ИМАШ-5с-63 для изучения микроструктуры металлов и сплавов при нагреве и растяжении в вакууме и в защитных средах. ОНТИ, Лозинский М.Г. Перцевский Н.З., 1960

86. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Физические методы исследования материалов. Справочник под ред. Туманова А.Т. М.: Машиностроение, 1971, 554 с.

87. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостных систем., М.: Госэнергоиздат, 1958, с. 232

88. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах. Мамаев В.А., Одишария Г.Э., Семенов Н.И., М.: Недра, 1969, с.208

89. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения., М.: Мир, 1972, с.440.

90. Хьюитг Дж., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения., М.: Энергия, 1974, с. 408.

91. Гогин В.Б. Влияние методов введения нейтрального газа в расплав на эффект дегазации. Технология легких сплавов. 1972, № 3, с. 27-30

92. Засыпкин В.А., Грушко О.Е., Винокуров Н.Д., Авт. Свид № 875312 Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1977, № 37, с 80

93. Андреев А.Д., Макаров Г.С., Гогин В.Б. Анализ некоторых закономерностей процесса дегазации расплава при продувке его инертным газом. Металловедение сплавов легких металлов. 1970, М.: Наука, с. 72-86

94. Короткое В.Г. Рафинировангие литейных алюминиевых сплавов. М.: Машгиз, 1963,126

95. Рафинирование и литье первичного алюминия. А.П. Беляев, М.Б. Гохштейн, С.Е. Мараев, М.: Металлургия, 1966, 76 с.

96. Постников Н.С., Черкасов В.В. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973, 224 с.

97. Плавка и литье легких сплавов. М.Б. Альтман, А.А. Лебедев, М.В. Чухров, М.: металлургия, 1969.

98. Голгер Ю.А., Русанов А.И., Классен В.И. ДАН СССР, 1968, т 179, № 3, с 617620.

99. Белявский B.C. Разработка методов определения термодинамических и кинетических характеристик смачивания в системе металл-флюс-включение в связи с задачами флюсового рафинирования алюминиевых сплавов. Автореферат канд. дис. М., 1974

100. Н.И. Графас, А.И. Беляев. Известия вузов. Цветная металлургия. № 4, 1959, с. 72-82.

101. А.Д. Герасимов, А.И. Беляев. Известия вузов. Цветная металлургия. № 5, 1958, с. 50-61.

102. Жемчужина, JI.A., Беляев А.И. Физическая химия расплавленных солей и шлаков. М.: Металлургия, 1962, с. 207-214.

103. Физико-химические основы металлургических процессов. Попель С.И., Хлынов В.В., Дерябин А.А. М.: Наука, 1973, с. 102-111

104. Астарита Дж. Массопередача с химической реакцией. Пер. с английского. Ленинград, Химия, 1971, 224 с.

105. Kumar R. Light metall age. 1978, v. 36, № 11-12, p. 5-14

106. Denyer G.D. Revue de metallurgi. 1962, № 10, p. 857-862

107. Botor J., Palut H. Prace institute metali niezelaznych. 1976, t. 5, № 3, s. 131-138

108. Ю.И. Уточкин, Ю.А. Минаев, В.А. Григорян. Известия вузов. Черная металлуригя. № 4,1974, с. 73

109. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. 1973, М.: Металлургия, 640 с