автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Получение литейного композиционного материала на основе алюминия, упрочненного дисперсными частицами

На правах рукописи

Черепанов Александр Иванович

ПОЛУЧЕНИЕ ЛИТЕЙНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ, УПРОЧНЕННОГО ДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ

05.16.04 - литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования РФ «Красноярская государственная академия цветных металлов и золота»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Оборин Лев Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Крушенко Генрих Гаврилович кандидат технических наук, доцент Усков Игорь Васильевич

Ведущая организация: ФГУП «Красноярский

машиностроительный завод»

Защита состоится « 28 » июня 2004 г. в 14 часоввауд. 102®^.к. на заседании диссертационного совета Д 212.095.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования РФ «Красноярская государственная академия цветных металлов и золота» по адресу: 660025, г. Красноярск, пр. Красноярский рабочий, 95.

Тел. (3912) 345183, факс (3912) 34-63-11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «КГАЦМиЗ». Автореферат разослан мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

А.Л. Роднянская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Создание новых конструкционных материалов напрямую зависит от разработок технологий их изготовления. В этой связи большое внимание привлекают к себе литейные композиционные материалы (ЛКМ) на основе алюминия, упрочненного различными дисперсными частицами: карбидами, нитридами, оксидами и др. Введение в алюминиевую матрицу дисперсных частиц упрочняющей фазы в виде оксидов алюминия и кремния позволяет повысить ее прочностные и жесткостные характеристики. Известны исследования ряда авторов по созданию ЛКМ путем введения в состав алюминиевых сплавов дисперсных частиц упрочняющей фазы в виде оксидов и карбидов различных элементов. Однако в этих исследованиях отсутствует достаточная информация по получению ЛКМ и технологиям их изготовления с повышенным содержанием (более 3-5 %) дисперсных частиц оксидов кремния и алюминия.

Актуальность создания новых конструкционных материалов вызвана истощением запасов дорогостоящих легирующих элементов, применяемых в производстве сплавов. Все это подтверждает целесообразность проведения работ по созданию ЛКМ, которые позволят получать отливки с минимальной последующей механической обработкой, высокими удельной прочностью, жесткостью, технико-экономическими показателями, низкими температурным коэффициентом линейного расширения, линейной усадкой и др.

Цель работы заключается в получении литейного композиционного материала на основе алюминия, упрочненного дисперсными частицами.

Для достижения указанной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить влияние состава и технологических факторов на механические свойства литейных композиционных материалов.

2. Изучить взаимодействие фаз на границе их раздела, влияющее на свойства литейных композиционных материалов.

3. Определить влияние состава на термические свойства ЛКМ (линейную усадку, линейный коэффициент температурного расширения).

Научная новизна работы состоит в следук

1. Выявлена зависимость удельной межфазной поверхности от размера и содержания частиц и ее влияние на прочность ЛКМ. Удельная межфазная поверхность возрастает по степенной зависимости при уменьшении размера частиц с 500 до 50 мкм. Установлено, что прочность ЛКМ возрастает при увеличении межфазной поверхности в системах

2. Предложена модель взаимодействия жидкой и твердой фаз типа А1-МеО, А1-Ме, Мв10-Ме20 на межфазной границе. Данная модель взаимодействия заключается в том, что на границе раздела фаз происходят процессы адсорбции и хемосорбции, переходящие в химическую или механическую связь, обеспечивающие все многообразие структурных превращений, протекающих в системах Мс-Мс или Ме-МеО. Термодинамические расчеты подтвердили реальность реакционной диффузии в системе Al-SiO2, способствующей получению ЛКМ системы Л^ь^й^

3. Получены экспериментальные данные по свойствам ЛКМ, которые показывают, что повышение температуры совмещения фаз до 1473 К, снижение размера частиц с 500 до 50 мкм, увеличение содержания частиц до 30 % повышают свойства матрицы в 2-5 раз.

4. Разработаны аналитические методы расчета литейной усадки, температурного коэффициента линейного расширения в зависимости от содержания, размера и физических свойств материалов; получено их экспериментальное подтверждение и разработано программное обеспечение расчета ТКЛР.

Практическая значимость работы. Результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на свойства ЛКМ позволили разработать технологический процесс изготовления отливок из ЛКМ. Предложенные методы расчета позволяют прогнозировать физико-механические свойства ЛКМ на стадии проектирования новых деталей машин. На специальной установке моделировали процессы взаимодействия на границе раздела фаз, это позволило: оценить силу сцепления матрицы и упрочнитсля в ЛКМ; объяснить влияние технологических факторов (температуры получения ЛКМ, скорости движения частиц в расплаве, временные факторы формирования), что способствовало уточнению параметров технологического процесса.

Реализация результатов работы. Выполненные исследования позволили разработать и опробовать технологический процесс изготовления отливок из ЛКМ, снизить затраты на изготовление, повысить эксплуатационные характеристики и технико-экономические показатели литья на предприятии

ОАО «Сибинстрем». Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре «Композиционные материалы» в ГУЦМиЗ.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на семинаре «Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов», г.Киев, 1990 г.; на Всесоюзной конференции «Проблемы кристаллизации сплавов и компьютерное моделирование», г. Ижевск, 1990 г.; на краевой научно-технической конференции «Состояние технического уровня и тенденции развития литейного производства в Красноярском крае», г. Красноярск, 1990 г.; на второй Всесоюзной школе-семинаре «Взаимосвязь жидкого и твердого металлических состояний», г. Сочи, 1991 г.; на Межрегиональной научно-технической конференции «Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве», г. Хабаровск, 1991 г.; первой и второй Международной конференции «Сибирский международный аэрокосмический салон», г. Красноярск, 2001,2002 гг.; 9-й Всероссийской конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика», г. Красноярск, июнь 2003 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы», г. Красноярск, октябрь 2003 г.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в экспериментальных исследованиях и обработке полученных результатов. Ему принадлежат постановка задач данного исследования, разработка расчетных методов пропюзирования некоторых свойств материалов, обоснование и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость работы.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 19 печатных работах, получено два авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, включает 71 рисунок, 13 таблиц, 13 страниц приложений и библиографию в количестве 148 наименований.

Па защиту выносятся:

1. Результаты влияния основных технологических факторов на свойства ЛКМ.

2. Влияние содержания и размера дисперсных частиц, межфазной границы на свойства ЛКМ.

3. Аналитические методы расчета свойств ЛКМ: коэффициента линейной усадки, температурного коэффициента линейного расширения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, формулируется цель и задачи работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлены обзор и всесторонний анализ имеющихся в литературе результатов исследований, патентной информации (за период 19602003 гг.) по вопросам получения литейного композиционного материала на основе алюминиевых сплавов с использованием в качестве упрочняющей фазы различных дисперсных частиц.

Анализ результатов теоретических исследований многих авторов в этой области позволил установить перспективы создания композиционных материалов указанного типа и деталей из них литейными способами; целесообразность использования в качестве матрицы алюминия и его сплавов; возможность управления физико-механическими и эксплуатационными свойствами путем введения оксидов кремния и алюминия и других материалов; основные проблемы, существующие при создании технолошй изготовления ЛКМ и деталей из них; отсутствие достаточной информации о возможностях создания ЛКМ в широком диапазоне процентного соотношения упрочняющих элементов в виде

оксидов в матрице из алюминиевых сплавов; недостаточная теоретическая проработка физико-химического взаимодействия на границе раздела фаз, определяющих будущие свойства ЛКМ. С учетом изложенного были разработаны цель и задачи исследования.

Во второй главе описаны материалы и методы исследований.

Для получения ЛКМ в заданных технологических параметрах была сконструирована и изготовлена специальная установка. Тигель печи был изготовлен из графита, с внутренними диаметром 60 и высотой 100 мм, а для перемешивания расплава использовался титановый или графитовый импеллер. В качестве алюминиевой матрицы применялся чушковый алюминий марки А-97, который подвергался разделке на цилиндрические образцы диаметром 35 мм и высотой 50 мм. Для введения в расплав матрицы использовались частицы кварц молотый пылевидный, частицы А12О3, чугунная дробь, порошок никеля различного гранулометрического состава. Частицы перед введением в расплав матрицы подвергались термической и механической активации. Термическая активация заключалась в нагреве частиц в печи до температуры 1000 °С. Механическая активация проводилась в цилиндрическом стальном сосуде методом перемешивания титановым импеллером в течение 5 мин. После нагрева печи до 500 °С в тигель загружали приготовленную навеску алюминия и доводили ее до расплавления, затем подготовленные частицы по желобу подавали на поверхность расплава, после чего включался механизм перемешивания. Для замера температуры кокиля и расплава применялись термопары типа ХА или ВР 5/20 в зависимости от предела измерений температуры, а также регистрирующий прибор ПП-63. Для записи температуры применялся электронный потенциометр КСП-4. По окончании перемешивания расплав заливали в цилиндрические образцы диаметром 15 мм и высотой 120 мм. Кокиль для заливки образцов предварительно красили разделительной огнеупорной краской, сушили при температуре 150-200 °С в течение 30 мин, нагревали под заливку до температуры 300 °С. Для измерения предела прочности изготавливали образцы по ГОСТ 1497-84, цилиндрические длинные. Расчетная длина образца 1о = 50 мм, диаметр образца ёо =5 мм. Испытательная машина типа /БМ-1000. Твердость измеряли вдавливанием стального шарика (метод Бринелля) по ГОСТ 9012-59. Для ис-

следования микроструктуры ЛКМ применяли металлографический микроскоп \ERTIVAL, образцы готовили по методам, принятым для исследования алюминиевых сплавов. Приведены также различные методы измерения объемной усадки, плотности в твердом состоянии и др. Математическая обработка результатов проводилась по ГОСТ 8.207-76 с вычислением оценки среднего квад-ратического отклонения результатов измерений и доверительной границы случайной погрешности по коэффициенту Стьюдента, при доверительной вероятности 0,95. Грубые погрешности исключались по ГОСТ 11.002-73.

В третьей главе исследовались свойства ЛКМ типа Ме-МеО, Ме^Мег с введением в расплав алюминия дисперсных частиц различ-

ного гранулометрического состава и объема, при различных температурах формирования ЛКМ. На рисунке 1, а приведена зависимость прочности от температуры вмешивания частиц, с механотермической активацией и без нее. Видно, что подготовка частиц механотермической активацией привела к росту прочности на 30 %. Прочность ЛКМ растет с увеличением содержания (рисунок 1, б), но уменьшается с увеличением размера частиц (рисунок 1, г). Рост прочности и твердости с повышением температуры вмешивания можно объяснить тем, что улучшаются условия для создания контакта между матрицей и частицами, легче удаляются адсорбированные и хемосорбированные слои с поверхности частиц. Изменение прочности ЛКМ от размера и содержания частиц, видимо, связано с влиянием межфазной поверхности и усилением ее роли в формировании ЛКМ. На рисунке 1, б представлена зависимость предела прочности ЛКМ системы АЪАЬОз от содержания частиц. С повышением содержания частиц прочность растет линейно. Далее приведены зависимости механических свойств ЛКМ системы АЬБЮг от температуры совмещения матрицы и частиц, их содержания в ЛКМ. С увеличением температуры вмешивания частиц от 800 до 1300 °С прочность возрастает с 80 до 140 МПа. Прочность ЛКМ возрастает линейно с 55 до 230 МПа при увеличении содержания частиц от 0 до 30 %.

в) г)

а, б, в, г - предел прочности, твердость в зависимости от температуры, содержания и размера частиц Рисунок 1 — Влияние различных факторов на свойства ЛКМ типа А1 — А1гОз 10%

На рисунке 2, а приведена фотография микроструктуры образца ЛКМ, полученного при 1173 К. Она соответствует силумину, полученному при совмещении матрицы и частиц БЮг при температуре 1073 К. Очевидно, высокая температура расплава и время взаимодействия (15 мин) способствуют прохождению реакции:

38Ю2 + 4А1 = 38| + 2А1203. О)

Энергия Гиббса ДО = - 510 кДж/моль подтверждает прохождение реакции (1), в результате чего образуется кремний, который образует с алюминием а-твердый

9

раствор и эвтектику, а также диспергированные частицы ЛЬОз. Повышение температуры приводит к росту механических свойств, по-видимому, из-за измельчения структуры а-твердого раствора и эвтектики, а также влияния диспергированных частиц АЬОз на свойства ЛКМ.

Процесс формирования ЛКМ сопряжен с трудным внедрением и распределением в расплаве алюминия частиц оксидов. Поэтому был опробован способ введения частиц БЮг и А^Оз, покрытых слоем никеля. На рисунке 2, б приведены микроструктуры шлифов ЛКМ, полученных введением в расплав алюминия частиц оксидов БЮг, покрытых М, размер частицы до 16 мкм, толщина покрытия 5-8 мкм.

а- х1240,Т=1073К; б-A1-S¡02-N¡(х1240) Рисунок 2 - микроструктура ЛКМ А1-5Юг20%

Для сравнения влияния технологических факторов на свойства ЛКМ различных систем дополнительно провели исследования систем Al-Ni и Al-Fe, что позволило выявить общие закономерности: с ростом температуры формирования ЛКМ повышается прочность, твердость, но снижается пластичность; с увеличением содержания частиц в ЛКМ прочность также увеличивается; с увеличением размера частиц прочность снижается. Возрастание прочности, твердости и снижение относительного удлинения можно предположительно объяснить изменением условий формирования ЛКМ на границе раздела фаз, образованием интерметаллидов.

Для объяснения влияния состава, свойств и распределения дисперсных частиц провели теоретический расчет прочности ЛКМ. В рекомендуемой формуле прочность зависит от среднего расстояния между частицами Ь, которое может определяться различными методами и давать различные результаты. Чтобы объяснить зависимость между объемной долей, средним расстоянием дисперсных частиц и их размером, а также в каких пределах вести исследования свойств ЛКМ, был разработан метод расчета и получена формула

где Ь - среднее расстояние между частицами; V, - объемная доля частиц в ЛКМ; ё—диаметр частиц.

Из формулы (2) определена максимальная объемная доля частиц, равная 0,5, с учетом этого производились расчеты, которые показывают, что при уменьшении размера частиц, при одинаковой объемной доле, расстояние между ними уменьшается. Увеличение объемной доли, при одинаковых размерах частиц, также ведет к уменьшению расстояния между ними. Представленные расчетные зависимости подтверждают характер изменения экспериментальных данных, т.е. прочность ЛКМ зависит от размера и объемной доли частиц. С уменьшением размера частиц прочность возрастает по степенной, а с увеличением их объемной доли - по линейной зависимости.

Расчет внутренних напряжений расчетов показал, что в ЛКМ с частицами АЬОз внутренние напряжения растут с увеличением объемной доли этих частиц, в то время как в ЛКМ с частицами 8102 они уменьшаются. Такое поведение внутренних напряжений следует из различия температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) компонентов ЛКМ. Так, при увеличении доли частиц в ЛКМ составляющая МеО снижает ТКЛР обеих систем, поскольку

но так как то и значения напря-

жений в системе больше, чем в

Для более полного представления влияния состава на прочность ЛКМ рассмотрим прочность двухфазного сплава Ме-МеО. Поскольку в двухфазном

сплаве имеются две твердые фазы, то прочность двухфазного сплава Ме-МеО можно представить в виде двух слагаемых:

а = а,У! + с2У2; (3)

или - прочность и относи-

тельный объем фаз ЛКМ, при этом V) + У2 = 1; индекс 1,2 относится к Me и МеО соответственно.

Рассмотрим прочность в зависимости от содержания частиц в ЛКМ. Она описывается следующими уравнениями:

с А1-А1203-а = 55,5+ 767У или о = 55,5+ У (832,5-55,5), МПа; (4)

система (5)

где переменная V — содержание частиц, или их объемная доля в ЛКМ.

При объемной доле частиц V, равной нулю, прочность 01 в обоих случаях равна от 53,3 до 55,5 МПа, что равно прочности матрицы (алюминия) в литом состоянии. При увеличении объемной доли частиц до 1 по уравнениям (4) и (5) прочность о2 становится равной 832 МПа в системе А1-А120з, а в системе А1-8Ю2 - 564 МПа. Эти данные <г2 сопоставимы с данными прочности частиц соответственно, приведенными в справочной литературе.

Для более полного объяснения зависимости прочности от размера и содержания дисперсных частиц рассмотрим влияние межфазной границы на свойства ЛКМ. Межфазную поверхность можно характеризовать межатомными связями с энергией <р1.2 и расстоянием а].2.. В фазах можно рассматривать энергии взаимодействия и межатомные расстояния . Поскольку из жидко-твердой смеси Ме-МеО при затвердевании образуются две разнородные фазы 1 и 2, то энергетически компоненты Ме-Ме и МеО-МеО могут быть связаны или прочнее, чем Ме-МеО, или слабее. Допустим, что межфазная граница имеет свою прочность и объем Тогда прочность двухфазного сплава Ме-МеО можно представить в виде трех слагаемых:

ст = а!У, +а2У2+о5У5; (6)

где с - прочность и относительный объем фаз ЛКМ, при этом V! + У2 + Ув = 1; индекс 1,2^ относится к Me, МеО и межфазной поверхности соответственно.

Чтобы количественно и качественно оценить степень влияния межфазных границ в ЛКМ типа Al-AbQj, AI-SÍO2, Al-Fe, Al-Ni н других, сопоставили проч-вбстмт ЛКМ с удельной ыежфазноЯ поверхностью SyjjTSya = S/V, где S -общая поверхность частиц в ЛКМ, V - объем ЛКМ. Удельная межфазная поверхность зависит от размера частиц и их количества. На рисунке 3, а показана зависимость удельной межфазной поверхности от размера частиц, при объемной доле частиц которая описана степенной зависимостью На ри-

сунке 3, б сопоставлены экспериментальные данные прочности ЛКМ и рассчитанной удельной межфазной поверхности. Как видно из рисунка 3, б, прочность возрастает с ростом удельной межфазной поверхности в случае ЛКМ системы AI-AliOj и почти не изменяется в системе Al-Fe.

а)

б)

а - взаимосвязь удельной межфазной поверхности !5уд=8/У от размера частиц d, при объемной доле частиц V=0,l; б - взаимосвязь прочности и удельной межфазной поверхности ЛКМ, при V=0,l.

Рисунок 3 - Взаимосвязь размеров частиц с их удельной межфазной поверхностью и прочностью ЛКМ

Следовательно, при введении частиц А12Оз, БЮг, ЭД имеют место условия, при которых фи > Фм, что приводит к повышению прочности межфазной гра-

ницы и как следствие - к росту прочности ЛКМ, т.е. межфазная граница в системе ЛЬА^Оэ увеличивает общую прочность ЛКМ. Аналогичное происходит в системах AI-SÍO2, Al'Ni. Но при введении частиц Fe увеличение межфазной поверхности не приводит к росту прочности в системе Al-Fe, значит, «рьг ~ <j>i-i.

Таким образом, установлена корреляция прочности с межфазной поверхностью, что позволяет объяснить уровень механических свойств ЛКМ; т.е., изменяя межфазную границу путем увеличения или уменьшения объемной доли и размера частиц, можно изменять свойства ЛКМ в нужном направлении; в системах межфазная поверхность повышает прочность ЛКМ, а в системе Al-Fe практически не влияет. Приведено уравнение взаимосвязи удельной межфазной поверхности от размера частиц.

В четвертой главе рассматривается модель взаимодействия материалов матрицы и упрочнителя. Для оценки количественного влияния подводимой энергии на прочность сцепления материалов в зоне их взаимодействия была разработана установка, позволяющая создавать различные условия в зоне контакта между жидкой фазой матрицы и твердой фазой дисперсных частиц (сила давления сближения между материалами, температура, давление окружающей среды, скорость сближения, время). В качестве модельных материалов жидких частиц использовали алюминий, а в качестве подложки, на которую бросали частицы, - окисленный сплав АМГ-6. Прочность сцепления измеряли с помощью масок методом прямого отрыва закристаллизованной металлической частицы на подложке. Результаты влияния подводимой энергии на прочность сцепления приведены на рисунке 4. В рассматриваемом случае физический контакт должен возникнуть на этапе растекания жидкой капли по подложке, когда действуют импульсное и напорное давления, являющиеся источником возникновения в контактной зоне соответствующих напряжений: Р = Ри + Рн. Металлографические и фрактографические исследования показывают, что процесс взаимодействия происходит в основном по кольцевым (светлым) зонам вокруг центральной области капли (рисунок 4, а). На поверхности темных кольцевых зон происходит скопление разрушенных поверхностных слоев сдвиговыми напряжениями за счет импульсного давления, что обусловливает отсутствие физического контакта и соответственно процессов взаимодействия.

IV-т*-'. -'"«V,.":

а)

в) г)

а - фрактографический снимок после отрыва частицы от подложки (х100);

б — влияние температуры материала матрицы на прочность сцепления при V=10 м/с; в - влияние давления в камере метания на прочность сцепления частиц;

г - влияние промежутка времени, между подготовкой подложки и метанием частицы, на прочность сцепления, при

Рисунок 4 - Взаимодействие жидких частиц алюминия с подложкой из АМГ-6.

Как видно из рисунка 4, сила сцепления двух фаз зависит от температуры металла матрицы, кинетической энергии совмещения (скорости полета капли), давления окружающей среды, промежутка времени между подготовкой поверхности подложки и взаимодействием. Дисперсные частицы могут быть упрочняющей фазой только при высокой межфазной адгезии. Прочность сцепления Ста, взаимодействующих материалов можно представить как:

СТсц = К( (Тхнм » ^ме! » С^вак-дер-ваальсв )>

где Охи,; Стне*; Ствав-дчьваальса-силы связи химического и механического взаимодействий, силы Ван-дер-Ваальса. Максимально возможная прочность сцепления Стмах достигается в том случае, когда подводимая энергия ипод при создании ЛКМ будет достаточной для взаимодействия материалов в зоне контакта, т.е. ипод ю ию. Энергия взаимодействия им, необходимая для образования химического взаимодействия, должна состоять из энергии, затрачиваемой на сближение атомов соединяемых материалов до их физического контакта ифЮ, и энергии активации процесса разрушения связей для атомов материалов матрицы и упрочнителя, т.е.

им=ифВ1+и..

-'м «-'фю

Подводимая энергия в процессе создания КМ в основном состоит из механической и тепловой энергии материалов матрицы и упрочнителя, а также электрической энергии в зоне взаимодействия т.е.

ипоя=им„+и„п+им

Исходя из теоретических представлений процессов, происходящих в зоне контакта материалов алюминиевой матрицы и дисперсных частиц, полученных экспериментальных результатов на моделирующей установке и зависимостей прочности от различных технологических факторов, описанных уравнениями: <т(г) = 0,046""Мх; о-(/) = 29,Ях'"-3; а(у)=0,31х°76и др., прочность сцепления за счет сил химического взаимодействия может быть представлена следующей зависимостью:

ст,им=стм.1 ехр

НЬ)

(7)

где (Тмах — предел прочности наименее прочного материала композиции. Оценочные расчеты энергии Гиббса AGT показали возможность образования химических связей как в интерметаллидах, так и между оксидами.

Модель взаимодействия матрицы алюминия и оксида металла может быть представлена следующими уравнениями:

Ме' + МеиО = Ме'О + Ме"; Ме'О + Ме"0 = Ме'О х Ме"0; Ме' + Ме" = Ме х Мс".

Представленная модель зависимости прочности сцепления за счет сил химического взаимодействия может быть использована для прогнозирования результата в производстве ЛКМ.

Отдельно рассмотрены типы связей, которые возникают в процессе формирования ЛКМ. Исследования и термодинамические расчеты показывают возможность образования механической и химической связей.

Исходя из вышеизложенного, можно объяснить повышение прочности ЛКМ с увеличением температуры его формирования. Увеличение подводимой энергии ипод (тепловой и механической) увеличивает прочность сцепления (7). В модельном эксперименте это можно сравнить с зависимостью прочности сцепления от скорости соударения жидкой капли алюминия с окисленной поверхностью подложки из АМГ-6 и температуры капли. Повышение прочности ЛКМ при активации частиц МеО связано с разрушением поверхностных слоев дисперсных частиц, покрытых адсорбированными и хемосорбированными слоями молекул. В модельном эксперименте это связывается с промежутком времени между подготовкой поверхности и началом взаимодействия. Чем меньше этот промежуток, тем меньшее взаимодействие с окружающей атмосферой, тем выше сила сцепления матрицы с частицей.

В главе 5 представлены исследования термических свойств литейных композиционных материалов, в частности линейной усадки и температурного коэффициента линейного расширения. В производстве реальных отливок наиболее часто встречается затрудненная усадка отливок. При литье алюминиевых сплавов большое распространение имеет литье в металлическую форму (кокиль) с жестким чугунным или стальным стержнем. Поэтому усадка и конеч-

ный размер отливки определяются термическими свойствами стержня и отливки. При условии отсутствия или минимального предусадочного расширения, которым можно пренебречь, рассчитали изменение размеров кокиля и отливки при охлаждении и получили:

~^29^cm

(8)

1 """ 1-а^А^'

здесь К - коэффициент усадки; - размер стержня и отливки при

Т=298 К; Ост, Ост - ТКЛР стержня и отливки; АТсг, ДТОТ - температурный интервал охлаждения стержня и отливки до 298 К.

Анализируя формулу (8), видно, что усадка будет изменяться в зависимости от температурного интервала охлаждения кокиля и отливки. Варьируя температуру кокиля и время его разборки, можно повысить точность изготовления отливок.

Приведены результаты эксперимента и расчетов линейной усадки. Для эксперимента выбрана деталь, «обечайка», из сплава АК12. На графике изменения размеров отливки и стержня в процессе охлаждения (рисунок 5) видно, что после заливки кокиля сплавом изменение размера отливки зависит от изменения размера стального стержня. Точка разветвления графиков изменения размеров при охлаждении (около 673 К) соответствует моменту извлечения стержня из отливки. После извлечения стержня отливка изменяет размеры в соответствии с температурой охлаждения и ТКЛР сплава. Для уменьшения влияния затрудненной усадки на образование трещин необходимо применять материалы оснастки (стержня), имеющие ТКЛР, близкие ТКЛР материала отливки. Необходимо уметь создавать такие сплавы для оснастки и прогнозировать их ТКЛР.

Для изучения зависимости ТКЛР от химического состава и температуры, а также анализа возможности разработки метода расчета ТКЛР были изготовлены образцы и измерены ТКЛР сплавов различного химического состава. Из приведенных результатов измерений видно, что ТКЛР является аддитивной характеристикой состава сплава. Обычно ТКЛР определяется экспериментально. Нами предложен физико-химический анализ взаимосвязи ТКЛР сплава со свойствами его компонентов. Для анализа использовали известную формулу для расчета температурного коэффициента объемного расширения вещества:

где V - объем для одного моля вещества, Т - температура.

Путем преобразований получили:

где С|,С2,С, —содержание 1,2,¡-ГО компонента; рьр2»р| -плотность 1,2,¡-ГО компонента; а|,а2,а, - ТКЛР 1,2,¡-го компонента в сплаве.

Таким образом, формула (10) позволяет рассчитать ТКЛР многокомпонентного сплава. На основании этого можно прогнозировать изменение размеров твердых тел различного химического состава в зависимости от температуры при нагреве или охлаждении. Анализ имеющейся информации показал большой разброс значений ТКЛР из различных источников. Поэтому для уточнения были проведены измерения ТКЛР наиболее применяемых металлов в производстве промышленных сплавов, которые вошли в программу расчета ТКЛР на персональном компьютере. Приведены экспериментальные, справочные и расчетные данные температурного коэффициента линейного расширения промышленных алюминиевых сплавов АЛ4, АЛ23-1, АЛ10В, Д16, ЛМгб, Д20, их сравнение показало, что данные по ТКЛР, расчетные и полученные из различных источников, отличаются между собой не более чем на 5 %. Поэтому расчетный метод получения ТКЛР, предложенный в нашей работе, может применяться для изучения и прогнозирования свойств сплавов при нагреве и охлаж-

дении: для расчетов ТКЛР сплавов и ЛКМ, для расчетов линейной усадки, внутренних напряжений и т.п.

В литературе нами не обнаружены данные по линейной усадке отливок из ЛКМ, которые важно знать для получения отливок с необходимой точностью. Поэтому мы экспериментально измерили линейную усадку изучаемых нами ЛКМ, составов А1-А1гОз. Оказалось, что линейная усадка уменьшается с 1,8 до 1,3 % при увеличении содержания дисперсных частиц от 0 до 30 %.

По результатам исследований получена формула, позволяющая рассчитать линейную усадку отливок; определено, что линейная затрудненная усадка зависит от ТКЛР материалов, а также интервала охлаждения отливки и кокиля; получены экспериментальные и расчетные данные по взаимосвязи линейной усадки и содержания частиц в ЛКМ; предложена формула расчета ТКЛР сплава в зависимости от плотности, содержания и ТКЛР входящих в него компонентов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Получен литейный композиционный материал на основе алюминия, упрочненный дисперсными частицами - оксидами кремния и алюминия. Это позволило заменить до 20% алюминия дешевыми оксидами кремния и алюминия.

2. Экспериментально установлено влияние температуры формирования, размера и содержания дисперсных частиц на физико-механические свойства ЛКМ; с увеличением температуры формирования, содержания дисперсных частиц, уменьшением их размера растет прочность ЛКМ. Результаты исследований показывают, что введение дисперсных частиц в матрицу алюминия повышает прочность и твердость ЛКМ в 2-5 раз, снижает температурный коэффициент линейного расширения и внутренние напряжения ЛКМ по сравнению со свойствами матрицы алюминия.

3. Получена зависимость влияния удельной межфазной поверхности на прочность ЛКМ от размера и содержания частиц. Удельная межфазная поверхность возрастает по степенной зависимости при уменьшении размера частиц с 500 мкм до 50 мкм. Установлено, что при увеличении межфазной поверхности

в системах Al-A^Cb, AI-SÍ02, Al-Ni прочность ЛКМ возрастает, а в системе А1-Fe практически не изменяется.

4. Экспериментально и расчетом получены зависимости прочностных свойств ЛКМ от содержания и размера дисперсных частиц; экспериментально и теоретически получены уравнение зависимости прочности ЛКМ от содержания частиц SÍO2, AI2O3, позволяющее рассчитать прочность частиц по измеренной прочности ЛКМ, и уравнение зависимости удельной межфазной поверхности от содержапия и размера частиц.

5. Предложена модель взаимодействия жидкой и твердой фаз типа А1-МеО,

на межфазной границе. Модель взаимодействия заключается в том, что на границе раздела фаз происходят процессы адсорбции и хемо-сорбции, переходящие в химическую или механическую связь, обеспечивающие все многообразие структурных превращений, протекающих в системах Ме-Ме или Ме-МеО. Термодинамические расчеты подтвердили реальность реакционной диффузии в системе способствующей получению ЛКМ системы Al-Si-AI2O3.

6. Разработан теоретический метод расчета температурного коэффициента линейного расширения многокомпонентного сплава в зависимости от свойств компонентов и состава сплава. Он позволяет изучать свойства материалов до проведения экспериментальных исследований, а также применять его при расчетах линейной усадки и при создании новых сплавов. Разработано программное обеспечение расчета температурного коэффициента линейного расширения сплава.

7. Разработан метод расчета литейной усадки отливки, учитывающий изменение свойств материалов кокиля и отливки в температурном интервале охлаждения. Это способствует получению необходимой размерной точности при изготовлении отливки.

8. Показано, что внутренние напряжения в ЛКМ зависят от вида и содержания дисперсных частиц. Обнаружено, что с ростом содержания частиц до 30 % SÍO2 внутренние напряжения в ЛКМ снижаются на 20 %, а в системе А1-AI2O3 они увеличиваются на 6 %.

9. Выполненные исследования позволили разработать технологический процесс и провести производственное опробование изготовления отливок из ЛКМ в условиях ОАО «Сибинстрем». Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Композиционные материалы» ГУЦМиЗ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Перспективы создания литейных композиционных материалов типа А1 -Al203*Si02 / В.В. Стацура, В.В. Леонов, Л.И. Мамина, Л.А. Оборин, А.И. Черепанов // Литейное производство.-2003.-№ 2,- С. 11-12.

2. Пути повышения технико-экономических свойств материалов в производстве летательных аппаратов / Л.А. Оборин, В.В. Стацура, B.C. Биронт, А.И. Черепанов, Ф.Р. Ахметов и др // Материалы Международной конференции САКС (Сибирский международный авиационно-космический салон). - Красноярск 2002,- С. 232.

3. Черепанов А. И. Влияние некоторых технологических параметров плавки и химического состава на свойства сплаваАЛ23-1 / А. И. Черепанов, Л. Л. Шильникова // Актуальные вопросы технологии, совершенствования и модернизации оборудования литейного производства в крае: Тез. докл. 3-й краевой пауч.-практ. конф.- Красноярск: Краевое НТО мапптрома, 1983. - С. 105-106.

4. Черепанов А.И. Применение модификатора длительного действия для силуминов / А.И. Черепанов, Л. А. Оборин, В. Ф. Константинов // Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов. - Киев, 1990.

5. Черепанов А.И. Применение модификатора длительного действия для силуминов / А.И. Черепанов, Л. А. Оборин, В. Ф. Константинов // Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов. - Киев, 1990.

6. Черепанов А. И. Прогноз размеров отливки при литье в кокиль / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин, В. В. Леонов // Состояние технического уровня и тенденции развития литейного производства в Красноярском крае: Материалы краевой пауч.-техн. конф. - Красноярск, 1990. - С. 39-40.

7. Черепанов А. И. Определение величины линейной усадки при литье в кокиль на этапе проектирования технологии / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин,

22

В. В. Леонов // Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов: Материалы семинара. - Киев, 1990.

8. Влияние условий выплавки алюминиевых сплавов на свойства и структуру в жидком и в твердом состояниях / Л. Л. Оборин, А. И. Черепанов, Е. Е. Третьякова, И. Г. Бродова // Взаимосвязь жидкого и твердого металлических состояний: Материалы Второй Всесоюз. школы-семинара / АН СССР. - Сочи, 1991.-С. 127-128.

9. Влияние технологических параметров металлургической подготовки алюминиевых расплавов на процесс кристаллизации, теплофизические свойства, структуру и взаимосвязь в жидком и твердом состоянии / А. И. Черепанов, Г.В. Тягунов, Л. А. Оборин и др. // Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве: Материалы межрегиональной науч.-техн. конф. - Хабаровск, 1991. - С. 36-37.

10. Термовременная обработка жидкого сложнолегированного сплава на основе алюминия и его структура в твердом состоянии / А. И. Черепанов, Е. Е. Третьякова, Л. А. Оборин, и др. // Цветные металлы. - 1992. - № 9. - С. 66-68.

11. Интегрированный пакет программ «Компьютерный помощник технолога-литейщика» / Л. А. Оборин, А. РЬ Черепанов, А. Е. Цветков и др. // Литейное производство. - 1991. - № 12. - С. 17-18.

12. Влияние термовременной обработки жидкой стали 14Х18Н4Г4Л на ее склонность к переохлаждению / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин, Е. Е. Третьякова и др. // Физико-химические основы металлургических процессов: Тез. докл. конф. /ИМЕТ.-М, 1992.

13. А.с. № 1716680 СССР, В 22 Б 27/04. Способ изготовления отливок направленной кристаллизацией / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин и др. (СССР). За-явл. 12.03.90; Опубл. 01.11.91.-4 с.

14. А.с. № 1694352 СССР, В 22 Б 3/24. Способ обработки спеченных материалов / А. И. Черепанов, В. В. Леонов, Л. А. Оборин (СССР). Заявл. 01.02.88; Опубл. 01.08.91.-2 с.

15. Оборин Л. А. Разработка литейного композиционного материала на основе алюминий - оксид / Л. А. Оборин, А. И. Черепанов // Перспективные ма-

териалы, технологии, конструкции, экономика: Материалы всерос. науч.- техн. конф. (Красноярск, июнь 2003). - Вып. 9, ч. 1. - Красноярск, 2003. - С. 21-23.

16. Черепанов А. И. Расчет коэффициента термического расширения сплавов / А. И. Черепанов, В. В. Леонов // Состояние технического уровня и тенденции развития литейного производства в Красноярском крае: Материалы краевой науч.-техн. конф. — Красноярск, 1990. - С. 6-39.

17. Черепанов А. И. Прогнозирование коэффициента термического расширения литейного сплава на стадиях его разработки и применения / А. И. Черепанов, В. В. Леонов, Л. А. Оборин // Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов: Материалы семинара. - Киев, 1990.

18. Основные положения для разработки и производства композиционных материалов / Л. А. Оборин, В. В. Стацура, А. И. Черепанов и др. // Вискозные нити. - 2003. - № 3.- С. 38-42.

19. Условия взаимодействия компонентов в литейных композиционных материалах / Л. А. Оборин, А. И. Черепанов, Л. И. Мамина, В. В. Стацура // Литейщик России. - 2004. - № 1. - С. 37-38.

Подписано в печать Тираж 100 экз.

20.05 04 Заказ №

Огаечатано на ризографе ГОУ ВПО «КГАЦМиЗ» 660025, Красноярск, пр. Красноярский рабочий, 95

»1 4 2 4 5

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕЙНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ ТЕХНИКИ

1.1 ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.2 СОСТАВ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.3 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

1.4 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.5 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2 МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛУЧЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.2 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕ.

2.4 ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ

2.5 ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ

2.6 МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ УСАДКИ

2.8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ

2.9 ДРУГИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.9.1 ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ.

2.9.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ.

2.9.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОЙ УСАДКИ

2.9.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКЛОННОСТИ К ОБРАЗОВАНИЮ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН.

2.9.5 ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.

2.9.6 ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ.

2.9.7 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

И СПЛАВОВ

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СВОЙСТВА

ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.1 СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.

3.1.1 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

СИСТЕМЫ А1-А

3.1.2 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

СИСТЕМЫ Al-Si02.

- 3.1.3 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

СИСТЕМЫ Al-Si02-Ni и Al-Al203-Ni

3.1.4 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ Al-Ni

3.1.5 ЛИТЕЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ Al-Fe

3.2 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА, СВОЙСТВ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В МАТРИЦЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.2.2 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НА ПРОЧНОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.2.3 ВЛИЯНИЕ МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ НА ПРОЧНОСТЬ t ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.2.4 АНАЛИЗ УРАВНЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

4 МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАТЕРИАЛОВ

МАТРИЦЫ И УПРОЧНИТЕЛЯ.

4.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

4.2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ \ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ КОМПОНЕНТОВ ЛИТЕЙНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4.3 ТИПЫ СВЯЗЕЙ НА ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ФАЗ КОМПОНЕНТОВ ЛИТЕЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5 ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1 ЛИНЕЙНАЯ УСАДКА.

5.2 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО < РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА

5.3 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ СПЛАВА.

Создание новых конструкционных материалов сдерживается разработкой технологий их изготовления. Большое внимание привлекают к себе литейные композиционные материалы (ЖМ) на основе алюминия, упрочненного различными дисперсными частицами: карбидами, нитридами, оксидами и др. Введение в алюминиевую матрицу дисперсных частиц упрочняющей фазы в виде оксидов алюминия и кремния позволяет повысить ее прочностные и жесткост-ные характеристики. Поэтому в этом направлении непрерывно ведется активный поиск. Известны исследования ряда авторов по созданию JIKM путем введения в состав алюминиевых сплавов дисперсных частиц упрочняющей фазы в виде оксидов и карбидов различных элементов. Однако в этих исследованиях отсутствует достаточно информации по получению ЛКМ и технологий их изготовления с повышенным содержанием дисперсных частиц оксидов кремния и алюминия, (более 3-5 %).

Актуальность создания новых конструкционных материалов вызвана тем, что запасы дорогостоящих легирующих элементов, применяемых в производстве сплавов, истощаются, это еще раз подтверждает целесообразность проведения работ по созданию ЛКМ, которые позволят получать отливки с минимальной последующей механической обработкой, высокими удельной прочностью, жесткостью, технико-экономическими показателями, низким температурным коэффициентом линейного расширения, линейной усадкой и др.

Цель диссертационного исследования заключается в получении литейного композиционного материала на основе алюминия, упрочненного дисперсными частицами.

Для достижения указанной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

1 .Выявить влияние состава и технологических факторов на механические свойства литейных композиционных материалов.

2.Изучить взаимодействие фаз на границе их раздела, влияющее на свойства литейных композиционных материалов.

3.Определить влияние состава на термические свойства JIKM (линейную усадку, температурный коэффициент линейного расширения).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1.Выявлена зависимость удельной межфазной поверхности от размера и содержания частиц, и ее влияние на прочность JIKM. Удельная межфазная поверхность возрастает по степенной зависимости при уменьшении размера частиц с 500 до 50 мкм. Установлено, что прочность JIKM возрастает при увеличении межфазной поверхности в системах AI-AI2O3, Al-Si02, Al-Ni.

2.Предложена модель взаимодействия жидкой и твердой фаз типа А1-МеО, Al-Me, Mei0-Me20 на межфазной границе. Данная модель взаимодействия заключается в том, что на границе раздела фаз происходят процессы адсорбции и хемосорбции, переходящие в химическую или механическую связь, обеспечивающие все многообразие структурных превращений, протекающих в системах Ме-Ме или Ме-МеО. Термодинамические расчеты подтвердили реальность реакционной диффузии в системе Al-Si02, способствующей получению JIKM системы Al-Si-Al203.

3.Получены экспериментальные данные по свойствам ЖМ, которые показывают, что повышение температуры совмещения фаз до 1473 К, снижение размера частиц с 500 до 50 мкм, увеличение содержания частиц до 30 % повышают свойства JIKM в 2-5 раз.

4.Разработаны аналитические методы расчета литейной усадки, температурного коэффициента линейного расширения в зависимости от содержания, размера и физических свойств материалов; получено их экспериментальное подтверждение и разработано программное обеспечение расчета TKJIP.

Практическая значимость работы. Результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на свойства JIKM, позволили разработать технологический процесс изготовления отливок из JIKM. Предложенные методы расчета дают возможность прогнозировать физикомеханические свойства ЛКМ на стадии проектирования новых деталей машин. На специальной установке моделировали процессы взаимодействия на границе раздела фаз, это позволило: оценить силу сцепления матрицы и упрочнителя в ЛКМ; объяснить влияние технологических факторов (температуры получения ЛКМ, скорости движения частиц в расплаве, временные факторы формирования), что способствовало уточнению параметров технологического процесса.

Реализация результатов работы. Выполненные исследования позволили разработать и опробовать технологический процесс изготовления отливок из ЛКМ, снизить затраты на их изготовление, повысить эксплуатационные характеристики и технико-экономические показатели литья на предприятии ОАО «Сибинстрем». Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре «Композиционные материалы» в КГАЦМиЗ.

На защиту выносятся:

1 .Результаты влияния основных технологических факторов на свойства ЖМ.

2.Влияние содержания и размера дисперсных частиц, межфазной границы на свойства ЛКМ.

3.Аналитические методы расчета свойств ЛКМ: коэффициента линейной усадки, температурного коэффициента линейного расширения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Получен литейный композиционный материал на основе алюминия, упрочненный дисперсными частицами — оксидами кремния и алюминия. Это позволило заменить до 20 % алюминия дешевыми оксидами.

2 Экспериментально установлено влияние температуры формирования, размера и содержания дисперсных частиц на физико-механические свойства ЖМ; с увеличением температуры формирования, содержания дисперсных частиц, уменьшением их размера растет прочность ЛКМ. Результаты исследований показывают, что введение дисперсных частиц в матрицу алюминия повышает прочность и твердость в 2-5 раз, снижает температурный коэффициент линейного расширения и внутренние напряжения ЖМ по сравнению со свойствами матрицы алюминия.

3 Получена зависимость влияния удельной межфазной поверхности на прочность ЛКМ от размера и содержания частиц. Удельная межфазная поверхность возрастает по степенной зависимости при уменьшении размера частиц с 500 до 50 мкм. Установлено, что при увеличении межфазной поверхности в системах AI-AI2O3, Al-Si02, Al-Ni прочность ЛКМ возрастает, а в системе Al-Fe практически не изменяется.

4 Экспериментальным и расчетным путем получены зависимости прочностных свойств ЖМ от содержания и размера дисперсных частиц; экспериментально и теоретически получены уравнения: зависимости прочности ЛКМ от содержания частиц Si02, А120з, что позволяет рассчитать прочность частиц по измеренной прочности ЛКМ; зависимости удельной межфазной поверхности от содержания и размера частиц.

5 Предложена модель взаимодействия жидкой и твердой фаз типа А1-MeO, Al-Me, Mei0-Me20 на межфазной границе. Модель взаимодействия заключается в том, что на границе раздела фаз происходят процессы адсорбции и хемосорбции, переходящие в химическую или механическую связь, обеспечивающие многообразие структурных превращений, протекающих в системах Ме-Ме или Ме-МеО. Термодинамические расчеты подтвердили реальность реакционной диффузии в системе Al-SiC^, способствующей получению JIKM системы Al-Si-AbCb.

6 Разработан теоретический метод расчета температурного коэффициента линейного расширения многокомпонентного сплава в зависимости от свойств компонентов и состава сплава. Он позволяет изучать свойства материалов до проведения экспериментальных исследований, а также применять его при расчетах литейной усадки и при создании новых сплавов. Разработано программное обеспечение расчета TKJIP сплава.

7 Разработан метод расчета литейной затрудненной усадки отливки, учитывающий изменения свойств материалов кокиля и отливки в температурном интервале охлаждения. Это способствует получению необходимой размерной точности при изготовлении отливки.

8 Показано, что внутренние напряжения в ЛКМ зависят от вида и содержания дисперсных частиц. Обнаружено, что с ростом содержания частиц до 30 % Si02 внутренние напряжения в ЛКМ снижаются на 20 %, а в системе А1-А1203 увеличиваются на 6 %.

9 Выполненные исследования позволили разработать технологический процесс и провести опробование изготовления отливок из ЛКМ в производственных условиях ОАО «Сибинстрем». Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Композиционные материалы» КГАЦМиЗ, (приложения В, Г, Д).

1. В. В. Стацура. Перспективы создания литейных композиционных материалов типа А1 Al2 03*Si02 / В. В. Стацура, В. В. Леонов, Л. И. Мамина, Л. А. Оборин, А. И. Черепанов // Литейное производство. - 2003. - № 2. - С. 11-12.

2. Артес А.Э. Проблемы повышения качества структуры заготовительной базы машиностроения / А.Э. Артес // Технология легких сплавов. 2002. - № 5.

3. Гаврилин И. В. Новое в технологии композиционного литья/ И. В.Гаврилин // Литейное производство. 1996. - № 9. - С.4-5.

4. Эскин Г. И. Устранение структурной неоднородности композитов на основе алюминиевых сплавов с целью повышения их качества / Г. И. Эскин, Б. И. Семенов, Д. Н. Лобков // Литейное производство. 2001.- № 9. - С.2-8.

5. Семенов Б. И. Освоение композитов путь к новому уровню качества материалов и отливок / Б. И. Семенов // Литейное производство. - 2000.- № 8. -С. 6-9.

6. Современные композиционные материалы / Под ред. Л. Браутмана и Р. Крока. М.: Мир, 1979. - 671 с.

7. Пат. 2177047 РФ , МКИ 7 С 22 С 1/02 Способ получения сплава на основе алюминия / В. А. Моисеев, В. В. Стацура, Ю. И. Гордеев, В. В. Летуновский РФ. Заявл. 18.07.2000; опубл. 20.12.2001. 3 с.

8. Панфилов А. В. Литые композиционные материалы в машиностроении / А. В. Панфилов // Литейное производство. 1995. - № 4-5. - С. 20.

9. Панфилов А. В. Влияние технологических факторов на пористость и усадку литых композиционных материалов / А. В. Панфилов // Литейное производство. 1996.- № 9. - С. 6-7.

10. В. И. Никитин. Алюминиевые лигатуры, полученные методом СВС / В. И. Никитин, А. П. Амосов, А. Г. Мержанов, Г. С. Лукьянов // Литейное производство. 1996. - № 9. - -С.7-8.

11. А.с. 1759930 СССР,МКИ 3 С 22 С 1/03,1/04. Способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов / В. И. Никитин, А. И. Хмелевских, А. П. Амосов, А. Г. Мержанов, Л. Б. Скиба.

12. Амосов А. П. Литые СВС композиты // Литейное производство.-1999.-№ 1.-С. 36-37.

13. Макаренко А. Г. Термодинамический анализ процесса СВС при получении композиционных алюминиевых сплавов / А. Г. Макаренко // Литейное производство.-1999. № 1. - С. 38-39.

14. Гаврилин И. В. Новое в технологии композиционного литья / И. В. Гаврилин, А. В. Свердлин // Литейное производство. 1996. - № 9. - С. 4-5.

15. Затуловский С. С. Литые композиционные материалы / С. С. Затулов-ский, А. В. Косинская // Литейное производство. 1997. - № 8-9. - С. 30-31.

16. Крушенко Г. Г. Упрочнение частиц TiAl3 в алюминиевом композиционном материале / Г. Г. Крушенко, Б. А. Балашов // Литейное производство. -1995.-№ 10.-С. 16-17.

17. Ю. И. Рубенчик. Сплавы на основе сурьмы для композиционных материалов / Ю. И. Рубенчик, И. А. Соловьев, В. А. Гулевский В. А., И. Д. Бусалаев // Литейное производство. 1990. - № 12. - С. 22.

18. Жуков А. А. Композиты, упрочненные алмазными волокнами, материалы будущего // Литейное производство. - 1995. - № 6. - С. 10-11.

19. Ким Сен Гук. Литые материалы из сплавов алюминия, армированных композиционной вставкой / Ким Сен Гук, Г. И. Бобряков, Б. И. Семенов, Г. А. Юдин // Литейное производство. 1995. - № 6. - С. 13-15.

20. Семенов Б. И. Металломатричный шатун для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на основе алюминиевого сплава / Б. И. Семенов, Ким Сен Гук // Литейное производство. 1994. - № 8.

21. Бушу ев В. М. Современное состояние и перспективы использования углеродных композиционных материалов в литейном производстве // Литейное производство. 1996. - № 8. - С. 27.

22. Пат. № 4759995 США, МКИ 3 / М. D. Skibo.- США, 1988.

23. Laplante S. Extrusion of thixocast semi-solid A356-15SiCp cylindrical sections / S Laplante., N Legros // 4th Inf. Conference of Processing Semi-Solid Alloys and composites. Sheffild, 1996. - P. 301-305.

24. Пат. № 6015526 США / R. S. Bruski. 2000.

25. Литой композиционный материал: (По материалам журналов «Modern Casting» и «Foundry Management and Technolodgy») // Литейное производство. -1992.-№8. -С. 30-31.

26. Гаврилин И. В. Проблемы теории и практики литых композиционных материалов с алюминиевой матрицей / И. В. Гаврилин, Н. Н. Белоусов // Тез. докл. на 26-й сессии Научного совета: Композиционные материалы и опыт их применения. Киев, 1990.

27. Гаврилин И. В. Разработка теории и технологии композиционного литья // Автореф. дисс. д-ра техн. наук, / Л., 1991.

28. Панфилов А. В. Повышение свойств литейных алюминиевых сплавов / А. В. Панфилов, И. В. Гаврилин // Тез. межресп. науч.-практ. конф. Чебоксары, 1989.-С. 89-90.

29. Балашов Б. А. Зависимость величины зерна алюминия от способа производства лигатуры алюминий-цирконий / Б. А. Балашов, Г. Г. Крушенко // Цветные металлы. 1989. - № 5. - С. 92-93.

30. Борисов В. Г. Получение литейных композитов на металлической основе / В. Г. Борисов // Литейное производство.- 1992.- № 6. С. 16-17.

31. С. С. Затуловский. Формирование структуры и свойств литых макроге-терогенных композитов / С. С. Затуловский, Р. К. Иванова, А. С. Затуловский, И. О. Шинский // Литейное производство. 1992. - № 9. - С. 10-13.

32. С.С. Затуловский. Трибологические аспекты синтеза и эксплуатации литых композиционных материалов системы «медь-сталь» / С.С. Затуловский // Литейное производство. 2003. - № 6. - С. 9-17.

33. Шумихин В. С. Композиционные сплавы на основе алюминия / В. С. Шумихин, А. К. Билецкий, А. А. Щерецкий // Литейное производство. 1992. -№9.-С. 13-14.

34. Белоусов Н. Н. Литье с кристаллизацией под давлением композитов на алюминиевой основе / Н. Н. Белоусов // Литейное производство. 1992. - № 6. -С. 14-16.

35. Батышев К. А. Затвердевание отливок из композиционных материалов с металлической матрицей / К. А. Батышев // Литейное производство. 1994. - № 4.-С. 22-23.

36. Гаврилин И. В. Особенности затвердевания литых композиционных материалов системы «алюминий-графит» / И. В. Гаврилин, А. В. Панфилов, В. М. Баландин // Литейное производство. 1990. - № 6. - С. 9-10.

37. Гаврилин И. В. Литые композиционные материалы с металлической матрицей / И. В. Гаврилин // Литейное производство. 1992. - № 8. - С. 3-4.

38. Панфилов А. В. Литые композиционные материалы, армированные тугоплавкими дисперсными частицами / А. В. Панфилов // Литейное производство. 1993. -№ 6. -С. 15-18.

39. Полькин И. С. Алюмопенокомпозиты уникальный класс новых материалов для широкого применения / И. С. Полькин, В. К. Король, Е. М. Трубки-на // Технология легких сплавов. - 2001. - № 4. - С. 43-44.

40. Микроструктура и свойства твердых композитных сплавов на основе никелида и карбонитрида титана / А. Н. Ермаков, Ю. Г. Зайнулин, В. Г. Пушин, Е. В. Щипачев // Физика металлов и металловедение. Т. 92. - № 1. - С. 43-50.

41. Шалин Р. Е. Получение металлических композиционных материалов методами пропитки / Р. Е. Шалин, А. А. Заболоцкий // Литейное производство.-1993.-№4. -С. 8-13.

42. Борисов В. Г. Новые композиционные материалы на алюминиевой основе для машиностроения / В. Г. Борисов, А. А. Казаков // Цветные металлы. -1997.-№4. -С. 71-73.

43. Калужский Н. А. О новом методе синтеза алюминиевых сплавов и композиционных материалов на их основе / Н. А. Калужский, В. Г. Борисов // Технология легких сплавов. 1990. - № 12. - С. 9-11.

44. Авдуевский В. С. // Трение и износ / В. С. Авдуевский, М. Л. Бронивец. 1990.-№ 1.-С. 7-19.

45. Затуловский А. С. Триботехнические композиционные материалы / А. С.Затуловский // Литейное производство. 1997. - № 8-9. - С. 27-29.

46. Гаврилин И. В. Литые композиционные материалы / И. В.Гаврилин // Литейное производство. 1995. - № 4-5. - С. 19-20.

47. Термоциклическая обработка композиционных материалов на алюминиевой основе / А. В. Панфилов // Литейное производство. 1997. - № 5. - С. 35.

48. Чернышева Т. А. Структурная самоорганизация металлокомпозитов в условиях трения / Т. А. Чернышева, Л. И. Кобелева, А. В. Панфилов // Литейное производство. 1997. - № 5. - С. 45.

49. Мусохранов Ю. М. Оптимизация металлургической обработки расплава при получении ответственных фасонных отливок из сплава АЛ-4 / Ю.М. Мусохранов, Г. Г. Крушенко // Производственный технический опыт. 1984. - № 5. -С. 21-22.

50. Черепанов А.И. Применение модификатора длительного действия для силуминов / А.И. Черепанов, Л. А. Оборин, В. Ф. Константинов // Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов. Киев, 1990.

51. Черепанов А. И. Определение величины линейной усадки при литье в кокиль на этапе проектирования технологии / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин,

52. В. В. Леонов //: Прогрессивная технология производства отливок из цветных металлов: Материалы семинара. Киев, - 1990.

53. А. И. Черепанов. Термовременная обработка жидкого сложнолегиро-ванного сплава на основе алюминия и его структура в твердом состоянии / А. И. Черепанов, Е. Е. Третьякова, Л. А. Оборин, И. Г. и др. // Цветные металлы.1992.-№9.-С. 66-68.

54. Л. А. Оборин. Интегрированный пакет программ «Компьютерный помощник технолога-литейщика» / Л. А. Оборин, А. И. Черепанов, А. Е. Цветков и др. // Литейное производство. -1991. № 12. - С. 17-18.

55. Влияние термовременной обработки жидкой стали 14Х18Н4Г4Л на ее склонность к переохлаждению / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин, Е. Е. Третьякова и др. // Физико-химические основы металлургических процессов: Тез. докл. конф. / ИМЕТ. М,. - 1992.

56. А.с. № 1716680 СССР, В 22 D 27/04. Способ изготовления отливок направленной кристаллизацией / А. И. Черепанов, Л. А. Оборин и др. (СССР). За-явл. 12.03.90; Опубл. 01.11.91. 4 с.

57. А.с. № 1694352 СССР, В 22 F 3/24. Способ обработки спеченных материалов / А. И. Черепанов, В. В. Леонов, Л. А. Оборин (СССР). Заявл. 01.02.88; Опубл. 01.08.91.-2 с.

58. Семенов Б. И. Концепция и средства управления формированием кристаллического строения отливок в новых методах литья / Б. И. Семенов, В. С. Иванова //Литейное производство. 2001. - № 5. - С. 20-25.

59. Andrew W. Urguhart. Molten Metals Sire MMC, CMC / W.Andrew // Advanced Materials and Processes. -1991. № 7. - P. 25.

60. Ткаченко C.C. Получение композиционных отливок с дифференцированными свойствами для базовых деталей станков / С.С. Ткаченко // Литейное производство. 1997. - № 5. - С. 32.

61. А. В. Панфилов. Дисперсно-наполненные износостойкие и антифрикционные композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов / А. В. Панфилов, И. К. Каллиопин, Ю. Г. Корогодов, А. А. Панфилов // Литейное производство. 1997. - № 5. -С. 33-34.

62. Беляевский Г. И. Получение биметаллических отливок с вкладышами из дисперсно-упрочненных композитов / Г. И. Беляевский, Е. П. Шалунов // Литейное производство. -1991. № 3. - С. 15-16.

63. Приборы и методы физического металловедения: Пер. с англ. / Под ред. Ф. Вейнберга. М.: Мир, - 1973.

64. Temperature, Its Measurment and Control in Science and Industry, Vol. 3, ed. By Herzfeld C.M. (Part 1 ed. By Brickweed F.G.). Reinhold. 1962, - P. 561735.

65. Forsythe W. E. Temperature, Its Measurment and Control in Science and Industry, Vol. 1, ed. by Brickweed F.G.). Reinhold; New York, 1941, - P. 1115-1131.

66. Kostkowski H. J., Lee R.D. // Temperature, Its Measurment and Control in Science and Industry, Vol. 3, ed. By Herzfeld C.M. (Part 1 ed. By Brickweed F.G.).-Reinhold, 1962.-P. 449-481.

67. Lovejoy D.R. Temperature, Its Measurment and Control in Science and Industry, Vol. 3, ed. By Herzfeld C.M. (Part 1 ed. By Brickweed F.G.). Reinhold, 1962.-P. 487-506.

68. Harrison T. R. Radiation Pyrometry and Its Underlying Principles of Radiant Heat Transfer / T. R. Harrison. New York, 1960.

69. Temperature, Its Measurment and Control in Science and Industry, Vol. 3, ed. By Herzfeld C.M. (Part 2 ed. by Dahl A.L.).- Reinhold, New York, 1962. P. 407-433.

70. Hulm J.K., Proc. Roy. Soc. (London), A 204, 98 (1950).

71. Экспериментальная техника в физическом металловедении / В. Т. Чере-пин. Киев: Технка, 1968.

72. Вейник А. И. Метод испытания кокильных красок на теплопроводность / А. И. Вейник // Литейное производство. № 8. - 1952.

73. Михайлов А. М. Легкоотделяемые прибыли с шамотно-глинистой пластиной / А. М. Михайлов, И. П. Фоминых // Литейное производство. № 5. -1952.

74. Лебедев А. А. Влияние некоторых технологических факторов на время затвердевания отливки / А. А. Лебедев, Л. И. Сокольская // Литейное производство. -№ 12. 1952.

75. Сокольская Л. И. Механизм затвердевания металлов / Л. И. Сокольская // Литейное производство. № 8. - 1952.

76. Грабин В. Ф. Конструкция дифференциального вакуумного дилатометра для исследования превращений при температурах до 1200 °С / В. Ф. Грабин, В. Г. Васильев, В. А. Рафаловский // Заводская лаборатория. 1961. - Т. 37.- С. 234.

77. Васильев Д. М. Прецизионный кварцевый дилатометр / Д. М. Васильев, А. К. Туманов // Заводская лаборатория. 1959. - Т. 25. - С. 74.

78. Пермяков В. Г. Дилатометр для исследования фазовых превращений в сплавах / В. Г. Пермяков, М. В. Белоус // Заводская лаборатория. 1956. - Т. 22. -С. 1251.

79. Стрелков П. Г. О дилатометрии твердого тела и некоторых ее применениях // Неорганическая химия. 1956. - Т. 1. - С. 1350.

80. Гриднев В. Н. Дилатометр для изучения превращений при электронагреве / В. Н. Гриднев, Ю. А. Кочержинский // Заводская лаборатория. 1953. -Т. 19.-С. 493.

81. Гриднев В. Н. Комплексное исследование превращений при высоких скоростях нагрева / В. Н. Гриднев, В. Т. Черепин // Заводская лаборатория. -1957.-Т. 27.-С.З.

82. Аппаратура для физико-химического исследования тугоплавких и химически активных металлов / В. Н. Свечников, Ю. А. Кочержинский., А. К. Шурин и др.// Сб.Вопросы физики металлов и металловедения. № 16. - Киев: Наук, думка, 1962.

83. Шурин А. К. Дифференциальный высокочувствительный дилатометр с нагревом в инертной среде // Вопросы физики металлов и металловедения. № 18. - Киев: Наук, думка, 1964.

84. Кантор М. М. Методы изучения превращений в стали / М. М.Кантор. -М.: Машгиз, 1950.

85. Дилатометр ДМК, описание и конструкция / Ленингр. ин-т точной механики и оптики. Л., 1959.

86. Кидин И. Н. Применение емкостного дилатометра для исследования фазовых превращений при быстром нагреве / И. Н. Кидин, А. В. Панов // Заводская лаборатория. 1957. -Т. 23. - С. 48.

87. Минаков М. Н. Установка для исследования мартенситных превращений / М. Н. Минаков, В. И. Трефилов // Заводская лаборатория. -1961. Т. 27. -С. 207.

88. Черепин В. Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении / В. Т. Черепин. Киев: Техшка, - 1968. - С. 102.

89. Вотлохин Б. 3. Тензометрический датчик микроперемещений / Б. 3. Во-тлохин // Заводская лаборатория. 1962. - Т. 28. - С. 368.

90. Прохоров Н. Н. Исследование кинетики распада аустенита в сталях в условиях термического цикла сварки / Н. Н. Прохоров, Е. JI. Макаров, В. Н. Господаревский // Заводская лаборатория. 1959. - Т. 25. - С. 164.

91. Блантер М. Е., Методика исследования металлов и обработка опытных данных / М. Е. Блантер. М.: Металлургиздат, 1952.

92. Золотаревский В. С. Структура и прочность литых алюминиевых сплавов / В. С. Золотаревский. М.: Металлургия, 1981.

93. Берг П. П. Проверка качества отливок / П. П. Берг. М.: Машгиз, 1957.

94. Гиршович Н. Г. Чугунное литье / Н. Г. Гиршович. Кубуч, 1935.

95. Шкленик Я. И. Литье бронзы по выплавляемым моделям / Я. И. Шкленик // Фасонное литье медных сплавов. М.: Машгиз, 1957.

96. Большаков И. Ф. Приборы для определения усадки и роста металлов / И. Ф. Большаков // Литейное производство. № 3. - 1954.

97. Чернобровкин В. П. Комплексный метод исследования металлов/ В. П. Чернобровкин // Литейное производство. № 5. - 1957.

98. Дубинин Н. П. Чугунное литье в металлических формах / Н. П. Дубинин. М: Машгиз, 1957.

99. Новиков И. И. Исследование сплавов цветных металлов / И. И. Новиков//Сб.-№ 4. -1963.

100. Колемаев В.А. Теория вероятностей и математическая статистика / В. А. Колемаев, О. В. Староверов, В. Б. Турундаевский. М.: Высш. шк., -1991.

101. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. М.: Металлургия.-1982.

102. Золотаревский В. С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983.-352 с.

103. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. М., - 1976.

104. Черток Б. Е. Лабораторные работы по технологии металлов и конструкционным материалам / Б. Е.Черток. М.: Машиностроение, 1968.

105. Гиршович Н. Г. Чугунное литье / Н. Г.Гиршович. М: Металлургиздат, - 1949.

106. Patterson, Giessereigenschaften der Zinnhaltigen Kurfergusslegierungen // Giesserei. № 9. - 1958.

107. Василевский M. M. Определение удельного веса твердых тел по микронавескам / М. М. Василевский // Заводская лаборатория. 1960. - Т. 26. - С. 1170.

108. Либеров Ю. П. Установка для определения малых изменений плотности металлов // Заводская лаборатория. 1963. - Т. 29. - С. 1261.

109. Liovo W. J. X-Ray Coloring of 400-Mev Proton Irradiated KCL / W. J. Liovo R. Smoluchowski // Phys. Rev. 1415, - 1954.

110. Лариков Л. H. О методике исследования малых объемных изменений / Л. Н. Лариков, Ю. Ф. Юрченко // Вопросы физики металлов и металловедения. № 20. Киев: Наук, думка, - 1964.

111. Гриднев В. Н. Объемные изменения при электронагреве закаленных углеродистых сталей / В. Н. Гриднев, В. Т. Черепин // Научные доклады высшей школы. М.: Металлургия, - 1958. - № 2. - С. 234.

112. Герцрикен С. Д. Другие методы изучения дефектов решетки / С. Д. Герцрикен, Н. Н. Новиков, Б. Ф. Слюсарь // Физические основы прочности и пластичности металлов. М.: Металлургиздат, 1963.

113. Слюсарь Б. Ф. Тепловые и дилатометрические эффекты при отжиге деформированного циркония / Б.Ф. Слюсарь // Вопросы физики металлов и металловедения. № 17. - Киев: Наук, думка, 1963.

114. Дехтяр И. Я. Дилатометрическое исследование никеля и серебра, закаленных от высоких температур / И. Я. Дехтяр // Вопросы физики металлов и металловедения. № 16. - Киев: Наук, думка, 1962.

115. Синельникова В. С. Установка для измерения электросопротивления до 2000-2500 °С / В. С. Синельникова, В. А. Вировцев // Заводская лаборатория. 1961. - Т. 27.-С. 1043.

116. Тресвятский С. Г. Методика определения электропроводности и ее приложение к исследованию некоторых огнеупорных материалов при высоких температурах / С. Г. Тресвятский // Огнеупоры. 1951. - № 2. — С. 68.

117. Шкурин Г. П. Справочник по электроизмерительным приборам / Г. П.Шкурин. М.: Воениздат,1955.

118. Баскин М. Л. Приспособление для измерения удельного сопротивления / М. Л. Баскин, В. И. Туманов // Заводская лаборатория. 1963. - Т. 29. - С. 508.

119. Нешпор B.C. Исследование электропроводности силицидов переходных металлов / В. С. Нешпор, Г. В. Самсонов // Физика твердого тела. 1960. -Т. 2. - С. 2202.

120. Аксенов Г. И. Бесконтактный метод измерения электросопротивления немагнитных материалов / Г. И. Аксенов, Ю. С. Быховский, Е. М. Минаев // Заводская лаборатория. 1962. - Т. 28. - С. 1467.

121. Рождественский С.М. Применение метода вихревых токов в дефектоскопии / С. М. Рождественский, Г. Ю. Сила Новицкий // Дефектоскопия металлов. - М.: Оборонгиз, - 1959.

122. Физико-химические основы процесса химического кобальтирования / К. М. Горбунова, А. А. Никифорова, Г. А. Садаков, В. И. Моисеев, М. В. Иванов. М.: Наука, 1974.

123. Курнаков Н.С. Влияние скорости охлаждения на твердость и микроструктуру эвтектических смесей (совместно с А.Н. Ахназаровым) // Избр. тр. Т.2.- М.: Изд-во АН СССР, 1961.- С. 59-76.

124. Свойства элементов: Справочник / Под ред. Г.В. Самсонова М.: Металлургия. 1976. - 559 с.

125. Леонов В.В. Микротвердость одно- и двухфазных сплавов /В.В. Леонов. -Изд-во КГУ, 1990.- С. 98-100.

126. Берлин А. А. Основы адгезии полимеров / А. А. Берлин, В. Е. Басин. -М.: Химия, 1974.-391 с.

127. Л. А. Оборин. Основные положения для разработки и производства композиционных материалов / Л. А. Оборин, В. В. Стацура, А. И. Черепанов и др. // Вискозные нити. 2003. - № 3.- С. 38-42.

128. Стацура В. В.Применение усовершенствованного металлизатора для получения полуфабриката «алюминий-сталь»/ В. В. Стацура, А.Е. Михеев и др. // Перспективные материалы, технологии, конструкции. Красноярск, 2000. -С. 252-254.

129. Л. А. Оборин. Условия взаимодействия компонентов в литейных композиционных материалах / Л. А. Оборин, А. И. Черепанов, Л. И. Мамина, В. В. Стацура//Литейщик России. 2004. - № 1. - С. 37-38.

130. Беспалов Ю. А. Многокомпонентные системы на основе полимеров / Ю. А. Беспалов, Н. Г. Коноваленко. Л.: Химия, - 1981. - 88 с.

131. В. В. Стацура. Ультрадисперсные порошки в литейном производстве / В. В. Стацура, Л. А. Оборин, А. И. Черепанов и др. // Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: Материалы всерос. науч.- техн. конф. Красноярск.- октябрь 2003. С. 263.

132. Меткалф А. Поверхности раздела в металлических композитах. М.: Мир.-1978. С. 79-80.

133. Новикова С. И. Тепловое расширение твердых тел / С. И. Новикова. -М.: Наука, 1974.

134. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочник. / Под ред. В. П. Глушкова. М.: Наука, 1982.

135. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справочник / В.Е. Зиновьев.- М.: Металлургия, 1989.

136. Зиновьев В. Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах: Справочник / В.Е. Зиновьев. М.: Металлургия, 1984.

137. Свойства элементов / Под ред. М. Е. Дрица. М.: Металлургия, 1985.1. ПРОБА НА ЖИДКОТЕКУЧЕСТЬ

138. Рисунок ЛКМ системы Al-Si-Al203