автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Повышение механических свойств литейных медесодержащих алюминиевых сплавов путем совершенствования состава и технологии их плавки

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи НГУЕН ВАН ТЬЕН

ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИТЕЙНЫХ' МЕДЕСОДЕРМАЩИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПЛАВКИ '

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание ученой отепени кандидата технических наук

Ленинград - 1990

Рабета выполнена на кафедре теории и технологии литейных еплавов Ленинградского государственного технического университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Б.Б.ГУЛЯЕВ

Официальные оппоненты:

доктор технических неук,

профессор Н.Н.БЕЛОУСОВ кандидат технических наук

Л.П. БОРИСЕНКО

Ведущее предприятие:

ВПТИлитпроы

Защите состеитоя 1990 г. в часов

на заседании специализированного совета А 063.38.Сбпе присуждению ученых степени вандидата технических наук в обла«,

от литейного производства при Ленинградском государственном техническом университете.

С диссертацией можне ознакомиться в библиотеке

ЛГТУ.

Баш отзыв в 2-х экземплярах, заверенный печатью, просим выслать пв адресу: 195251, Ленинград, Политехническая ул., 29 ЛГТУ, ученому секретарю севета.

Автореферат разослан

1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент Ю.Г.СЕРГЕЕВ

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. Снижение трудоемкости и стоимости изготовления деталей является одной из важных проблем, стоящих в настоящее время перед машиностроением. Важное место в производстве занимают литейные алкшшиевые бдлавы, масштабы выпуска которых постоянно увеличиваются во всем мире. В современных материалах должны сочетаться высокие механические и технологические свойства, обеспечивающие необходимые ресурсы и надежность работы изделий машиностроения.

Поэтому разработка современных алюминиевых сплавов и совершенствование их плавки является актуальной задачей.

Цель работы. Целью работы является дальнейшее повышение механических свойств алюминиевых литейных сплавов.

Для достижения поставленной дели необходимо решить следующие задачи:

I. Изучение влияния малых добавок различных элементов на механические свойства литейных алюминиевых ' сплавов, в которых упрочнение достигается путем легирования медью.

'¿. Сравнение характера воздействия малых добавок на кинетику старения и свойства сплавов систем Ai-si-CuTima ВАЛ 0 и Al-cu типа ВАЛ 10.

3. Разработка технологии плавки литейных алшиние-вых сплавов, содержащих медь, с целью повышения пластичных свойств.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Изучены закономерности влияния малых добавок'лег- • плавких элементов (Кадмий, Индий,' Сурьма, Висмут) на механические свойства сплава, содержащего медь типа ВАЛ 10 и установлено, что они повышают его механические свойства.

2. Исследовано влияние композиции малых добавок на механические- свойства сплава типа ВАЛ 10 и получены математические зависимости механических свойств сплава от концентрации М£<лых добавок, выбран оптимальный состав сплава.

1.

3. На основе термодинамического анализа взаимодействий хлористых, фтористых солей и окиси бора, С алюминиевым расплавом и между собой предложен состав флюса, который обеспечивает рафинирование и модифицирование алшиниевых сплавов. Изучены закономерности влияния флюса, содержащего в203 , на механические свойства сплава. Разраоотан оптимальный состав флюса и технология обработки им алшиниевых сплавов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Предложен состав сплава типа ВАЛ 10, механические свойства которого превышают его традиционный уровень.

2. Предложены оптимальный состав флюсов и технология обработки алшиниевых сплавов ВАЛ 8 и ВАЛ 10, обеспечивающая повышение пластичности на два раза.

3. Даны рекомендации по практическому использованию результатов исследования.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на 2-й республиканской научно-технической конференции "Пути повышения качества и экономичности литейных процессов" в Одессе, I9S0. '

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав. Она изложена на 177 е., содержит 28 таблиц, 44 иллюстрации, список литературы из 63 наименований.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основным критерием, определяющим прочностние свойства сплава, является структура, которая в свою очередь определяется химическим составом и технологией его плавки и режимом термической обработки. Наиболее сильное воздействие на прочностные свойства оказывает мезоструктура. Повышение свойств сплавов систем Al-Cu и Al-Si-Cu при воздействии на мезоструктуру объясняется стабилизацией твердого раствора, понижением диффузии за счет образования более устойчивой связи вакансий - атомов примеси, влиянием на процесс зароздешя и образования метастабиль-2

них фаз. Основными методами воздействия на мезострукту-ру являются микролегирование, термическая обработка (старение) и модифицирование.

В качестве' вспомогательных легирующих элементов для высокопрочных сплавов могут быть использованы нз только металлы переходных групп, но и элементы с низкой температурой плавления, обладающие высоким коэффициентом диффузии. При разработке высокопрочных сплавов необходимо искусственно воздействовать на процессы старения, обеспечивая требуемую плотность и дисперсность выделений вторых фаз. Это достигается путем комплексного легирования сплавов, а также разработкой оптимальных режимов термической обработки.

Все процессы, приводящие к повышению механических свойств сплавов основаны на подборе комплекса легирующих элементов. Другие технологические приемы, воздействующие на процессы изготовления отливок, такие как физические поля, рафинирование, термическая, механическая обработка, скорость охлаждения и др., являются вспомогательными операциями для максимального проявления всех лучших качеств воздействия комплекса легирующих элементов.

Модифицирование алюминиевых сплавов такими элементами, как Т1, гг, в при введении их по отдельности или совместно в сплав приводит к повышению прочности при одновременном возрастании пластичности. Можно вводить- модификатор в виде лигатуры, солей, гранульной-лигатуры.

Эффективность обработки алюминиевых расплавов солями в настоящее время убедительно доказана применением солевых модификаторов и созданием центров кристаллизации в объеме расплава, обеспечивающих измельчение первичной дендритной структуры.

2.1. Влияние малых добавок на механические свойства сплава

Повышение свойств алилиниевих сплавов ВАЛ 8 и ВАЛ 10 возможно за -счет дополнительного введения в них шкроле-

гирующих элементов, оказывающих воздействие на структуру и свойства сплавов при термической обработке.

Для повышения прочности алюминиевых сплавов необходимо легирование элементами, обладающими высокими значениями критериев растворимости, которые упрочняют твердый I.створ за счет увеличения степени искажения его кристаллической решетки. Упрочнение пересыщенного твердого раствора достигается также за счет выделения дисперсионных частиц при термической обработке. Уровень прочности эвктических сплавов силуминов определяется долей кремния, размером частиц кремния, их формой и расстояниями мевду этими частицами.

Выбор легируацих элементов производился по химико-физическим критериям, определяемым из характеристик диаграмм состояния. С этой целью критерии о<. и и> были выбраны как главные факторы, определяющие степень упрочнения матрицы структуры сплавов. В случае алшиния условиями принадлежности элементов к разряду вспомогательных легирующих добавок являются = 0,01 - I, и)>,0,05,Этому условию удовлетворяют 27 элементов. Вспомогательные легирующие добавки алшиния образуют следующий ряд: Мп--Са-Ве-РЬ-1п-са-?1-2гЧЗг-Мо-В-Зг-ЗЪ-В1-Ва.

Мп Са Бе РЪ 1п С4 Т1 Ът

0,85 0,4 0,25 0,025 0,035 0,1 0,7 0,08 и» 0,94 0,075 0,1 0,125 0,075 0,05 3,5 2,7

Сг Ыо В Эг 8Ъ В1 Ва

<* 0,4 0,07 0,025 0,04 0,02 0,02 0,02 и/ 2,00 2,3 0,16 0,13 0,08 0,05 0,05

На основе анс_д1за критериев растворимости и распределения компонентов для алюминия, кремния и меди многие легкоплавкие элементы, такие как сурьма, олово, натрий, калий, висмут, свинец, индий, кадмий и др, входят в ряд целесообразных вспомогательных легирующие элементов и модификаторов, которые могут оказывать воздействие на процесс формирования кикро и субструктурц сплавов. А

Было исследовано влияние кадмия, сурьмы, олова, висмута, свинца на механические свойства сплава системы ai-Si-Cu типа ВАЛ 8. Кроме этих элементов было изучено влияние индия на механические свойства сплавов системы Ai-C« - ВАЛ 10.

Для эксперимента были выбраны сплав типа ВАЛ 10 состава ju-4,Q Cu-o,6 Mn-0,25 tin сплав типа ВАЛ 8 состава Al-4,5 Si-4,0 Cu-0,35 Mg-0,4 IIn-0,2 Ti-0,1 Zr. Сплавы приготовлялись на алюминии марки А7 (ГОСТ 2685-85).

В ка-адую партиа образцов вводились выбршаше микролегирующие элементы в количестве по 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5$ по массе. Образцы, отлитые в кокиль, подвергались термической обработке по режиму Т6. Закалка проводилась после двухступенчатого нагрева с последующи охлаждением в воде комнатной температуры. Затем отливки подвергались старению при температуре 160 - 5°С о вццер>жой 10 часов.

В результате испытаний механических свойств сплава типа ВАЛ 10 установлено, что введение 0,1$ Sb резко повышает пластичность до 25,5$, но понижает прочность и твердость, затем до 0,3$ происходит сшшение пластичности, при этом повышаются прочность и твердость. При введении 0,3/5 зъ пластичность сплава повышается на 46$ по сравнению с основой. При введенш в сплав Bi, Cd и In в количестве 0,1 - 0,4$ эти добалзки не оказывают сильного влияния на изменение пластичности, В интервале 0,1 - 0,3$ Bi, Cd, in обеспечивается максимальное Повышение значения временного сопротивления разрыву, которое повышалось примерно на 5-13$ по сравнению с основой. При введении 6 . сплав Sn, Pb в количествах 0,1 - 0,5$ данные добавки в исследованном интервале концентраций снизили прочность, пластичность до 150 Ша и 0,3$, соответственно.

По результатам испытаний ыеханичесюк свойств сплава типа ВАЛ 8 установлено, что в интервале 0,2 - 0,3$ легкоплавкие элементы (кроме олова) обеспечивают повышение значения временного сопротивлении: разрыву на 10-12$ по сравнении с основой. Для свинца и кадмия прочность имеет довольно высокое стабильное значение в интервале концен-

5

Гинье-Престока (ЗГП), когеррентно связанных'с кристаллической решеткой матрицы. Повышение температуры и длительности старения призодит к более полному распаду твердого раствора с образованием метастабильных и стабильных фаз. В сплавах системы Al-Cu распад твердого раствора протекает с образованием ЗПП ЗГП2 0 0 (CuAÍ2). Максимальный уровень механических свойств достигается при данном старении, завершающимся в структуре метастабильных фаз б'. Дальнейшее увеличение температуры и длительности старения приводит к уменьшению плотности ЗГП, появлению стабильных фаз, а также укрупнению частиц, что сопровождается падением механических свойств. Основной эффект от введения кадаия проявляется при старении, он значительно уменьшает скорость . образования ЗГП и ускоряет последующее старение.

У сплавов, содержащих 0,3 - 0,5$ в начальном периоде старения происходит повышение твердости, затем появляется площадка с 5 до 10 часов. При дальнейшем старении твердость сплавов достигается максимума после 15 часов старения. Далее твердость незначительно падает. При введении в сплав ОД - 0,2/5 Bi замедляется процесс распада твердого раствора. Твердость сплава максимально достигается после 20 часов старения. При концентрации висмута 0,3 - 0,5% наблюдается быстрое изменение твердости только в начальной стадии старения. Это связано со снятием напряжения после закалки и фор мированием ЗШ. При дальнейшем старении твердости сплава изменяется медленно. При малом количестве висмут целиком растворяется в твердом растворе алюминия. Обладая большой разницей атомного размера с такими элементами, как алшиний- и медь, он снижает скорость диффузии в сплаве, тем самым предотвращает процесс выделения в пересыщенном твердом растворе.

При введении в сплав индия твердость повышается в течение 5 часов, затем твердость стабилизируется до . 1и часов, а далее происходит повышение твердости до максимального значения за счет образования метастабиль

трацш 0,2 - О,менее стабильно наблюдается у сурьмы и висмута, кривые прочности которых имеют максимальное значение в области концентрации 0,2 - 0,3$ и резко снижаются при дальнейшем повышении содержания сурьмы и висмута.

Кроме олова, которое дало очень низкую пластичность (порядка 1%) при увеличении концентрации до 0,5$; остальные элементы: кадмий, висмут, сурьма," свинец приводит к увеличению пластичности сплава при"повышении концентрации. При увеличении концентрации добавок до относителыюе удлинение сплава повышалось от 2 до В интервале концентрации 0,2 - 0,4%, как и в случае прочности, пластичность сплавов стабильно сохраняется примерно на одинаковом уровне для всех добавок.

2.2. Исследование кинетики старения сплавов

Исследование кинетики старения проводилось путем определения зависимости твердости, изменения параметра решетки и изменения электросопротивления сплавов от времени вгдержки при старении.

Образцы для измерения твердости, параметра решетки и электросопротивления подготовились как в случае испытания механических свойств. Но время выдержки при старении изменялось.

Для сплава системы Al-Cu при введении кадмия на начальной стадии старения до 5 часов, твердость повышается, затем значение твердости немного понижается с 5 до 10 часов; начиная с 10 до 15 часов происходит интенсивное повышение твердости с 15 часов твердость сплава вновь падает.

Упрочнение дисперсионно-твердевдлх сплавов достигается применением закалки с фиксацией максимально' пересыщенного твердого раствора и последующего старения,обусловленного изменением растворимости легирующих компонентов с понижением температуры. Распад пересыщенных твердых растворов в большинстве алюминиевых литейных сплавов начинается с образования атомных скоплений - зон 6

ныХфаз в" и в' . С 15 до 20 часов происходит падение твердости. Индий на кинетику распада твердого раствора приблизительно влияет так к'з, как и кадмий.

При введении в сплав сурьмы 0,4 - 0,5$ на кинетику распада твердого раствора в процесе старения оказывает такое же,влияние, как и сплав, содержаний 0,3 - 0,5$ Ь\ Сурьма при концентрациях ОД - 0,3$ почти полностью подавляет процесс распада твердого раствора.

Наиболее сильное влияние на твердость оказывают кадмий и индий. Висмут наиболее долго сохраняет уровень максимальных свойств и наивысшее значение по твердости было достигнуто при 15-20 часах старения.

Таким образом, для ряда исследованных легкоплавгах влементов оптимальным содержанием в сплаве является концентрация 0,15 - 0,3$ по массе.

Можно отметить, что кадмий, индий, сурьма, висмут благоприятно воздействуют на процесс старения в сплавах системы Al-Cu, т.е. положительно воздействуют на механические свойства сплавов. По уровню влияния можно построить следухщий ряд: cd-ln-Bi-sb. •

Исследование кинетики старения было изучено также для сплава системы Al-Si-Cu типа ВАЛ 8. Исследовано влияние Sb, Cd, Bi времени и температуры старения на твердость сплава состава А1-7,5 31-4,0 Cu - о »35 Mg -о»4 Мп. Значение твердости силумина максимально достигается при полном распаде твердых растворов с образованием метастабильных фаз. Он зависит от малых добавок, времени и температуры старения. При температуре старения 160°С максимальное значение твердости сплавов достигается во времени старения 9-12 часов; при температуре 1В5°С это значение достигается во времени старения 6-12 часов. Но абсолютное значение твердости силумина при температуре старения 185°С достигается ниже, чем абсолютное значение твердости силумина при температуре старения 160°С. Увеличение температуры старения приводит к быстроте процесса распада, уменьшению плотности ЗШ, появлению стабиль-8

них фаз, а также укрупнению частиц, что сопровождается падением механических свойств силумина.

С помощью рентгеноструктурного анализа было исследовано влияние элементов, имевдих низкую температуру плавления на изменение параметра решетки. Результаты измерения показали, что во всех случаях в начале процесса ста- . рения происходит процеос растворения зон,-в результате чего параметр решетки увеличивается.

Кадаий как элемент, активно взаимодействующий с медью и образующий разные химические соединения с различными стехиометрическими. При продолжительности выдержке интенсивно происходит процесс растворения зон и параметр решетки в случае присутствия кадмия увеличивается до экстремального значения, а затем убывает в связи с переходом на стадию фазового выделения. Когда время выдержки превышает 10 часов, параметр решетки сохраняется постоянным, и выделенная фаза достигает стабильного состояния.

Примерно такой же характер проявляется у свинца(для силумина А1-7.5 31-4,0 Си-0,35 Мв-0,4 Мп), только происходящие процессы в твердом состоянии по сравнению со случаем добавки кадмия наступают с некоторым опозданием. Было■установлено, что при введении добавки свинца только при 15 часах старения полностью растворяются зонн и начинается фазовое старение.

Бийлут больше других задерживает процесс выделения фаз. МетастаСильное фазовое старение начинается только после семичасовой выдержки (для сплава А1-1,5 31-4,0 Си--0,35 мв-о,4 Мп ) и десятичасовой выдержки (для сплава А1-4.8 Си-0,6 ип-0,25 Т1 ). висмут оказывает сильное вли-. яние на замедление процесса распада твердого раствора. Степень изменения параметра решетки твердого раствора мала, что показывает на слабое развитие зон и фаз. Следовательно, висмут в пересшценнол матрице алшиния очень неподвижен и не способствует процессу диффузии основных легирующих в ней.

Добавка сурьми вызывает сильное изменение периода решетки. Известно, что после закалки в пересыщенном твердом растворе содержатся атомы сурьмы. В процессе старения диффузия атомов сурьмы вызывает возможность образования мета-стабильной фазы AI Sb, которая кубическую решетку с параметром а = 0,61 нм (аД1 = 0,406 нм). Следовательно, процесс формирования этой фазы увеличивает размер решетки.

При введении добавки индия только' при 5 часах старения полностью растворяются зоны и начинается фазовое старение. При введении комплексной добавки параметр решетки увеличивается до экстремального значения при 15 часах старения.

2.3, Исследование комплексного легирования сплава системы Al-Cu типа ВАЛ 10 элементами легкоплавкой группы

Комплексное легирование приводит к высокой концентрации легирующих компонентов в твердом растворе, упрочнению границы зерен и тем самым повышает механические свойства.

Лт исследования ряда малых добавок элементов был использован метод математического планирования, позволяющий определить оптимальный состав комплекса легирующих микродобавок и*получить сплав, обладающий высокими прочностными свойствами в сочетании с удовлетворительной пластичностью.

Для эксперимента был выбран базовый сплав следующего состава {% по массе):

AI - (4,5-4»9)Cu - (0,35-0,8)I,tn ~ (0,15-0,35)Ti

Исследовалась область малых добавок,' где кадмий изменялся от 0,0$ до 0,1$ (.% по массе); индий - от,0,15$ до 0,25$; висмут - от 0,1% ДО 0,2'/»; сурьма - от 0,15$ до 0,3$.

Были получены следующие управления регрессии:

y-j- = 450 - 3,5Xj 4 I2,75X2 + 24х3 + I0,25x4 (I)

у2 - 3,5В - O.ölxj ■»■ 0,96Xr> + 0,26X3 + 0,34X4 12)

где: yj - прочность сплава (Ша), у2 - пластичность сплава {%),

- кодированное значение концентрации кадмия,

Х2 - кодированное значение концентрации висмута,

х3 - кодированное значение концентрации индия,

х'^ - кодированное значение концентрации сурьмы.

В результате исследования установлено, что при комплексном легировании сплава при данной области малых добавок кадмий отрицательно воздействует ни механические свойства сплава, а висмут, индий, сурьма воздействуют положительно .

Для выявления оптимальной области был использован метод крутого восховдения. По данным экспериментов были выбраны следующие составы:

А1 (4,5-4,9)Си - (0,35-0,8)Мп- (0,15-0,35)Т1 - (0,05--0,1)0(1 - (0,1-0,2)131 - (0,1-0,2) 1п - (0,1-0,2)БЪ.

Было зафиксировано, что при'заливке в кокильную форму расплава этого состава, после термической обработки по режиму Т6 можно получить предел прочности > 500-510 МПа с относительным удлинением > 4%.

2.4. Влияние флюса на механические свойства сплава

Разработка- дегазирующих флюсов велась на основе использования следующих солей С2С16, Мп^ . В данном случае целесообразно использовать соли меди, марганца и др., так как элементы входят в состав сплава.'

Для модифицирования алюминиевых сплавов использовались различные элементы Т1,' 2г, в, введение которых в сплав осуществлялось либо в виде лигатур, либо в виде солей.

При исследовании влияния рафинирующе-дегазирующего флюса на механические свойства ВАЛ 8 к ВМ 10 переменными факторами были отношение 2ХС11 в2о3 в флюсе, время выдержки флюса и концентрация флюса п сплаве.

Для исследования были выбраны флюсы, соответствующие следующему составу:

- для сплава ВМ 8:

А % В203 + В % f 50$ СиС12+ 20$ Mg012 + 10$ KCl + + 15$ NaCl + 5$ MnCl2 )

- для сплава ВАЛ 10: А % В203 + в $ [ 50$ СиС12+ 25$ IbiClg + 10$ KCl +J5% NaCl)

Образцы измерения механических свойств были подготовлены как в случае исследования влияния малых добавок.

Флюс, содержащий в своем составе хлористые и фтористые соли, оказывает на расплавленный металл рафинирующее и дегазирующее действие. Действие хлористых солей основано на способности их к реакции:

mAl + 3MeClm » mAlCl-j + ЗМв (3)

В результате реакции образуется хлористый илшшшй, пузырьки которого, проходя через расплав, адсорбируют водороду и неметаллические включения. Поэтому для создания более благоприятных условий дегазации модифицирующими флюсами их целесообразно замешивать в расплав.

В результате реакций обменного разложения мевду и расплавом выделяется свободный бор, в результате чего возникают избыточные фазы в2Л1 и, возможно, TiB2. Эти соединения играют роль центров кристаллизации в объеме расплава,- обеспечивающих измельчение первичной дендритной структуры. -

Данная зависимость построена при изменении содержания 2 XCIj BgO^ от 0$ до 100$, количество флюса изменялось от 1$ до 2,5$ при постоянном факторе времени выдержки 15 минут. Для сплава ВАЛ 8 и сплава ВАЛ 10 видно, что максимальные значения механических свойств достигаются при соотношения 2 Xßli BgO^ = 4<#.

При изменении времени выдержки флюса на поверхности расплава механические свойства сплавов изменялись. Для сплава ВМ 8 максимальная пластичность достигается при времени выдержки флюса 15 минут, а прочность сплава максимально достигается при времени вццершш флюса 15 минут при количестве флюса 1,0$. При количествах 1,5$; 2,0$ и 2,b/ь. Ü увеличением времени выдержки (¿uujcu прочность сяла-

ва уменьшается. Для сплава ВАЛ 10 прочность максимально достигается при времени выдержки флюса 15 минут, а пластичность максимально достигается при 10 минут.

Оптимальное сочетание механических свойств для ВАЛ 8 и ВАЛ 10 достигалось при времени выдержки флюса 15 минут и концентрации флюса 1,0$.

Было исследовано влияние времени выдержки расплава после снятия шлака на механические свойства сплава ВАЛ 10. Установлено, что с увеличением времени выдержки расплава его прочность уменьшается. Оптимальное значение механических свойств сплава достигается в интервале времени выдержки расплава 0-5 минут.

Анализируя исследованные данные, можно сделать вывод, что максимальные значения (зв = 466 Ша и Ь =11,3$ для сплава ВАЛ 8 и бе = 520 Ща о = 6,5$ для сплава ВАЛ 10 соответствуют соотношению 2ХС1: в20^ ,= 40$, времени выдержки флюса 15 минут и концентрации флюса 1%.

На основании проведенных исследований проводилось опробование. При подготовке) сплавов использованы следующие матерлалы: А1(А7), 1п, са, В1, ЭЪ и лигатуры (97А1-ЗТ1, 50А1 - 5ОСи, 80А1 -20 Мп, ...).

Плавка проводилась по следующей технологии: базовый сплав загружался' в предварительно подогретый до 600-700°С тих'ель. После расплавления при температуре 730°С проводилось введение лигатур и малых добавок. Расплав перегревали не выше 750-760°С рафинировали дегазатором мпС12 в количестве 0,05 - 0,1$ от массы сплава для ВАЛ 8, ВАЛ 10, ВАЛ ГОД пли вводился рафшшрую^е-ыодифшшруювдй флюс в количестве 1$ для ВАЛ ВАЛ 10$ и ВАЛ ЮДФ. Ввод флюса осуществляется с помощью колокольчика. Заливка в кокиль производилась при температуре 740-750°С.

Упрочняющая термообрасютьа сплавов проводилась по режиму ть.

В таблице I показаны результаты лабораторного опробования.

Таолипд I

1 ¿¿арка Состав Механические свойства

сплава Основные легирующие Вспомогательные легирующие Ре, Ша

Эх Са М8 Мп не больше

I 2 3 4 5 6 7 8 9

ВАЛ 8 7,8-8,5 2,5-3.5 0,2-0,45 0,1-0,25 0,015-0,1 В 0,05-0,25 Ве 0,5-1,0 йп 0,4 430 5,0

ВАЛ 8$ 7,8-8,5 2,5-3,5 0,2-0,45 0,1-0,25 Т1 0,015-0,1 В 0,05-0,25 Ве 0,5-1,0 гп 0,4 450 8,0

ВАЛ 10.' Л. 0,2 4,5-4,9 0,35-0,8 0,15-0,35 Т1 0,0743,25 ей 0,25 450 4,0 •

Продолжение табл..I ^

I 2 3 •4 5 6 7 8 9

ВАЛ ЮД С 0,2 4,5ч:,9 0,35-0,8 0,154),35 Ti 0,05-0,1 Cd 0,1-0,2 In 0,1-0,2 Bi 0,1-0,2 Sb 0,25 510 4,0

ВАЛ 10Ф <.0,2 4,5-4,9 — 0,35-0,8 0,15-0,35 Ti 0,07-0,25 Cd 0,25. 520 6,0

ВАЛ 10Д5 ^0,2 . 4,5-4,9 0,35-0,8 0,15-0,35 Ti 0,05-0,1 Cd 0,1-0,2 In 0,1-0,2 Bi 0,1-0,2 Sb ' . 0,25 530 7,5

Примечание : Свойства сплавов определялись на образцах, вырезанных из отливок типа -"корпус".

Состав флюса:

Для ВАЛ 8: 71,5% В2<Э3 + 14,395 СиС12 + 5,7% MgCl2 + 2,8% КС1 + 4,2% NaCl + 1,5% KnClg. Для ВАЛ 10 и ВАЛ 10Д: 71,5% В203 + 14,3% СиС12 + 7,2% ШС12 + 2,8% КС1 + 4,2% NaCl.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Упрочнение сплавов систем Al-Cu типа ВАЛ 10 и Al-Si-Cu типа ВАЛ 8 происходило при введении в сплав малых добавок легкоплавких элементов и при их обработке рафинируще-модифщирующим флюсом.

2. Малые добавки кадмия, висмута, индия, сурьмы, свинца замедляют процессы старения.

Был выбран оптимальный состав сплава системы Al -. (4,5-4,9)Cu - (0,3543,8) Ш - (0,15-0,35) ïi - (0,05-0,1) Cd - (0,1-0,2) Bi - (0,1-0,2) in - (0,1-û,2)Sb. Его механические свойства превышаются по сравнению с традиционным сплавом ВАЛ 10 до <з& = 510 Ша и ^ =

3. Показано, что в высокопрочных сплавах типа ВАЛ 8 и ВАЛ 10, дополнительно легированного комплексом микродобавок, процессы старения происходят более медленно. Установлен режим старения, который составляет при температуре 160 - Ь°С, выдержу 15 часов, охлаздение на воздухе, при котором достигается максимальные прочностные характеристики сплавов. .

4. Выбран оптимальный состав флюса:

- сплав ВАЛ 8:

71,5$ В203 + 14,3% СиС12 + 5,7% MgCl2 + 2,8^ KCl + + 4,252 NaCl + 1,5% lïnClg.

- сплав ВАЛ 10:

71,5$ В20э +.14,3% CuCl2 H- 7,2% ШС12 + 2,8^ KCl + mai.

Оптимальные значения механических свойств сплавов достигались при концентрации 1% и времени выдержки флюса 15 минут и времени выдержки расплава после снятия шлака 0-2 минуты.

Разработка сплавов ВАЛ 8 и ВАЛ 10 предложенными флюсом и технологией позволила повышать их пластичностную характеристику.