автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Влияние фосфора и церия на структуру эвтектического силумина АК12MMrH и разработка технологии изготовления из него поршней для автомобильных двигателей

На правах рукописи

СЕЛИВАНОВ АНДРЕЙ АРКАДЬЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ФОСФОРА И ЦЕРИЯ НА СТРУКТУРУ ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СИЛУМИНА АК12ММгН И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НЕГО ПОРШНЕЙ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.16.04 "Литейное производство"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре технологии литейных процессов Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Белов Владимир Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Батышев Александр Иванович, кандидат технических наук Гусева Вера Валерьевна

Ведущая организация: ОАО «Костромской завод мотордеталь»

Защита состоится 28 декабря 2006 года на заседании диссертационного совета Д.212.132.02 при Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) по адресу: 119049, г. Москва, Ленинский проспект, д.6, ауд. А-305.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета)

Автореферат разослан «23» ноября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Семин А.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность. На сегодняшний день в России, в условиях рыночных отношений, перед машиностроителями остро стоит вопрос повышения конкурентоспособности продукции и снижения её себестоимости. Это затрагивает и такую область машиностроения, как производство поршней для двигателей внутреннего сгорания. Одной из основных проблем при производстве поршней для двигателей внутреннего сгорания из сплавов на основе алюминий-кремний, является повышение уровня их механических свойств и эксплуатационных характеристик.

Для изготовления поршней широко используют силумины, с массовой долей кремния 11-25%, то есть эвтектические и заэвтектические сплавы. Известно, что эвтектические силумины по сравнению с заэвтектическими имеют более высокие механические и физические характеристики. В частности, существенным недостатком заэвтектических поршневых силуминов является их низкая пластичность, что может вызвать хрупкое разрушение поршня при эксплуатации и выход двигателя из строя. Однако с увеличением содержания кремния сверх эвтектической концентрации значительно снижается линейный коэффициент термического расширения, и возрастают некоторые технологические свойства силуминов.

Для улучшения механических свойств и повышения эксплуатационных характеристик поршневых силуминов их подвергают модифицированию и микролегированию.

Для модифицирования эвтектических и доэвтектических силуминов, преимущественно, применяется натрий и стронций. По отношению к их действию на структуру сплава фосфор является демодификатором. Поэтому действие фосфора на микроструктуру, технологические и эксплуатационные характеристики эвтектических силуминов изучено мало.

Известно, что на эксплуатационные свойства поршней положительное влияние оказывают малые добавки редкоземельных металлов, в частности, иттрия и церия. Однако если действие РЗМ на структуру и свойства заэвтектических силуминов изучено достаточно глубоко, то о влиянии их на микроструктуру й свойства поршневых эвтектических силуминов, сведения малочисленны и противоречивы.

Исходя из вышеизложенного, особый интерес представляет изучение влияния фосфора и РЗМ, в частности церия, на эксплуатационные характеристики поршневых эвтектических силуминов, определение оптимальных составов микролегирующих добавок и разработка на этой основе технологии комплексной внепечной обработки расплава для получения высококачественного поршневого эвтектического силумина с улучшенными механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками, что позволит-не только увеличить качество поршней, но и произвести импортозамещение данной продукции на российском рынке.

Цели работы. Обеспечение высокого уровня механических и эксплута-ционных свойств поршневых эвтектических силуминов путем управления формированием их структуры.

Разработка состава флюса для рафинирования поршневого эвтектического силумина.

Для достижения поставленной цели необходимо:

1 Определить оптимальные параметры ввода фосфора в расплав силумина путем лигатур медь-фосфор, с различной массовой долей в них фосфора.

2 Выявить возможность управления формированием структуры поршневых эвтектических силуминов путем микролегирования их фосфором.

3 Исследовать влияние фосфора и церия на структуру и свойства эвтектических силуминов.

4 Предложить технологию совместного микролегирования фосфором и церием поршневых эвтектических силуминов.

5 Разработать технологию флюсового рафинирования поршневых эвтектических силуминов, микролегированных фосфором и церием.

Научная новизна. Показана возможность управления структурообразо-ванием эвтектических силуминов путем микролегирования их фосфором и церием, которая заключается в том, что при их вводе в расплав поршневого эвтектического силумина АК12ММгН, образуются центры для кристаллизации кремния. В результате этого, в сплаве эвтектического состава формируется структура заэвтектического силумина.

Выявлена закономерность воздействия одного фосфора, а также церия совместно с фосфором на микроструктуру эвтектических силуминов, предложен механизм, объясняющий это воздействие. Фосфор, веденный в расплав АК12ММгН, образует в нем фосфидные центры для кристаллизации на них кремния. Церий, введенный в расплав, не рафинированный от водорода, образует гидриды, которые могут являться центрами кристаллизации кремния, а также другие соединения с легирующими элементами сплава АК12ММгН, которые таковыми не являются. Фосфор, введенный в расплав, не содержащий водорода и микролегированный церием, образует меньше центров кристаллизации кремния, таких как AIP, поскольку в большем количестве начинает растворяться в адь поэтому значительных изменений в микроструктуре сплава не наблюдается.

Установлено влияние одного фосфора, а также фосфора совместно с церием на твердость поршневого эвтектического силумина в области температур 20 - 350 °С. Фосфор влияет на данную характеристику незначительно, фосфор и церий, введенные в расплав поршневого силумина АК12ММгН одновременно увеличивают её на 30-48 %.

Предложен механизм, объясняющий повышение эффективности действия церия в присутствии фосфора, заключающийся в том, что при вводе фосфора в расплав АК12ММгН в первую очередь образуются центры кристаллизации кремния в виде фосфида алюминия (AIP), затем при вводе в него церия образуются дополнительные центры кристаллизации в виде гидридов церия, фос-

фида церия и других соединений. При одновременном вводе в расплав фосфора и церия, в нем также образуется большое количество центров кристаллизации кремния, поскольку зарождение как фосфидных соединений с алюминием и церием, так и других соединений с церием происходит одновременно, что благоприятно влияет на свойства сплава АК12ММгН.

Практическая значимость. Разработана технология микролегирования поршневых эвтектических силуминов фосфором и церием, позволяющая получать стабильно высокие свойства этих сплавов.

Предложен новый состав флюса для рафинирования поршневого эвтектического силумина, содержащий в своем составе карбонатосодерщие соединения. Новая технология опробована и принята к внедрению на Заволжском моторном заводе ОАО «ЗМЗ» (г. Заволжье-2).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались:

- на международной конференции «Технология 2005» (г. Братислава, Словакия);

- на III международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (г. Москва, декабрь 2005 г.)

- на научных семинарах кафедры технологии литейных процессов Московского института стали и сплавов (2004-2006 г.г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников и 3 приложений. Работа изложена на /-717страницах машинописного текста, содержит -¿Г таблиц и/Zi рисунков. Библиографический список включает 183 наименования.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Объектами исследования были поршневой эвтектический силумин АК12ММгН (ГОСТ 1583-93) и бинарный сплав АН 16-18) % Si.

Указанные сплавы выплавляли из шихтовых материалов технической чистоты.

Расплавы готовили в печи сопротивления типа CUIOJ1 в обычной атмосфере, в графитошамотных тиглях.

Фосфор в сплав AI—<16—18) % Si вводили лигатурой Си-{8-10) % массовых Р в виде «вафельной» плитки, Си-20%РиСи-15%Рв виде гранул, в количестве 0,07 % от массы расплава при температурах 720 °С, 740 °С, 760 "С, 780 °С и 820 "С. В сплав АК12ММгН фосфор вводился лигатурой Си - (8 - 10) % Р в количестве 0,03 %; 0,05 %; 0,07 %; 0,09 % и 0,11 % от массы расплава при температуре 780 °С.

Церий в поршневой силумин вводили лигатурой Si-Ce (28 - 30 % Се) при температуре 780 °С в количестве 0,015 %, 0,03%, 0,05 %, 0,08 % и 0,1 % от

массы расплава. Церий вводился в расплав двумя способами: перед вводом в него фосфора и после ввода данного элемента в расплав.

Технология рафинирования включала в себя обработку флюсом 80 % (47,5 % NaCl + 47,5 КС1 + 5 % Na3AlF6) + 20 % доломита.

Для исследования процесса кристаллизации сплавов использовали термоанализ. Регистрацию показаний хромель-алюмелевой термопары осуществляли с помощью прибора КТ — 02 - 03 в связке с компьютером. Кривые охлаждения записывали в процессе затвердевания проб массой 50 г ± 5 г в пес-чано-глинистой и металлических формах. Скорость охлаждения поддерживали соответственно в пределах 4-5 °С/с и 33-35 °С/с.

Микроструктуру сплавов исследовали на образцах, залитых в песчано-глинистую форму и кокиль. Размер кристаллов первичного кремния определяли методом случайных секущих на микроскопе МИМ-7. Интерметаллид-ные фазы исследовали на шлифах, травленных водным раствором плавиковой (1 %) кислоты на микроскопе NEOPHOT 21.

Микротвердость фазовых составляющих определяли на микротвердомере ПМТ-3 по стандартной методике.

Механические свойства сплавов определяли по стандартным методикам на образцах, вырезанных из отлитых в кокиль заготовок. Твердость сплавов определяли при температурах 20 °С, 200 °С и 350 °С.

Заполняемость сплавом формы определяли по клиновой пробе Белова-Гусевой.

Коэффициент линейного расширения сплава в интервале температур 20350 °С определяли на образцах, отлитых в кокиль, с помощью дилатометра по стандартной методике.

Для определения загрязненности сплава неметаллическими включениями использовалась разработанная проба «полоса». Оценку качества металла проводили по результатам определения отношения площади включений (в мм2), обнаруженных в пяти изломах технологической пробы, к общей площади исследуемых изломов (в см2) (формула 1):

"изл.

где Кд- коэффициент пораженности дефектами;

Бд - суммарная площадь дефектов в изломах мм2;

Бизл - суммарная площадь изломов см2.

Удовлетворительным по загрязненности неметаллическими включениями считается такой сплав, коэффициент пораженности дефектами которого не превышает 0,05.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СПЛАВОВ ПОРШНЕЙ ФИРМ: ОАО «ЗМЗ» И «MAHLE»

Основное преимущество поршней, изготовленных из заэвтектических силуминов - способность работать при повышенных температурах и в тяжело нагруженных двигателях. Так как содержание легирующих элементов, помимо кремния, в заэвтектических и эвтектических силуминах примерно одинаковое, то именно наличие в структуре данных сплавов кристаллов первичного кремния, наряду с другими интерметаллидными фазами определяет износостойкость поршней: Анализ поршней, изготовленных из заэвтектических силуминов, показал, что необходимо максимальное измельчение кристаллов . первичного кремния в структуре сплава, которое достигается модифицированием данных сплавов фосфором, что касается обработки данным элементом расплавов эвтектических силуминов, то ясности в этом вопросе нет. Поэтому одним из направлений работы являлось изучение возможности формирования микроструктуры эвтектических силуминов таким образом, чтобы в её составе присутствовали кристаллы первичного кремния.

Для исследования структуры и свойств сплавов поршней,' были взяты образцы ведущих производителей: ОАО «ЗМЗ» (Россия) и фирмы «Mahle» (Германия).

Результаты исследования микроструктуры сплавов поршней представлены на рисунке 1. Как видно из рисунка 1 в, микроструктура сплава поршня «Mahle» представляет собой структуру заэвтектического силумина. Следует отметить, что содержание кремния в сплаве находится в пределах эвтектической концентрации.

а - поршень №1, производитель ОАО «ЗМЗ»; б - поршень №2, производитель ОАО «ЗМЗ»; в - поршень №3, производитель фирма «Mahle».

Рисунок 1 — Микроструктура сплавов поршней

Что же касается микроструктуры сплава поршней ОАО «ЗМЗ», то можно отметить, что все исследованные образцы имеют структуру сложнолегиро-ванного доэвтектического силумина: дендриты cxAi - твердого раствора, алю-миниево-кремниевая эвтектика, и интерметаллиды (рисунок 1 а, б). Твердость сплава в «юбке» поршня всех исследованных поршней в среднем на 11 % выше, чем в их донной части. Следует отметить, что твердость сплава

поршня «Mahle» несколько выше, чем у сплава поршней ОАО «ЗМЗ». Результаты измерения КЛР сплава поршней показывают, что KJIP сплавов ОАО «ЗМЗ» и фирмы «Mahle» отличаются между собой незначительно, и несколько выше у сплава поршней ОАО «ЗМЗ».

Данные исследования подтвердили правильность предположения разработки процесса кристаллизации сплава, который позволял бы получать КПК в структуре эвтектического Al-Si сплава.

Из литературных данных известно, что введение в эвтектические силумины фосфора приводит к смещению точки эвтектики на диаграмме состояния системы Al-Si в сторону меньших содержаний кремния. При этом в сплаве формируется структура заэвтектического силумина. Поэтому необходимо выяснить влияние фосфора на микроструктуру, механические и эксплуатационные свойства поршневого эвтектического силумина АК12ММгН, поскольку литературные сведения о влиянии данного элемента на описанные выше свойства сплава крайне малочисленны.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОСФОРА НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРШНЕВЫХ СИЛУМИНОВ

Большое внимание сейчас уделяется повышению уровня свойств поршневых силуминов. Одним из способов влияния на механические свойства сплавов является изменение их структуры.

Из литературных данных известно, что введение в эвтектические силумины фосфора приводит к образованию в их структуре кристаллов первичного кремния, то есть структура Al-Si сплава приближается к заэвтектической.

Наиболее удобным является ввод в силумины фосфора посредством лигатуры. Имеющиеся литературные данные, касающиеся температуры её ввода в расплав, времени выдержки и требуемого количества фосфора в силумине эвтектического состава, противоречивы. Поэтому для выяснения этих вопросов проведены исследования влияния фосфора на процесс кристаллизации, микроструктуру и механические свойства сплавов А1-(16-18) % Si и АК12ММгН.

Для определения наиболее эффективного ввода в расплав фосфора, его вводили в силумин А1-(1б-18) % Si посредством трех различных фосфорсодержащих лигатур: Си — (8-10) % Р (в виде «вафельной» плитки), Си — 15 % Р (гранулы) и новой ранее не использовавшейся лигатурой Си — 20 % Р (гранулы).

Из анализа полученных экспериментальных данных по вводу фосфора в расплав бинарного силумина А1-(1б-18) % Si был сделан вывод, что для ввода фосфора в поршневой эвтектический силумин целесообразно использовать лигатуру Си - (8-10) % Р, температура ее ввода в расплав должна быть 780 -800 °С, а длительность выдержки расплава на усвоение в нем фосфора должна составлять 15-20 мин.

Как указано выше, при введении в эвтектические силумины фосфора, структура сплава приближается к заэвтектической. Исследования показали, что введение до 0,11 % массовых фосфора в расплав эвтектического поршневого силумина вызывает появление в его структуре кристаллов первичного кремния (КПК). Это связано с тем, что положение сплава на диаграмме состояния системы Al-Si смещается в область первичной кристаллизации кремния, что обусловлено образованием в расплаве частиц AIP, являющихся центрами для начала кристаллизации. Объемная доля кристаллов первичного кремния в эвтектическом сплаве АК12ММгН при литье в песчаную форму увеличивается от 0 % до 2,9 %.

Известно, что износостойкость поршней и стойкость режущего инструмента при их механической обработке связаны с микротвердостью фаз поршневых сплавов. При микролегировании поршневого эвтектического силумина АК12ММгН фосфором в количестве 0,03-0,11 % по массе наблюдается снижение микротвердости аА| в связи с переходом кремния из ад1 на образование КПК: при литье в песчано-глинистую форму с 1239 до 1049 Н/мм2, при литье в кокиль - с 1467 до 1379 Н/мм2, а также снижение микротвердости КПК: при литье в песчано-глинистую форму - от 9053 до 8019 Н/мм2, при литье в кокиль - от 11824 до 10300 Н/мм2.

Установлено, что твердость сплава АК12ММгН как при комнатной, так и при повышенной температурах, практически не изменяется от ввода в него фосфора.

Полученные результаты по замеру микротвердости фаз cui и кристаллов первичного кремния, и твердости сплава АК12ММгН, позволяют утверждать, что стойкость режущего инструмента при обработке этого сплава, после микролегирования его фосформ, будет повышаться.

Результаты по измерению коэффициента линейного расширения (KJ1P) сплава показывают, что при вводе фосфора в сплав АК12ММгН его KJIP практически не изменяется. Однако заполняемость формы расплавом поршневого эвтектического силумина несколько увеличивается, после ввода в него фосфора. Это, вероятно, объясняется тем, что фактическая траектория фигуративной точки эвтектического сплава сдвигается в сторону сплавов, богатых алюминием, относительная доля кристаллизуемых кластеров кремния резко уменьшается, благодаря чему эвтектика кристаллизуется при пониженной температуре. Такое снижение температуры эвтектики приводит к более позднему затвердеванию расплава, а, следовательно, и к увеличению заполняемое™ формы расплавом АК12ММгН, микролегированным фосфором.

Проведенные эксперименты показали, что ввод фосфора в сплав АК12ММгН не вызвал заметного улучшения его эксплуатационных свойств. Из литературных данных известно, что редкоземельные металлы (РЗМ) положительно влияют на механические и эксплуатационные характеристики силуминов. Поэтому были проведены исследования по влиянию фосфора совместно с церием на структуру и свойства сплава АК12ММгН.

ВЛИЯНИЕ ЦЕРИЯ И ФОСФОРА НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРШНЕВОГО ЭВТЕКТИЧЕСКОГО СИЛУМИНА АК12ММгН

Обработка силуминов РЗМ оказывает влияние не только на их свойства, но и на их микроструктуру. Однако сведений о влиянии церия и фосфора, особенно совместного, на свойства эвтектических силуминов практически нет. Поэтому для уточнения этого вопроса проведено исследование на сплаве АК12ММгН. При изучении совместного влияния церия и фосфора на микроструктуру и свойства поршневого эвтектического силумина встал вопрос об очередности ввода данных элементов в расплав и времени выдержки на усвоение церия в расплаве. Так, как из литературных источников известно, что церий оказывает модифицирующее влияние на эвтектический кремний и не влияет на КПК, или может оказать на них демодифицирующее влияние, то было решено на первом этапе вводить церий в расплав в концентрации, оптимальной для заэвтектических силуминов перед вводом в расплав фосфора. Исследования показали, что ввод церия в эвтектический поршневой силумин АК12ММгН не вызывает практически никаких изменений при его кристаллизации, то есть церий, при самостоятельном его введении в расплав не оказывает заметного модифицирующего воздействия на структуру сплава.

Введение в расплав церия, а затем фосфора привело к увеличению объемной доли кристаллов первичного кремния в 1,7 раза до 0,7 %, и их приведенного количества в сплаве в 1,16 раза до 3,3-10"4 шт/мкм, также при этом уменьшается их размер на 13-20 % и составляет 90-110 мкм.

Некоторое измельчение КПК при введении церия связано, по-видимому, с облегчением зародышеобразования при кристаллизации кремния. Это можно объяснить следующим. Церий образует интерметаллидные соединения с легирующими элементами сплава АК12ММгН. Параметры кристаллических решеток некоторых из них близки к решетке кремния. К двойным соединениям, имеющим хотя бы один параметр решетки, близкий к кремнию можно отнести CeCu6 (b=0,509 нм), CeCu4 (а=0,514 нм), CeSi (с=0,598 нм), CeNi5 (а=0,487 нм).

Также, при кристаллизации сплава возможно образование гидридов церия, которые по параметрам кристаллических решеток также отвечают принципу Данкова-Конобеевского: СеНг (а=0,558 нм), СеНз (а=0,554 нм). Поэтому при введении в сплав церия появляются дополнительные центры кристаллизации первичного кремния.

При введении в поршневой эвтектический сплав фосфора, образуются центры кристаллизации AIP (а=0,547 нм), на которых растет кристалл кремния, однако, при введении фосфора после церия часть кремния из а-твердого раствора кремния в алюминии, а также из эвтектики уже «ушла» на образование вышеуказанных соединений с церием и на кристаллизацию на возникших в расплаве цериевых подложек. По этой причине нет возможности для образования дополнительных центров кристаллизации КПК, таких как

СеР (а=0,591 нм). Этим можно объяснить крайне малое увеличение объемной доли и приведенного количества КПК в сплаве АК12ММгН при вводе фосфора после церия.

Измерение микротвердости основных фазовых составляющих сплава показывает, что ввод сотых долей церия вызывает падение микротвердости КПК и аЛ1 на 500-600 Н/мм2; ввод фосфора после церия также вызывает падение микротвердости этих фаз на 610-670 Н/мм2. Снижение микротвердости КПК и аЛь вероятно, связано с тем, что церий взаимодействует с кремнием, магнием и медью, которые служат упрочнителями КПК и алюминиевой матрицы.

При вводе церия в расплав АК12ММгН, не содержащий фосфора наблюдается снижение твердости сплава при комнатной температуре. При этом твердость сплава при повышенной температуре не изменяется.

Результаты по измерению КЛР показывают, что ввод 0,08 % массовых церия и 0,07 % массовых фосфора уменьшает KJIP сплава с 22,0-10"6 °С"' до 20,6-10"6 °С'. Это можно объяснить следующим образом. Во-первых, при введении в сплав элементов с более низким, чем у алюминия, коэффициентом линейного расширения, общий КЛР сплава снижается. Так как в интервале температур 20-350 °С аА1=28,Ы0б °С"', а 0^=6,2-10 6 °С"1, то микролегирование сплава АК12ММгН церием позволяет уменьшить его КЛР. Во-вторых, образующиеся интерметаллиды церия с компонентами сплава также способствуют снижению коэффициента линейного расширения эвтектического силумина.

Проведенные эксперименты показали, что микролегирование сплава АК12ММгН церием и фосфором имеет сложный характер, так как, с одной стороны, способствует снижению КЛР сплава и увеличению заполняемое™ расплавом формы, а с другой стороны незначительному снижению микротвердости фазовых составляющих и твердости сплава. Поэтому были проведены дополнительные эксперименты для оценки влияния фосфора и церия на структуру и свойства сплава АК12ММгН при других условиях их ввода в расплав.

Так как церий вводился в сплав в количестве оптимальном для заэвтекти-ческих силуминов, то необходимо было выяснить оптимальную его концентрацию для ввода в поршневой эвтектический силумин АК12ММгН.

Ввод церия в расплав в количестве до 0,015 % массовых, после введения в него фосфора при заливке в песчано-глинистую форму привел к некоторому увеличению объемной доли КПК от 2,8 % до 2,9 %; а при заливке в металлическую форму к резкому увеличению объемной доли КПК с 1,7 % до 2,6 % при содержании церия в сплаве 0,05 % массовых (рисунок 2).

Это, вероятно, связано с тем, что при вводе в расплав фосфора, а затем церия образуются, как указывалось ранее такие соединения, как: AIP, CeCu6, CeCu4, CeSi, CeNij. Видимо, при увеличении содержания церия более 0,030,05 % массовых в сплаве, происходит изменение стехиометрического соотношения его с компонентами сплава, и образуются соединения, близкие по

Рисунок 2 - Объемная доля кристаллов первичного кремния в сплаве АК12ММгН в зависимости от содержания в нем церия (при наличии в сплаве

0,09 массовых % фосфора)

параметрам к решетке алюминия: CeSi2 (а=0,41б нм), СеАЦ (а=0,437 нм), MgCe (а=0,390 нм).

Ввод фосфора одновременно с церием в расплав АК12ММгН при заливке в металлическую форму привел к увеличению объемной доли КПК от 1,7 % до 2,8 % при содержании церия в сплаве до 0,08 % массовых; при заливке в песчано-глинистую форму к увеличению объемной доли КПК с 2,8 % до 3,2 % при содержании церия 0,03 % массовых, а затем к её снижению до 2,9 % массовых (рисунок 3).

При введении фосфора, в этом расплаве могут образовываться центры кристаллизации первичного кремния - частицы фосфида алюминия AIP. При дальнейшем вводе в расплав церия одновременно с фосфором, возможно образование и других соединений, отвечающих принципу структурного и размерного соответствия.

780 *С, мвталичэская форма -*-780 "С, песчаная форма

Рисунок 3 - Объемная доля кристаллов первичного кремния в сплаве АК12ММгН в зависимости от содержания в нем церия, при вводе фосфора

одновременно с церием

О (1,01 0.02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,0» 0,09 Содержание церия в сплаве, % масс.

По литературным данным, при температуре проведения эксперимента возможно образование соединения СеР (а=0,591 нм) и высвобождение заблокированных водородом центров кристаллизации кремния. Поэтому при введении церия совместно с фосфором может появляться больше дополнительных центров кристаллизации первичного кремния, и все они могут образовываться практически одновременно. Этим возможно объяснить увеличение объемной доли и количества КПК, по сравнению с вводом одного фосфора и ввода церия совместно с фосфором в расплав. А также, тем, что в присутствии водорода в сплаве растворимость фосфора в aAi - твердом растворе уменьшается, поэтому происходит образование дополнительного количества частиц AIP, служащих центрами кристаллизации кристаллов первичного кремния.

Результаты исследования влияния церия на микротвердость кристаллов первичного кремния в сплаве АК12ММгН при наличии в нем фосфора показали, что добавки сотых долей церия вызывают интенсивный рост этой характеристики на 4000-5000 Н/мм2. Дальнейшее увеличение содержание церия (до 0,1 % массовых) не приводит к изменению уровня микротвердости кристаллов первичного кремния. При вводе фосфора одновременно с церием наблюдается аналогичная ситуация.

Данные по измерению микротвердости аЛ) - твердого раствора алюминия в сплаве АК12ММгН представлены на рисунках 4 и 5, откуда следует, что введение церия способствует увеличению микротвердости этой фазовой составляющей. Увеличение микротвердости, вероятно, связано с растворением церия в алюминии.

Некоторое уменьшение микротвердости рассмотренных фазовых составляющих при введении церия 0,08 % массовых и более, как указывалось ранее, вероятно, связано с его взаимодействием с магнием и медью, которые служат упрочнителями алюминиевой матрицы и КПК.

эооо

i 7500 i 2000 I 150^1

I 100«:

§• 500

X

s 0

1693 16)7 1605 1626 1648

ß 1716 1576 1589 1626 1448

0 0,01 0,02 0,03 0,04 ops 0,08 0,07 0,08 0,0« 0,1 0,11 Содержание церия в сплаве, % масс.

-»-780 С, металлическая форма -«-780 С, песчаная форма Рисунок 4 - Микротвердость аА1 в зависимости от содержания церия в сплаве АК12ММгН, мкролегированном фосфором (0,09 % массовых)

3000

о -1-1---1-------1-1

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0.06 0,07 0,08 0,09 Содержание церия в сплаве, % масс.

-•-780 С, металлическая форма-»-7В0 С, песчаная форма

Рисунок 5 — Микротвердость аА] в зависимости от содержания церия в сплаве АК12ММгН, введенного в расплав одновременно с фосфором

(0,09 % массовых)

Данные по измерению твердости сплава при 350 °С показывают значительное увеличение данной характеристики при изменении условий ввода церия и фосфора в расплав АЬС12ММгН. При литье в металлическую форму твердость сплава растет с 23 НВ до 34 НВ, при вводе в расплав фосфора, а затем церия и с 23 НВ до 32 НВ при одновременном вводе данных элементов. При литье в песчаную форму твердость увеличивается с 22 НВ до 29 НВ при вводе в расплав фосфора, а затем церия; и от 22 НВ до 32 НВ при одновременном вводе данных элементов. Это, вероятно, связано с растворением легирующих элементов (меди и никеля) в фазах аЛ| и КПК, что и увеличивает жаропрочность сплава. Данное предположение подтверждается тем фактом, что объемная доля интерметаллидных фаз, содержащих эти элементы, в сплаве снижается.

Результаты измерения коэффициента линейного расширения сплава АК12ММгН, микролегированного фосфором и церием показали, что в зависимости от очередности их ввода в расплав, изменяется величина содержания церия в сплаве, при которой КЛР минимален. Ввод 0,015-0,05 % массовых церия в расплав АК12ММгН, содержащий 0,09 % массовых фосфора, приводит к снижению КЛР сплава с 22-10"6 °С"1 до 21-20,6-10"6 0С"'. При одновременном вводе церия и фосфора в расплав АК12ММгН, для получения пониженного значения КЛР, необходимо поддерживать концентрацию церия в сплаве до 0,03 % массовых. Из литературных данных известно, что на КЛР силумина влияет форма и размер кристаллов первичного кремния, чем их больше в структуре сплава и чем они мельче, тем ниже его КЛР. В связи с изложенным, снижение КЛР, вероятно, можно объяснить тем, что церий при содержании его в сплаве в количестве 0,015-0,05 % массовых, в случае его ввода в расплав АК12ММгН, содержащий 0,09 % Р, и в количестве до 0,03 % массовых при одновременном его вводе с фосфором в этот расплав, не образует соединений с алюминием и легирующими элементами сплава (медью, никелем, магнием), а образует соединения, являющиеся центрами кристалли-

зации кристаллов первичного кремния такие, как: СеНг, СеНз, СеР и другие, указанные ранее.

При увеличении концентрации церия в сплаве, вероятно, происходит изменение стехиометрического соотношения его с компонентами сплава, в результате образуются соединения, близкие по параметрам к решетке алюминия: Се81г, СеАЦ, К^Се, то есть увеличение объемной доли аА| приводит к снижению объемной доли и количества КПК в структуре сплава, что в свою очередь и вызывает изменение КЛР поршневого эвтектического силумина.

Результаты по влиянию фосфора и церия на заполняемость формы расплавом АК12ММгН показывают, что ввод фосфора и церия приводит к незначительному снижению заполняемое™ формы расплавом (1-2 %).

Результаты измерения механических свойств сплава показали, что ввод церия и фосфора не вызывает охрупчивания сплава АК12ММгН.

Таким образом, на основании полученных результатов можно заключить, что фосфор и церий, вводимые в расплав последовательно и одновременно оказывают заметное влияние на микроструктуру и свойства сплава АК12ММгН. Ввод в расплав данных элементов позволяет увеличить микротвердость основных фазовых составляющих сплава, несколько снизить КЛР, увеличить твердость сплава при повышенной температуре. Микролегирование сплава фосфором и церием не вызывает охрупчивания сплава.

РАЗРАБОТКА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВКИ И ЛИТЬЯ СПЛАВА АК12ММгН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ «406.1004015» ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Работоспособность поршней определяется не только фазовыми составляющими структуры сплава, но и качеством самого поршня. Известно, что плотность сплава в отливке может быть повышена за счет качественного приготовления расплава, то есть, содержания в нем газа и неметаллических включений.

Задачей данного этапа работы было совершенствование технологии плавки сплава АК12ММгН с целью повышения качества поршней. Объектами исследования служили специально отобранные поршни с дефектами, выявленными на их поверхности в процессе механической обработки.

В результате проведенных исследований, было выяснено, что неметаллические включения при обработке поршней, как правило, вскрываются на поверхности юбки и имеют неопределенную форму. Включения по цвету, темные и с рельефной (морщинистой) поверхностью, характерной для оксидных плен. Проведенный микрорентгеноспектральный анализ достоверно это подтверждает: в состав включений входят кислород и легирующие компоненты сплава: алюминий, магний, кремний и никель.

Анализ технологии изготовления поршней на ОАО «ЗМЗ» показал, что для очистки алюминиевого расплава от неметаллических включений целесообразно применить флюсовое рафинирование на базе сухих солевых препа-

ратов.

Применительно к условиям ОАО «ЗМЗ» для рафинирования поршневого силумина АК12ММгН, целесообразно использовать флюс, при применении которого реализуются оба механизма рафинирования: адсорбционный и флотационный.

Для реализации адсорбционного механизма в состав флюса введены традиционные хлоридные и фторидные соединения, а для усиления флотационного - карбонатные соединения магния и кальция в виде природного материала доломита.

Учитывая температуру перегрева расплава, которая предусмотрена технологией приготовления сплава АК12ММгН на ОАО «ЗМЗ», а также вышеизложенное, для исследований выбраны флюсы, составы которых приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Исследуемые рафинирующие флюсы

Наименование флюса Состав флюса

Флюс №1 47,5 % N301+47,5 % КС1+5 % - флюс ОАО «ЗМЗ»

Флюс -N"»2 80 % (47,5 % КаС1+47,5 % КС1+5 % ^3А1К6) +20 % доломита

Флюс №3 (45 % N301+45 % КС1+10 % А1К3)

Флюс №4 80 % (45 % N001+45 % КС1+10 % А№3)+ 20 % доломита

Флюс №5 45 % N301+45 % КС1+ 10 % доломита

Эффективность очистки расплава силумина от неметаллических включений этими флюсами оценивалась по пробе «полоса».

При использовании всех исследованных флюсов наблюдается уменьшение загрязненности сплава неметаллическими включениями, причем наибольшую эффективность показал флюс №5 состава КаС1 + КС1 + доломит (рисунок 6).

При низкой загрязненности исходного расплава использованная технология флюсовой обработки позволяет практически полностью очистить расплав от неметаллических включений.

В ходе проведения лабораторных исследований установлено, что технологическая проба «полоса» позволяет быстро, эффективно оценить степень загрязненности алюминиевых сплавов неметаллическими включениями. Она проста в использовании, не требует применения дополнительного оборудования и длительной пробоподготовки, в отличие от широко известной методики Добаткина-Зиновьева.

На эксплуатационные характеристики поршней влияет не только качество приготовленного расплава, но и качество формы, а также правильность подвода металла к отливке.

Флюс Флюс Флюс Флюс Флюс Флюс Флюс № 1 N8 2 № 2 № 3 № 4 №4 N15

Обработка

□ Исходный сплав ■ Рафинированный сплав

Рисунок б - Изменение загрязненности неметаллическими включениями расплава силумина в зависимости от состава флюса

На литейном участке ОАО «ЗМЗ» поршни изготавливаются на карусельных кокильных машинах, металл в кокиль заливается одновременно через две симметрично расположенные верхние литниковые системы. Литниковая система состоит из воронки, шлакоуловителя и питателя. Для компенсации усадки применяется верхняя открытая цилиндрическая прибыль.

Шлакоуловитель центробежного типа ориентирован на отделение от расплава неметаллических включений под действием центробежных сил.

Питатель щелевого типа предназначен для подачи расплава в полость формы с учетом наличия на пути падающей струи металла компенсационной стальной вставки.

Анализ конструкции литниковой системы показал, что шлакоуловитель и питатель не отвечают в полной мере предъявляемым к ним функциональным требованиям. Металл, проходя по шлакоуловителю полностью его не заполняет, и сразу попадает в питатель, что не позволяет создать вихревой поток, которым шлак под действием центробежной силы мог бы удерживаться в объеме шлакоуловителя.

Что касается питателя, то струя расплава, падающая из него вниз, частич-. но попадает на стальную вставку, что не может не приводить к ее дроблению и к турбулентности потока.

Из изложенного видно, что конструкция шлакоуловителя и питателя литниковой системы требуют изменений с целью повышения эффективности их работы. В связи с этим был разработан и опробован вариант новой конструкции литниковой системы, в которой подвод металла из воронки осуществляется по касательной к конической поверхности шлакоуловителя. Питатель к поверхности шлакоуловителя также располагается по касательной, но сме-

щается на 180 ° против часовой стрелки по отношению к существующему его расположению в форме (рисунок 7).

а - литниковая система, применяющаяся на ОАО «ЗМЗ»; б - новая литниковая система.

Рисунок 7 - Схема кокиля для литья поршней

Площадь сечения входного отверстия в шлакоуловитель (Иг) со стороны воронки остается неизменной по отношению к действующей конструкции кокиля и в 1,1-1,3 раза превышает площадь сечения питателя (Б)) (формула 2). Данное соотношение площадей Б] и Б2 выбрано на основании практического опыта, исходя из условия обеспечения запирания потока расплава в шлакоуловителе.

Б^/п (2)

где Б: — площадь питателя новой конструкции;

Г2 - площадь входного отверстия действующей конструкции; п — коэффициент «запирания», равный 1,1-1,3

Чем выше температура литья, тем меньше величина коэффициента «запирания».

Для более глубокого изучения влияния центробежной силы на процесс шлакоотделения, были проведены исследования по оценке эффективности работы шлакоуловителя центробежного типа. Для этого из прозрачного пластикового материала была изготовлена модель усовершенствованной литниковой системы поршня. Для имитирования расплава использовали обычную водопроводную воду, предварительно подкрашенную красителем (перманга-натом калия). Неметаллические включения (НМВ) и оксидные плены имитировали при помощи кусочков пробки, графитовой крошки и полиэтиленовой пленки толщиной 0,1-0,2 мм. В ходе экспериментов имитировали не только литниковую систему поршня, но и сам поршень, путем подбора емкости, со-

ответствующей его объему. Рассматривая процесс заполнения гидромодели с емкостью, имитирующей поршень, выяснили, что большая часть НМВ и оксидных плен улавливается в процессе заполнения и остается в полости шлакоуловителя, не попадая в объем «поршня».

Исходя из полученных данных, сделаны следующие выводы:

- полученная гидромодель, позволяет визуально наблюдать характер движения потоков жидкости, имитирующей расплав, а также НМВ и оксидных плен;

- в результате заполнения гидромодели жидкостью, имитирующей расплав, происходит улавливание и последующее удержание НМВ и оксидных плен, под действием центробежных сил.

Исходя из всего вышеизложенного, предложена технология изготовления поршней из сплава АК12ММгН, которая состоит в следующем (рисунок 8).

печь

ковш

Рисунок 8 - Технологическая схема приготовления сплава АК12ММгН

Приготовление сплава производится в печи ИАТ-2,5 с использованием «болота» в количестве не менее 500 кг.

Перелив металла из печи в ковш электропогрузчика осуществляется при температуре 760-770 °С. При этом, сначала ковш заливается примерно на треть объема, затем на поверхность расплава равномерно рассыпается сухой порошкообразный флюс системы 80 % (47,5 % КаС1+47,5 % КС1+5 % КазАШ6)+20 % доломита в количестве 1,0 % от массы переливаемого металла и сливается его оставшаяся часть. Флюс засыпается в 2-3 приема. Не снимая шлака, ковш транспортируется к установке РВи-465, где производится дегазация расплава аргоном течение 5 мин.

Температура металла в ковше перед продувкой должна быть не ниже 750 °С. После окончания продувки окомковавшийся шлак разбивается шумовкой, расплав в ковше выстаивается в течение 7-10 мин для удаления пузырьков рафинирующего газа, после чего заливается технологическая проба «лепешка» для качественного анализа газонасыщенности расплава.

Перелив металла из ковша электропогрузчика в раздаточную печь осуществляется через специальную фильтрующую секцию. Перед сливом металла на поверхность «болота» в печи засыпается сухой порошкообразный флюс системы 80 % (47,5 % №€1+47,5 % КС1+5 % На3А1Р6)+20 % доломита в количестве 0,3 % от массы «болота». После перелива расплава и выстаивания в течение 5-7 минут, с зеркала металла снимается шумовкой шлак. Затем одновременно вводят микролегирующие добавки фосфор и церий в составе лигатур Си-(8-10) % Р и 8ь(28-30) % Се, соответственно, и рафинирующий флюс 80 % (47,5 % №0+47,5 % КС1+5 % Ыа3А1Р6)+20 % доломита в количестве 1 % от массы расплава. Температура перегрева расплава 780 - 800 °С.

Количество вводимого фосфора составляет 0,07-0,09 %, а церия — 0,0150,030 % от массы расплава.

Через 10-15 мин выстаивания, с зеркала расплава снимается шлак и заливаются технологические пробы на газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями. При получении отрицательного результата по газосодержанию производится продувка расплава в раздаточной печи аргоном в течение 3 мин и повторный отбор пробы на газонасыщенность.

На разработанную технологию приготовления сплава АК12ММгН составлена и передана ОАО «ЗМЗ» технологическая инструкция.

Совмещение операций рафинирования и микролегирования позволяет уменьшить длительность проведения металлургической обработки расплавов и способствует лучшему усвоению легирующих добавок за счет разрушения под действием флюса оксидной плены на границах раздела лигатура - жидкий металл.

ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ ПОРШНЕЙ 406.1004015 ИЗ СПЛАВА АК12ММгН

Опытно-промышленное опробование разработанной технологии плавки и литья сплава АК12ММгН было проведено в условиях цеха №2 ОАО «ЗМЗ» при производстве отливки «Поршень 406.1004015».

В отличие от лабораторных условий, при проведении промышленных экспериментов, проводилось опробование новой технологии лишь в части рафинирования расплава карбонатосодержащим флюсом и модернизированной конструкции литниковой системы. Это было вызвано тем, что по действующей конструкторской документации на предприятии, не разрешалось в условиях массового производства производить замену материала поршня без стендовых испытаний в составе двигателя.

В ходе опробования на первом этапе были проведены 2 плавки сплава АК12ММгН, обработанного флюсами №1 и №2, соответственно, в количестве 1,5 % от массы расплава (таблица 2). Для исследования влияния обработки расплава флюсом на свойства сплава, из отлитых партий отливок отбирались поршни, на которых определялись твердость сплавов и газовая пористость (в баллах по шкале ВИАМ). Прочность и пластичность сплава определялись на образцах, вырезанных из отлитых в кокиль заготовок-свидетелей.

Результаты опытно-промышленного опробования показали, что по сравнению с обработкой флюсом №1 новая технология рафинирования расплава АК12ММгН позволяет получить:

- временное сопротивление разрыву 250 МПа, что выше на 5,7 %;

- относительное удлинение 2,1 %, что выше на 7,3 %;

- твердость 93,1 НВ, что ниже на 3,6 %.

- снижение содержания окислов с 0,58 % до 0,26 % (в 2,2 раза). После обработки расплава флюсом № 1 содержание окислов снизилось с 0,58 % до 0,32 % (в 1,8 раза).

На втором этапе в технологию обработки расплава АК12ММгН внесли следующие изменения: количество флюса №2 снизили до 1 % от массы металла, дегазацию расплава проводили в ковше электропогрузчика продувкой аргоном при помощи установки БОи-465 в течение 3 мин; обработку «болота» в раздаточной печи проводили флюсом №2 в количестве 0,3 % от массы «болота»; перелив металла в раздаточную печь осуществлялся через фильтрующую секцию измененной конструкции.

После обработки сплава экспериментальным флюсом № 2 временное сопротивление разрыву снизилось с 231,5 МПа до 228,8 МПа (на 1,2 %), относительное удлинение увеличилось с 1,43 до 1,66 % (на 13,9 %), твердость увеличилась на 8 %.

Обработка сплава заводским флюсом №1 позволила увеличить временное сопротивление разрыву с 211,8 МПа до 256,3 МПа (на 17,4 %), при этом относительное удлинение несколько снизилось (с 1,71 до 1,63 %), а твердость не изменилась.

Применение экспериментальной технологии обработки сплава (флюс №2 + +дегазация + выстаивание) обеспечило снижение газовой пористости сплава с 4 до 2 балла и содержания А1203 с 0,42 до 0,35 % (на 16,7 %). После обработки по действующей технологии газовая пористость уменьшилась также до 2 балла, а содержание А120з в сплаве - на 16,7 % и составило 0,40 %. Учитывая более низкое содержание А1203 в исходном сплаве перед обработкой по экспериментальной технологии, следует считать её более эффективной с точки зрения удаления окислов, чем действующая. Следует отметить, что довольно высокий балл газовой пористости сплава связан с отбором проб из ковша электропогрузчика и, следовательно, недостаточной длительностью выдержки сплава после его обработки.

Опытно-промышленное опробование нового варианта литниковой системы отливки «Поршень 406.1004015» (рисунок 9, б) проводилось в промыш-

ленных условиях ОАО «ЗМЗ». Кокиль с измененной конструкцией литниковой системы был установлен на ККМ №9.. Одновременно с одной раздаточной печи (плавка №2-585) было отлито по 20 шт. поршней со старой и новой конструкцией литниковой системы. Коэффициент пораженное™ включениями излома шлакоуловителя в применяемой на ОАО «ЗМЗ» литниковой системе составил .7,1, а в новой литниковой системе 14,3. Приведенное количество шлакоуловителей, содержащих неметаллические включения в применяемой на ОАО «ЗМЗ» литниковой системе составило 56 %, а в новой литниковой системе 85 %.

Из полученных данных видно, что измененная конструкция шлакоуловителя более эффективна, и её надо опробовать на большей партии отливок.

Результаты опытно-промышленного опробования показали, что предложенная технология рафинирования расплава карбонатосодержащим флюсом и модернизированной конструкции литниковой системы позволяет получать высокий уровень механических свойств поршневого эвтектического силумина при одновременном улучшении экологической обстановки в цехе и снижении энергозатрат на обработку расплава, и брака поршней по загрязненности неметаллическими включениями.

Технология рафинирования флюсом №2 и конструкция новой литниковой системы для отливки «поршень 406.1004015» рекомендованы к внедрению на ОАО «ЗМЗ».

ВЫВОДЫ

1 Установлено, что управлять структурообразованием поршневого эвтектического силумина АК12ММгН можно с помощью фосфора, позволяющего получать кристаллы первичного кремния в его структуре.

2 Показано, что церий, вводимый в количестве от 0,015 % до 0,03 % массовых в расплав АК12ММгН, микролегированный 0,09 % массовых фосфора, при литье в кокиль способствует:

- повышению твердости сплава в области температур 20-350 °С на 3048 %; "

- снижению коэффициента линейного расширения данного сплава на 57 % в интервале температур 20-350 °С;

- повышению микротвердости основных фазовых составляющих сплава: ад) — твердого раствора с 1396 Н/мм2 до 1716 Н/мм2, кристаллов первичного кремния с 10652 Н/мм2 до 13200 Н/мм2.

3 Обнаружено, что одновременный ввод в расплав АК12ММгН церия в количестве от 0,015 % до 0,03 % массовых и фосфора в количестве 0,09 % массовых при литье в кокиль способствует:

- повышению твердости сплава в области температур 20—350 °С на 4048 %;

- повышению микротвердости основных фазовых составляющих сплава: аЛ1 - твердого раствора с 1396 Н/мм2 до 1716 Н/мм2, кристаллов первичного кремния с 10652 Н/мм2 до 14256 Н/мм2.

4 Выявлено, что введение в расплав поршневого сплава АК12ММгН церия, а затем фосфора не вызывает сильного изменения в его структуре, а также приводит к снижению микротвердости основных фазовых составляющих этого сплава: ад] - твердого раствора с 1421 Н/мм2 до 804 Н/мм2; кристаллов первичного кремния с 14004 Н/мм2 до 13338 Н/мм2.

5 Показано, что церий при введении его в расплав эвтектического силумина АК12ММгН не оказывает существенного влияния на формирование в структуре сплава как эвтектики, так и кристаллов первичного кремния, если таковые присутствуют в его структуре.

6 Установлено, что эффективность модифицирующего воздействия фосфорсодержащих лигатур на микроструктуру силуминов зависит от их вида: гранулы или «вафельная плитка».

7 Определены оптимальные технологические параметры микролегирования эвтектических силуминов лигатурой Си-8-10 % Р:

- температура расплава - 780-800 °С;

- расход лигатуры по фосфору 0,07-0,09 % от массы расплава;

- выдержка расплава с фосфором на усвоение лигатуры 15-20 мин.

8 Разработан и опробован в промышленных условиях новый состав рафинирующего флюса на базе солевой композиции, применяемой на ОАО «ЗМЗ»: 80 % (47,5 % ЫаС1 + 47,5 % КС1 + 5 % ЫазА1Р6)+20 % доломита. Флюс применяется в твердом порошкообразном виде, что по сравнению с жидким флюсом, применяемом на ОАО «ЗМЗ» позволяет улучшить экологическую обстановку в цехе и снизить затраты на его приготовление. При обработке расплава АК12ММгН флюсом на зеркале жидкого металла образуется сухой, удобный для съема шлак. Наличие в составе флюса карбонатной соли позволяет дополнительно дегазировать жидкий металл продуктами её разложения.

9 Показана возможность применения для оценки загрязненности алюминиевых расплавов неметаллическими включениями технологической пробы «Полоса». Она проста в использовании, не требует применения дополнительного оборудования и длительной пробоподготовки, в отличие от широко известной методики Добаткина-Зиновьева.

10 Установлено, что ввод церия и фосфора одновременно с флюсом: (47,5 % ИаС1 + 47,5 % КС1 + 5 % ЫазАШб) + 20 % доломита, позволяет получать в эвтектическом силумине размер кристаллов первичного кремния при литье в кокиль не более 15 мкм, что вызывает охрупчивания сплава. При этом сокращается длительность обработки расплава флюсом и улучшается экологическая обстановка в цехе.

И Разработанная технология рафинирования и микролегирования поршневого эвтектического силумина прошла опытно-промышленное опробование и рекомендована к внедрению на ОАО «ЗМЗ».

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Влияние специальной модифицирующей обработки на микроструктуру и механические свойства поршневого эвтектического силумина. В. Д. Белов, А. А. Селиванов, С. А. Кучеряев. Журнал Известия ВУЗОВ Цветная металлургия №4, 2005, стр. 32-34.

2 Влияние микролегирования сплава АК12ММгН фосфором и РЗМ, и скорости охлаждения на его микроструктуру и механические свойства. В. Д. Белов, А. А. Селиванов, С. А. Кучеряев, В. Н. Ершов. Труды седьмого съезда литейщиков России, том 1, 2005, стр. 229-231.

3 Микроструктура и свойства чушек поршневых силуминов в зависимости от их состава и технологии производства. B.C. Золотаревский, В.Д. Белов, А.Н. Солонин, A.A. Селиванов, Л.П. Трифоненков, Е.Г. Чувашов (ООО «Красноярский инженерно-технологический центр»). Журнал Известия ВУЗОВ Цветная металлургия №12, 2005. УДК 669.715, стр. 98-103.

4 Рафинирование поршневых эвтектических силуминов карбонатосодер-жащими флюсами. В.Д. Белов, A.A. Селиванов, A.A. Кучеряев, В.Н. Ершов. Труды III Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», 2005, стр. 177-183.

5 Рафинирование поршневых эвтектических силуминов карбонатосодер-жащими флюсами. В.Д. Белов, A.A. Селиванов, A.A. Кучеряев, В.Н. Ершов. Литейщик России, №12, 2005, стр. 15-18.

Формат 60 х 90 7|6 Объем 1,5 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ 1189

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательства «Учеба» МИСиС, 117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 ЛР №01151 от 11.07.01

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Эвтектические поршневые силумины

1.1.1 Характеристика условий работы поршней и основные требования к поршневым сплавам

1.1.2 Состав и свойства поршневых эвтектических силуминов

1.2 Способы повышения механических и эксплуат ационных свойст в норшневых алюминиево-кремниевых сплавов

1.2.1 Модифицирование поршневых силуминов

1.2.1.1 Механизм модифицирования поршневых силуминов фосфором

1.2.1.2 Способы ввода фосфора в расплав силуминов

1.2.2 Влияние структуры сплава на его механические свойства

1.2.3 Микролегирование силуминов

1.2.4 Влияние состава и структуры силуминов на их коэффициент липейно1 о расширения

1.3 Флюсовая обработка расплавов силуминов

1.3.1 Защи Iные и рафинирующие свойства флюсов

1.3.2 Принципы выбора флюсов

1.3.3 Физико-химические и технологические свойства флюсов

1.3.4 Температура плавления флюсов

1.3.5 Технологическая проба для определения загрязненности расплава неметаллическими включениями

1.4 Выводы и постановка задачи исследования

Методики проведения экспериментов

2.1 Характеристика используемых материалов

2.2 Методики проведения экспериментов в лабораторных условиях

2.2.1 Плавка силуминов А1-( 16-18)% Si и АК12ММгН 2.2.1.1 Приготовление флюса и обработка им расплава силумина

2.2.2 Оценка влияния модифицирующих и микролегирующих добавок на параметры процесса кристаллизации силуминов

2.2.3 Оценка влияния микролегирующих добавок на микроструктуру силуминов и микротвердость фазовых составляющих

2.2.4 Оценка влияния микролегирующих добавок на механические свойава силуминов

2.2.5 Оценка влияния микролегирующих добавок на заполняемое!ь формы расплавом

2.2.6 Оценка влияния микроле1 ирующих добавок на коэффициеш линейного расширения силумина АК12ММгН

2.2.7 Определение загрязненности алюминиевых расплавов неметаллическими включениями

2.2.8 Определение газонасыщенности алюминиевых расплавов

Сравнительный анализ структуры и свойств сплавов поршней фирм

ОАО «ЗМЗ» и «Mahle»

Исследование влияния фосфора на структуру и механические свойства силуминов

4.1 Выбор фосфорсодержащих лигатур и 1ехнологических параметров их ввода в расплав для обработки поршневых эвтектических силуминов

4.2 Влияние фосфора на микроструктуру и свойства сплава

АК12ММгН

4.2.1 Влияние фосфора и скорости кристаллизации на микроструктуру сплава АК12ММгН

4.2.2 Влияние фосфора на микротвердоегь фазовых составляющих сплава АК12ММгН и его свойства

5 Влияние церия и фосфора на структуру и эксплуатационные свойства поршневого эвтектического силумина АК 12ММгН

5.1 Влияние церия и церия совместно с фосфором на микрострук1уру и микротвердость фазовых составляющих сплава АК12ММг

5.2 Влияние церия и церия совместно с фосфором на эксплуатационные харакэристики сплава АК12ММгН

5.3 Влияние фосфора и церия на микроструктуру и эксплуатационные характеристики поршневого силумина АК12ММгН

5.3.1 Влияние фосфора и церия на микроструктуру сплава АК12ММгН

5.3.2 Влияние фосфора и церия на микротвердость фазовых составляющих и твердость сплава АК 12ММгН

5.3.3 Влияние фосфора и церия на свойства сплава

АК12ММгН

6 Разработка техноло1 ии плавки и литья сплава АК 12ММгН для изготовления высококачественных автомобильных поршней

6.1 Анализ брака в поршнях, изготавливаемых на ОАО «ЗМЗ»

6.2 Разработка техноло1 ии комплексной обработки сплава

АК12ММгН

6.2.1 Определение температуры ликвидус флюсов различного 126 химического состава

6.2.2 Оценка эффективности флюсового рафинирования расплава АК12ММгН от водорода и неметаллических включений

6.3 Анализ технологии лигья поршней на ОАО «ЗМЗ».

Оптимизация параметров литниковой системы отливки «Поршень 406.1004015»

6.3.1 Исследование процесса рабош центробежного шлакоуловителя

7 Опытно-промышленное опробование технологии рафинирования расплава АК12ММгН и новой литниковой системы отливки «Поршень 406.1004015»

7.1 Результаты опытно-промышленного опробования технологии рафинирования расплава АК12ММгН

7.2 Результаты опытно-промышленного опробования новой литниковой системы отливки «Поршень 406.1004015»

7.3 Технология рафинирования, микролегирования фосфором и церием поршневого эвтектического силумина АК12ММгН

Выводы

На сегодняшний день в России, в условиях рыночных отношений, перед машиностроителями остро сюит вопрос повышения конкурентоспособности отечественной продукции и снижения её себестоимости. Это затрагивает и такую область машиностроения, как производство поршней для двигателей внутреннего сгорания. Одной из основных проблем при производстве для двигателей внутреннего сгорания поршней из сплавов на основе алюминий-кремний, является увеличение их срока службы.

С повышением мощности двш ателей существенно возрастают тепловые и динамические нагрузки на поршень. Срок службы поршней лимитируется многими факторами, из которых основным является материал, используемый для их изготовления. Однако следует учитывать и другие немаловажные факторы, также влияющие на срок службы поршней: режим работы двигателя, использование принудительною циркуляционною охлаждения поршней, качество используемого моторно-I о масла и топлива и др.

Автомобильные поршни изготавливаются преимущественно из силуминов с массовой долей кремния от 11 до 25 %*, то есть эвтектических и заэвгектических силуминов [1, 2, 3]. Существенное влияние на улучшение механических свойс1в и повышение эксплуатационных характеристик поршней оказывает микролегирование и модифицирование. В настоящее время для производства поршней используют, в основном, заэвтектические силумины, отличающиеся высокой износостойкостью, жаропрочностью, пониженным коэффициентом линейного расширения, повышенной твердостью [3, 4]. Однако данные сплавы обладают небольшой пластичностью, усталостной прочностью, теплопроводностью и технологичностью [5]. Традиционным модификатором для заэвтектических силуминов является фосфор, который вводится в расплавы в виде лигатур медь-фосфор (Си-Р) с различной массовой до

Здесь и далее указана массовая доля элемента в сплаве лей фосфора в них, или технического фосфида меди Си3Р. Действие фосфора на микроструктуру, технологические и эксплуатационные характеристики эвтектических силуминов изучено мало.

Известно, что на эксплуатационные свойства поршней положительное влияние оказывают малые добавки редкоземельных металлов, в частности, иттрия и церия. Однако если действие РЗМ на структуру и свойства заэвтектических силуминов изучено достаточно глубоко, то о влиянии их на микроструктуру и свойства поршневых эвтектических силуминов, сведения малочисленны и противоречивы.

Исходя из вышеизложенною, особый интерес представляет изучение влияния фосфора и РЗМ, в частности церия, на эксплуатационные характеристики поршневых эвтектических силуминов, определение оптимальных составов микролегирующих добавок и разработка на этой основе технологии комплексной внепечной обработки расплава для получения высококачественного поршневого эвтектического силумина с улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами, что позволит не только увеличить качество поршней, но и произвести импортозамеще-ние данной продукции на российском рынке.

выводы

1 Установлено, чю управляв арук1урообразованием поршневого эвтектическою силумина АК12ММП1 можно с помощью фосфора, позволяющего получать кристаллы первичною кремния в сю аруюуре.

2 Показано, чю церий, вводимый в количеспзе 01 0,015 % до 0,03 % в расплав АК12ММ1Н, микроле1 ировапиый 0,09 % фосфора, при литье в кокиль способствует:

- повышению 1вердости сплава в облааи 1емпера1ур 20-350 °С на 30-48 %;

- снижению коэффициент линейною расширения данною сплава на 5-7% в ингервале гемперагур 20-350 "С;

- повышению микропзердосж основных фаювых составляющих сплава: аА1

1 "У твердого раствора с 1396 П/мм" до 1716 П/мм , кристаллов первичного кремния с 10652 Н/мм2 до 13200 П/мм2.

3 Обнаружено, чю одновременный ввод в расплав АК12ММгН церия в количестве от 0,015 % до 0,03 % и фосфора в количеспзе 0,09 % при литье в кокиль способствуем

- повышению 1вердос1и сплава в облааи юмператур 20-350 °С на40-48 %;

- повышению микромзердоаи основных фазовых соаавляющих сплава: аА1 -твердого раствора с 1396 Н/мм2 до 1716 Н/мм2, кристллов первичного кремния с 10652 Н/мм2 до 14256 Н/мм2.

4 Выявлено, чю введение в расплав поршневою сплава АК12ММгН церия, а затем фосфора не вызываем сильною изменения в ею сфук1уре, а также приводит к снижению микропзердоаи основных фаювых соаавляющих этого сплава: аА1 -твердого раствора с 1421 П/мм2 до 804 П/мм2; крисчаллов первичного кремния с 14004 Н/мм2 до 13338 Н/мм2.

5 Показано, что церий при введении ею в расплав эвтектического силумина АК12ММгН не оказывает сущеепзепною влияния на формирование в структуре сплава как эвтектики, так и криааллов первичною кремния, если таковые присутствуют в его структуре.

6 Установлено, чю зффекжвносп. модифицирующею воздействия фосфорсодержащих лига1ур на микроарук1уру силуминов зависит от их вида: гранулы или «вафельная плитка».

7 Определены ошимальпые 1ехиолот ические параметры микролегирования эвтектических силуминов лшатурой Си-8-10 % Р:

- температура расплава - 780-800 °С;

- расход лигатуры по фосфору 0,07-0,09 % 01 массы расплава;

- выдержка расплава с фосфором па усвоение лиг агуры 15-20 мин.

8 Разработан и опробован в промышленных условиях новый состав рафинирующею флюса на базе соленой композиции, применяемой на ОАО «ЗМЗ»: 80 % (47,5 % ЫаС1 + 47,5 % КС1 + 5 % №3А1К6)+20 % доломита. Флюс применяется в твердом порошкообразном виде, чю по сравнению с жидким флюсом, применяемом на ОАО «ЗМЗ» позволяет улучши п> жоло1 ическую обстановку в цехе и снизить затраты на его приготовление. При обрабогке расплава АК12ММгН флюсом на зеркале жидкого металла образуемся сухой, удобный для съема шла к. Наличие в составе флюса карбонатной соли позволяем доиолпиюлыю дегазировать жидкий металл продуктами её разложения.

9 Показана возможноегь применения для оценки загрязненности алюминиевых расплавов неметаллическими включениями технологической пробы «Полоса». Она проста в использовании, не IребусI применения дополнительного оборудования и длительной иробоподюювки, в отличие ш широко известной методики Добатки-на-Зиновьева.

10 Установлено, чю ввод церия и фосфора одновременно с флюсом: (47,5 % ЫаС1 + 47,5 % КС1 + 5 % №зА1Рб) + 20 % доломита, позволяет получать в эвтектическом силумине размер кристаллов первичною кремния при литье в кокиль не более 15 мкм, чю вызывает охрупчивапия сплава. При ном сокращается длительность обработки расплава флюсом и улучшается жоло1 ическая обстановка в цехе.

11 Разработанная гехнолотия рафинирования и микролегирования поршневого эвтектического силумина прошла опышо-промышленное опробование и рекомендована к внедрению на ОАО «ЗМЗ».

1. Сфоганов Г.Б., Poicn6epi В. Л., Гсршман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием. М: Металлур1ия, 1977.

2. Колобнев И.Ф. Жаропрочное ib лиюйных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973.

3. Гусева В. В. Влияние примесей иа процесс кристаллизации и структуру за-эвтектических силуминов и разрабо1ка технологи плавки поршневых сплавов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук. М., 1993.

4. Влияние reMiiepaiypbi шливки на свойства и жидко текучесть сплавов / ВЦП № М-4 1353-50. -Пер. ci. Helecek S // Slevärestvi, 1969 -V. 17-№4-5.

5. Зильбер1 Ю.Я., Хрущева U.M., Гершман Г.Б. Алюминиевые сплавы в тракторостроении. М.: Машиностроение, 1971.

6. Гаврилов А.И. Разработка комплексной гехнолотии обработки сплава АК21М2,5Н2,5 с целыо получения дизельных поршней с повышенным ресурсом работы: Автореферат дис. канд. iexn. паук. М., 1992.

7. Перспективы развития поршневых за)В1ек1ических силуминов / В.К. Афанасьев, A.A. Ружило, М.В. Попова и др. // Металлургия машиностроения. 2003. -№3.

8. Беленький Д.М. Исследование и разработка гехнолотического процесса литья поршней авто транспорт пых двикиелей из за)В1ек1ических силуминов под низким регулируемым давлением.: Автореферат канд. iexn. наук. Киев, 1975.

9. Гаврилов А.И., Аникин A.A., Власкипа К.И. // Металловедение итермиче-ская обработка металлов.- 1989.- N 1.- с.57-58.

10. Гершман Г.Б. Влияние летировапия поршневых силуминов на их физико-механические и эксплуатационные характеристики. // Пути экономии металла при конструировании и производстве отливок.- Изд-во Сараювского ун-та,- 1986.- с.39-41.

11. Tenekedjiev N., Gru/leski J.Ii. // Cast Metals.- 1990.- V.3.-N 2.- p.96-105.

12. Andrews J.В., Seneviratne M.V.C. // AFS Transaction.: Proc.88 Ann.Meet.- April 20-May 4.- 1984.- V.92.- Oes Piaines.- p.209-216.

13. Шиколаев B.II., Лушиикова С.А. // Мсмалловсдеиие и термическая обработка металлов.- 1983.- N 3.- с.9-11.

14. Калашник Л.Д. О иерспекшвах применения заэвгектических алюминиево-кремниевых сплавов для произволе та поршней.// Вопросы прочности и пластичности металлов.- Минск: Паука и 1ехника, 1971.-е. 195-196.

15. Алюминий: свойства и физическое метлловедение: Справ, изд.Пер. с англ./ Под ред. Хэгча Дж.Н.- M.: Meiajuiypi ия, 1989.

16. Афанасьев В.К., Ухов В.Л., Сармип М.К. Микроле1ирование с целью повышения жаропрочности алюминиевых сплавов. // Пеме1аллические включения и газы в литейных сплавах. Тез.докл. 5-й респ. н.ч.конф. 6-8 сент., 1988.- Запорожье, 1988.-с.297.

17. Изучение заэшекшческих алюмипиево-кремпиевых сплавов, применяемых для изготовления поршней. // BI 1,11.- N М-9040.- 27 с: ил.-I Iep.ci. Шень И., Цзинь Ч. //Нейжаньцзи гунчэн.- 1983.- V.2.-c.1-10.

18. Таран Б.П., Чекай 1., Вовк А.Г. Объемный роем поршневых алюминиевых сплавов в условиях iciuiocmcii. // Вес шик Харьковского политехнического института.- Харьков, 1987.- N 250.- с.63-65.

19. Алюминиевые сплавы. 4.2. //TIII1 УССР.- N Б-697/2.- 6с: ил.-Пер.ст. Krohnl Barbara R. // Modern Casting.- 1984.- У JA.- N 9.-р.35-40.

20. Honer К.Е. //Giesscrei-Forschung.- 1982.- N 1.- s. 1-10.

21. Альгман M.Б., CipoianoB Г.Б., Посшиков U.C. К вопросу о повышении свойс1в силуминов. //Сплавы цветых мсмаллов.- М.: Паука.-1972,- с.74-85.

22. Заключи ильный oimci об исследовании сверхэшектических алюминиевых сплавов. // Информбюро.- N 34699.- 25 с- Пер. ci. Rooy E.L. // Giesserei-Praxis.-1974.- V.10-11.-N3.- s.39-46.

23. Харитонова Jl. Д. Исследование мсхапи ша влияния ле1 ирующих элементов на жаропрочноеib некоюрых алюминиевых сплавов.: Авюреферат дисс. канд. техн. наук.-М., 1959.

24. Довнар Г.В. Исследование мемодов управления структурообразования сплавов алюминия с IуI оплавкими компопешами и разработка на их основе новых техноло1 ических процессов получения оишвок.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Минск, 1983.

25. Альтман М.Б., Стромская II.II. Повышение свойсп? стандартных литейных алюминиевых сплавов.- М.: Ме1аллур1ия, 1984.

26. Colligan G. A., Gunes M. А. // A FS Transaction.- 1973.- р.359-365.

27. КуценокШ.Г., Молчанов М.Д., IИсламов В. А. Ошимизация состава поршневого сплава на основе тв1ек1Ическою силумина. // Современные цветные сплавы и прогрессивные методы ли1ья.- М.- 1974.-е.65-71.

28. Изучение свойств высококремписшх силуминов АК21М2,5Н2,5 и АК12М2р. // Т.К.Ьаланаева, В.И.Шми1д, Ю.У.Куперппок и др. // Всес. н.-и. и проект. ин-т втор.цвет.меь- Донецк, 1986.

29. Золотаревский B.C., Белов П.А. Мсмалловедеиие литейных алюминиевых сплавов. М.: МИСИС, 2005.

30. Hesterberg W.G., Donahue R.J., Sheaffer B.L. llypereutecticaluminum-silicon casting alloy.// Brunswick Corp.- liai. 4603665, США. Опубл. 05.08.86. МКИ С 22 С 21/02, F 02 F 7/00, НКИ 123/195 R.

31. Камиока Ф. Износосюйкий алюминиевый сплав с хорошей обрабатываемостью. Заявка 56-146845, Япония. Оп>бл. 14.11.81. МКИ С 22 С 21/02.

32. Miyate Toshio. // Imono, J.Jap. Foundrymen's Soc.- 1974.-V.46.- N 3.- p.225

33. Черненко H.H. Разработка высокопрочных поршневых сплавов наоснове исследований морфологи и кинетики криааллигации железистых силуминов.: Автореферат дисс. канд. iexn. наук.- Днепропетровск, 1980.

34. Таран Б.II. // Литейное произволе ню.- 1995.- N в.- с.21.

35. Цвешое литье. JIcikhc сплавы / под ред. Колобнева И.Ф. М.: Машиностроение, 1966.

36. Производство oijihbok из сплавов цветых металлов. / A.B. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин и др. М.: МИСИС, 1996.

37. Таран Ю.Н., Золо1аревский B.C. Силумины. Атлас микроструктур и фрак-тограмм промышленных сплавов (справочник). М.: МИСиС, 1996.

38. Гнагуш В.А. Модифицирование редкоземельными металлами алюминиево-кремниевых сплавов.: Авюрефера1 дис. канд. iexn. наук.- Киев, 1978.

39. Асланов X. С. Разработка техполот ических принципов литья модифицированных силуминов на основе закономерностей кинетики структурообразования в силуминах при кристаллизации и в нзердом сосюянии: Автореферат дисс. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1989.

40. Карасева Т.А. Разработка и промышленное опробование технологии упрочнения литейных алюминиевых сплавов часмицами тутоплавких окислов, вводимых в расплав.: Автореферат дисс. канд. iexn. наук.- М., 1983.

41. Munro R. The performance improvement of aluminium alloy dieselengine pistons by squeeze casting. // SAH Technical Paper Series.-1986.- N 860161.- p.9-18.

42. Spengler W.O., Young W.B. Techniques to upgrade heavy dutyaluminum pistons. // SAH Technical Paper Series.- 1986.- N 860162.-p. 19-28.

43. Липчин Т.Н. // Лжейное производство.- 1995.- N 1.- с.13.

44. Васенин В.И. //Литейное производство.- 1995.- N 1.- с.27.

45. Батышев А.П., Башшев К.А., Гриюрьева Т.М. // Литейное производство.-1995.-N6.- с. 15-16.

46. Боюлюбова И. В., Деритлазова И.Ф., Б1ульчеико Б.Ф. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1988.- N 5.- с.24-25.

47. Гречин А.П., Шляпина И.Р., Пабуювский JI.III. и др. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1991.- N 3.- с. 12-15.

48. Arbens H. //Giesserei.- 1982.- V.69.- N 19.- s.537-549.

49. Ackermann L, Charbonnier J., Desplanches G., Koslovski H. // AFS Transactions." Proc. 90-th Ann. Meet. May 11-15, 1986.- V.94.-p. 285-290.

50. Скамьянова Т.Ю., Липчин Т.П. // Лигейное производство.- 1995.-N 1.- c.l 112.

51. Фридляндер И.Н., Кля1ипа U.C., Гордеева Г.Д. Порошковые алюминиевые сплавы с ни жим коэффициешом линейною расширения. //Закономерности формирования сфуктуры сплавов эв1ек1ическою жпа. Геi. докл. II Всесоюзн. научн. конф.- Днепропетровск, 1982.- с.20.

52. Гопиенко В.Г., Смаюрипский М.Н., Гриюрьев А.А., Белавин А.Д. Спеченные материалы из алюминиевых порошков.- М.: Метллургия, 1993.

53. Узлов К.И. Исследование и pajpa6oiKa и шососюйкого высококремнистого сплава на основе алюминия для форсированных дизельных двшагелей.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Дненроисмровск, 1985.- 235 с.

54. К вопросу повышения ишосоустйчивосж поршневых алюминиевых сплавов. // ТПП УССР.- N Д-534/3.- 15 е.- Пер. ci. Biichner L. // ZIS-Mitteilurgen.-1984.- V.26.- N 7.- p.58-65.

55. Фомин. Б.А. Модифицирование мшекшческих силуминов и температурная обработка сплавов в жидком сосюянии.: Дисс. канд. техн. наук.- Москва, 1961.

56. Влияние качества шихш и 1ермической обрабожи расплавов на свойства силуминов. // Свойства сплавов в оишвках. Труды 17 Совещания по теории литейных процессов. // Г.Г. Крушенко, В.И. Пики шн, В.И. Шпаков и др.- М.: Наука, 1975.- с.137-140.

57. Термоскоросшое модифицирование алюминиевых сплавов. // В.З. Кисунь-ко, И.А. Новохатский, А.И. Поюрелов и др. // Металлы.- 1980.-N 1.

58. Пастухов Э.А., Сермя1ин В.П., Ваюлин H.A. Влияние температурной обработки жидкою Al-Si сплава на ею cipyKiypy в твердом состоянии. // Литейное производство.- 1982.- N11.

59. Горелик С.С, Ьирот B.C., Зашрайкипа B.C. Влияние термоциклической обработки на струкiypy и свойсша силуминов. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1983.- N 5.

60. Васильева Л.А., Малашепко Л.М., 1офпенец Р.Л. Закономерности формирования структуры и свойс i в при BbicoKoicMiiepaiypHoñ ¡ермоциклической обработке алюминиевых сплавов. // Металловедение и термическая обработка металлов.-1987.-N3.

61. Вяжость расплава Al 21,5% Si. // В.З. Кисунько, А.И. Погорелов, A.B. Мазур и др. // Мсчалловедение и термическая обработка металлов.- 1987,- N 7.- с.30-35.

62. Кристаллизация сплавов алюминия. // ВЦП.- N М-3988/5.- 25 с: ил.- Пер.ст. Акихико Камио. // Кэйкиндзоку.- 1981.- V.3L- N 2.-е.136-147.

63. Пригунова А.Г. Исследование с i рук 1уры расплава в системе алюминий-кремний.: Автореферат дисс. канд. iexn. паук.- Днепропетровск, 1980.

64. Исследование строения жидких сплавов алюминий-кремний. //А.Г. Пригунова, В.И. Мазур, Ю.П.Таран и др. // Металлофизика.- 1983.- Т.5.- N 1,- с.93-94.

65. Мазур В.И., Пршунова А.Г., Таран 10.11. Модели расплавов в системе Al-Si по результатам с i рук i урною анализа продукт ов закалки из жидкого состояния. // Физика металлов и мсчалловедение. М.: Паука.- 1980.- Т.50.- вып.1.

66. Пригунова А.Г., I lei ров С.С.// Проблемы Meiajuiypi ического производства.-Киев: Тэхшка.- 1990.-выи. 101.-с.99-105.

67. Бельков И.Л. Разработка и внедрение способа получения высококачественных литейных алюминиевых сплавов жидкофазной обработкой электрическим током.: Автореферат дисс. канд. техн. паук.- Днепропетровск, 1989.

68. Савельев B.C. Особенное!и высокоскоросшой кристаллизации силуминов. Разработка и внедрение новою i ранжированною сплава для износостойких деталей двигателей внутреннею сюрания.: Лвюрефера1 дисс. канд. техн. наук.- Днепропетровск, 1989.

69. Кисунько В.З., Новохак'кий И.Л., Поюрелов А.И. Влияние структурных превращений в алюминиевых расплавах на их свойава. // Литейное производство. 1986.-N11.

70. Arzt A.M. // Modern Casting.- 1986.- V.6- N 5.- p. 27-31.

71. Омуркулова M.K. Влияние иприя, лашаиа и церия на массоперенос водорода и свойства алюминиево-кремниевых сплавов.: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Киев, 1980.

72. Кудь П.Д. Использование счружки поршневых алюминиевых сплавов АЛ25 и АК18 и повышение их cbohcib.: Авюрефера1 дисс. канд. техп. наук.- Киев, 1987.

73. Clegg A.J., Das A.A. // 1 he British Foundryman.- 1977.- V.70.- V.70.- N 11.- p. 333-339.

74. Тимофеев Г.И., Грифонов 10.И., Северюхин И.В., Иванов Г.М. Влияние рафинирование на свойства цвешых сплавов. // Свойства сплавов в отливках.- М.: Наука.- 1975.-е. 140-143.

75. Авдентов JI.C. Исследование и разработка icxhojioihh приготовления заэв-тектических легированных силуминов для прои шодства ответственных литых деталей.: Автореферат дис. канд. техн. наук.-Горький,1979.- 168 с.

76. Чистяков Г.В. Разработка icxhojioi ическою процесса изготовления деталей ГТД с повышенными служебными свойствами из высокопрочных силуминов.: Автореферат дисс. канд. iexiT. паук.- М., 1986.

77. Инкип СВ., Курдюмов A.B., Гусева В.В. Совершенствование технологии модифицирования поршневых залпекшческих силуминов. // Неметаллические включения и газы в литейных сплавах. Гсм.докл. VI респ. конф.- Запорожье, 1991.-с.174.

78. Белов В.Д., Гусева В В., Кириллова Л.П., Чежна JI.H. // Лигейное производство.- 1992.-N5.-с. 15.

79. Литейное проишодаво цветных и редких металлов / Курдюмов A.B., Ликунов М.В., Чурсин В.М. и др.- М.: Meiajuiypi ия, 1966.

80. Пархутик H.A., Калашник Л.Д., Лубепский М.З. О модифицировании заэвтектических силуминов. // С i рук iypa и свойава металлов и сплавов.- Минск: Наука и техника, 1974.- с.24-36.

81. Сапьян В.Г., Сильченко l'.B. // Мсмалловедение и термическая обработка металлов.- 1974.- N 5.- с.41-44.

82. Структура и механические свойава }аэв1ек1ическо1о Al-Si сплава с добавками Na и Р. // ВЦП,- N М-6757.- 14 с: ил.- Ilep.ci. Госио Миятэ. // Имоно.- 1974.-V.46.- N 5.- с.436-440.

83. Ножкин СП. Силумиповые поршни. // Автомобильная промышленность.-1989.-N9.

84. Блатприятное влияние Na и Р на механические характеристики заэвтектических сплавов Al-Si. / '1 IUI СССР.- М.О.- N 16386/23.- N2.- с. 106-112.

85. Schneider К.//AFS Transactions.- I960.- Y.68.-р.176-181.

86. Sigwuilh Q.K.// AFS I ransaction,- 1987.- V.90.- p.303-314.

87. Urdea M.G., Telang Y.P. // Metals Hngineering Quarterly.-1961.- V.l. p.5467.

88. Shivanath R., Sengupta P., Fyre I. // British Foundryman.- 1977,- V.70.- N 12.-p. 349-356.

89. Свойства алюминия и алюминиевых сплавов. Износостойкость и стойкость к пригоранию./ ВЦП.- N М-7312/25.- 10 с: ил.- Пер. ст. Окахаяси К. // Кин-зоку дзайре.- 1977.- V. 17.- N.-10.- с. 129-132.

90. Ghosh S., Mott W.J. // AFS Transactions.- 1964.- V.72.-p. 721-732.

91. Методы и теории модифицирования заэвтектических силуминов. // Модифицирование силуминов. / Г.М.Кузнецов, В.А.Рогенберг, Г.Б. Гершман и др.- Киев: Наукова думка, 1970.

92. Характерно i ики сплава AI-(20-50%) Si с измельченными первичными кристаллами кремния при i силовых ударах. / II III СССР, Ленин! рад.-N 1833/3-1.- 18 с: ил.- Пер. с г. Ohuchi II. // Кэйкипдзоку.- 1984.-V.34.- N 3.- с. 151-156.

93. Афанасьева М.В. Гехжшиия получения и соаавы деформируемых за-эвтектических силуминов с заданным соошошепием козффициента линейного расширения и прочное i и.: Автрефера1 дисс. канд. iexn. наук.- Новокузнецк, 1990.

94. Jorsrat J.L. // Modern Casting.- 1971.- V.60.- N 4.- p. 59-64.

95. Афанасьев В.К., Прудников А.II. Повышение свойств земляных отливок из заэвтекгического силумина. // Пемааллические включения и газы в литейных алюминиевых сплавах. Тем. докл. V респ.конф., 6-8 cení. 1988.- Запорожье, 1988.- с. 123.

96. Jorstad J.L. // Giesserei-Praxis.- 1986.- N 6.- s.78-82.

97. Purvis A.L., Pehike R.D. // AFS Transactions.- Proc. 92-nd Ann. Meet., Apr. 24-28, 1988.- Des Plains (ill).- 1988.- V.96.-p.539-550.

98. Модифицирование силуминов аронцием. / Под ред. Торева К.В. Минск: Наука и 1ехника, 1985.

99. Размер зерен и лию'йные свойава i ипер)В1ек1ических силуминов, применяемых при проишодаве поршней и? лечких сплавов. / ТПГ1БССР.- N 15353/2.- 17 с: ил.- Пер. ст. Pilissy L. // Vasipari kutato inte/et. Hvkonyve.- 1973.- p.263-284, 502, 510,519, 528.

100. Кимсгач Г.M., Муховецкий IO.I I., Борисов В.Д., Лобанов СВ. // Металловедение и 1ермическая обрабо1ка ме1аллов.- 1984,- N 8.-е. 57-59.

101. Современные взгляды на модификацию сплавов Al-Si и применяемые методы модификации. / TI II I УССР.- N 689/7.- 17 с: ил.- Пер. ст. Koritta J., Helecek S. // Slévárenstvi.- 1971.- V. 19.- N 3-4.-s. 91 -97.

102. Влияние фосфидов AmBx на cipyKiypy и некоюрые свойства за-эвтекгических силуминов. / А.А.Горшков, В.Г.Сапьян, Т.В.Сильченко идр. //Модифицирование силуминов.-Киев: Паукова умка, 1970.-е.53-58.

103. Chuyo Н., Trukasa N. // Light Metals.- 1965.- V.71.- Мау.-р. 25-33.

104. Kawasaki Т. // Imono.- 1969.- V.41.- N 6.- p. 434-440.

105. Shingu Р.П., Takamura J.I. // Metallurgical Transactions.-1970.- Y.I.- p. 23392340.

106. Hellawell A. I he Growth and Structure of Kutectics with Silicon and Germanium. // Progress in Materials Sience.- 1970.- V.15.-N 3.

107. Модифицирование силуминов.- Киев: Изд-во All УССР.- 1970.

108. Кисунько В.З., Повоха1СКИй И.А., Кулешова Л.Д. К механизму модифицирования ме1аллических расплавов малыми добавками. // Сфоение и свойства металлических и шлаковых расплавов: 7 Всес. конф.- Т.2. Ч.З.- Челябинск, 1990.- с. 296-298.

109. Slavov R., Boiadjiev I . Application of radio isotope analisis methods to the investigation of the modification of silumins by phosphorus. // 43-rd International Foundry Congress, 5-10 IX 1976.

110. Смирнова Т.Н. Модифицирование шллекгических силуминов. // Модифицирование силуминов.- Киев: Паукова думка, 1970.- с. 25-29.

111. Модифицирование алюминиево-кремпиевой лшагуры для приготовления поршневого сплава. // Модифицирование силуминов. / И.Л. Кисин, И.Н. Бузаева, Д.Я. Каушанский и др.- Киев: Паукова думка, 1970.- с. 112-114.

112. Rooy I:.L. // Die Castings Hnginier.- 1974.- V.18.- N 18.-p. 22-24, 26,28,30.

113. Модифицирование ш'лпеюичсских силуминов. / Д.Ф. Чернега, А.П. Дятлов, М.И. Прилуцкий и др.- Киевский полиiexn ин-i Киев, 1990.

114. Модифицирование занпеюическот силумина фосфидами алюминия, меди и цинка. // Модифицирование силуминов. / В.Г. Сапьян, А.А. Горшков, B.C. Гре-бенкин и др.- Киев: 11аукова думка.- 1970.- с. 105-111.

115. Молчанов М.Д., Суздальцев А.В., Куценок А.Г. // Автомобильная промышленность.- 1988.- N 6,- с. 30.

116. Poniewierski Z. // Рг/. oldew 1976,- V.22.- N 4.

117. Сапьян В.Г., Hepiioi ореико В.Б., Мучник С.В. Способ модифицирования заэвтектических силуминов. // Л.с. СССР N 802389, кл. С 22С 106, опубл. 07.02.82.

118. Прудников А.Н. // Извесшя вуюв. Цвстая Meiajuiypi ия.- 1995.-N 2.- с. 3841.

119. Лайош 11., Янош H.//Ontbde.- 1971.- KJI.22.-N 5.

120. Курамасу 10., Хасимою А., Иклаки И. Способ измельчения первичных кристаллов Si в заэв1екшческих сплавах Al-Si. // Нихон Кэйкипдзоку,- Заявка 60245737, Япония.- МКИ С 22 С 1/02, В 22Д 1/00, опубл. 05.12.85.

121. Куликова Г.В. Влияние церия и феррофосфора на структуру и свойства заэвтектических силуминов и paipa6oiKa icxhojioihh комплексной обработки поршневых сплавов.: Авюрефера1 дисе. канд. iexn. наук.- М.: 1996.

122. Курдюмов A.B., Белов В.Д., Гусева В.В., Четна Л.И. // Литейное производство.- 1991.-N ll.-c.8-9.

123. Альтман М.Б. Meiajuiypi ия ли1ейных алюминиевых сплавов,- М.: Металлургия, 1972.

124. CipoianoB Г.Б. Высокопрочные лисиные алюминиевые сплавы.- М.: Металлургия, 1985.

125. Эффекг добавки фосфора или пафия и их солей на счрук1уру литья сплавов алюминия с кремнием. / ГШ II Б.- Новосибирск,- N 5691.-4с- Пер. ст. Miyate Т. // Japan Foundrymen's Society Journal.-1973.- V.45.- p. 384-385.

126. Бабко А. К., Пилипепко AJl. Фоюмефический анализ.- М.: Химия, 1968.

127. Шкравский Ю.Ф., Лыпчак К.А., Черноюренко В.Б. Химическийанализ силуминов, модифицированных фосфором.// Модифицирование силуминов.-Киев: Наукова думка,- 1970.- с. 160-170.

128. Rooy H.L. // AI?S Transactions.- 1972.- V.80.- p. 421-426.

129. Jorstad J.L. // AFS Transactions.- 1971.- V.79.- p. 85-90.

130. Bates A.P., Calvert D.S. // I he British Foundryman.- 1966.-V.59. N 3.- p. 119133.

131. Michihiro Т., Yo S. // J. of Japan Inst, of Light Metals.-1976.- V.26.- N 6.- p. 273-279.

132. Telang Y. // AFS 'Iransactions.- 1963.- V.71.- p. 232-240.

133. Arnold F.L., Priestley J.S.//AFS Transactions.- 1961.-V.69.-p. 129-137.

134. Консташинова С.Г. Исследование влияния некоторых технологических факторов на физико-механические свойава лпекшчеекихпоршневых силуминов.: Авторефера! дисс. канд. iexn. наук.- Киев, 1981.

135. Бочвар А.А. Ме1алловедение.- М.: Meiajuiypi издат, 1956.

136. Двойное модифицирование зашекжческих силуминов. ВЦП.-N М-15712.- 7 с- Ilep.ci. Blecic Z., Perovic В., Paunovic M. // Ливарство.- 1984.- V.31.- N I.-с. 3-7.

137. Василевский X.I . Комплексное микроле1 ирование алюминиевых сплавов с целью повышения надежное!и и 1ехнико-жопомических показателей литых авиационных дсмалей.: Автрефера1 дисс. канд. iexn. наук.- М., 1976.

138. Голубев А.А. Исследование, рафабо1ка и внедрение алюминиевых сплавов для оишвок ротров злекфодвителей.: Авюрефера1 дисс. канд. техн. наук.-Киев, 1982.

139. Литейные высокопрочные алюминиевые сплавы. / ТИП УССР.- N 729/4.18 с. Пер.ст. Masiar Harold. // Stroj. юс., 1988.- Bratislava, 1988.- s. 139-148.

140. Sharan R. Influence of rare earth addition to aluminium-silicon alloys and aluminium bronzes. // New Front. Rare Farth Sci. and Appl. Proc. Int. Conf., Beijing, Sept. 10-14, 1985. Vol.2.- Beijing.- 1985.- p. 1336-1339.

141. А.И. Гаврилов, А.А. Аникин, К.И. Власкина и др. // Литейное производство.- 1987.- N 2.- с. 33-34.

142. Prasad S.N. Rare earth additions as grain refiner to aluminium-magnasium alloys. //Jugoslavauski mediarodui simpo/ij о aluminiju. Ljubljana.- 1982,- V.2.- p. 133142.

143. Borbe P.C., Hrdmann-Jesnit/er F., Schoebel W. Untersuchungenan Aluminium-Seltenerdmetall-Legierungen. // Aluminium.- (BRD).-1983.- V.59.- V 8.- s. 592-597.

144. Tuaiyui В.Л., Нсасрова Л.А., Фрисмов А.Н. // Литейное производство.-1983.-N3.-с. 35.

145. Дубинко В.Х., Шубина T.J1., Тихомиров В.М., Варков В.А. Влияние добавок некоторых редких и редкоземельных мегаллов на свойства алюминиевых сплавов.//Литейные сплавы.- Киев, 1973.

146. Cannon J.G. // Precision Metal.- 1970,- Jan.- p. 132.

147. Алыман M.hi., Сгромская H.H., Гуськова П.В., Простова H.И. Структура и механические свойства сплавов А Л 5, АЛ 7, AJI9, легированных РЗМ. // Литейное производство.- 1986.- N 6.

148. Selcuk Е. Modification of alumunum-silicon cast alloys by rare earth addition. // Proc. Int. Sump. Reduct. and Cast. Aluminum,Montreal, Aug. 28-31, 1988.- New York etc.- 1988.- p. 261.

149. Sharan R., Saksena N.P. Rare earth additions to aluminium silicon allous. // Castings.- 1978.- V.24.- N 1-2.- p. 37-41.

150. Weiss J.C., Looper Jr.C.R. // Giesserei-Prax.- 1988.- N 3-4,-s. 21-34.

151. Игнатьев B.C., Сюродубцев А. К. Влияние РЗМ на структуру и свойства эвтекшческою поршневою силумина. М.: Мсмаллур1 ия, 2001.

152. Василевский X. Г., I loci пиков II. С. Микролегирование силуминов и повышение их свойств // Современные цвешые сплавы и прогрессивные методы литья.-М.: 1974.

153. Физические величины. Справочник. / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихо-ва Е.З.- M.: OnepioaioMH^ai, 1991.

154. Новикова СИ. Тепловое расширение 1вердых тел. -М.: Металлургия, 1974.

155. Ушакова В.В., Попова М.В., Лушшна З.А. Применение легкоплавких элементов в сплавах А1-20-50 % Si с ни жим KJ1P. // Изв. вузов. Черная металлургия. -1995.-№8.-с. 55-57.

156. Ушакова В.В., Попова М.В., Лузянипа З.А. Влияние добавок Bi и Sb на линейное расширение высококремнисшх силуминов. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1994. -№6. -с. 81-82.

157. Мусалимов Р.Ш., Валиев Р.З. Дилатмегрические исследования алюми-ниевою сплава с субмикрокфпистй cipyKiypofi. // Физика металлов и металловедение.-1992.-№9. -с. 95-100.

158. Афанасьева M.Ii., Иерешько Ii.II. Пекоюрые особенности линейною расширения деформируемых сплавов Al-Si. // Мешллы.- 1989. -№1.

159. Bre/onick M. Development of new generation reinforced aluminum piston designs. // Info@dieselprogress.com.- 1998. p. 6

160. Алыман M.Б. Пемсчал.шческие включения в алюминиевых сплавах М.: Металлургия, 1965.

161. Курдюмов A.B., Инкип C.B. Флюсовая обрабо1ка и фильтрование алюминиевых сплавов M.: Meiajuiypi ия, 1980.

162. Разработка покронно-рафинирующих флюсов: Oinei о НИР (заключительный) / МИСиС; Руководи 1ель A.B. Курдюмов. 104026; № ГР У57940; № Г23952,- М., 1990.

163. Инкип C.B. Исследование роли поверхносшых явлений в процессах очистки алюминиевых сплавов oi неме1аллических включений флюсами и разработка составов флюсов: Дисс. канд. паук. М., 1977.

164. Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах. / В.И. Добагкин, P.M. Габидулин и др.- М.: Ме1аллур1ия, 1976.

165. Влияние ieMiiepaiypbi заливки на свойспш и жидко текучесть эвтектических и заэвтек1ических алюминиево-кремниевых сплавов. / ВЦП.- N М-4153.- 5с-Пер. ст. Helecek S. // Slévârenstvi.- 1969.-V. 17.- N 4-5.- s. 173-176.

166. Мондольфо Л.Ф. СIрукIура и свойспш алюминиевых сплавов.- М.: Металлургия, 1979.

167. Хансен М., Андерко К. Сiрукiypa двойных сплавов.- М.: Металлургия,1970.

168. Башенов А.Н., Гончуков В.И., 1кач О.Д. // Цвешые металлы,- 1975.- N 6.-с. 44-45.

169. Кузьма Ю.Б., Чабан П.Ф. Двойные и iройные сисгемы, содержащие бор,-М.: Металлургия, 1990.

170. Глотова JI.В. Управление формированием структуры заэвтектических силуминов и разработка ¡ехполотии получения поршней с высоким уровнем эксплуатационных характеристик.: Автореферат дисс. канд. iexn. паук. М., 1999.

171. К вопросу повышения ишосоуаойчивосги поршневых алюминиевых сплавов / ТИП УССР № Д-5341 3. Пер. ci. Büchner L // Ris Metteilurgen, 1 984, V. 26, № 1.

172. Диатраммы сосюяпия двухфазных металлических систем. Справочник. / Под ред. Лякишева 11.11.- М.: Машиностроение, 1996.

173. Мальцев М. В. Модифицирование сiрук 1уры металлов и сплавов.- М.: Металлур1 ия, 1964.

174. Day m. G., Hei lawel 1 A. 'Troc. Roy. Soc.", A, 1968, V.305.

175. Золоторевский В. С. Металловедение цветных редких и радиоактивных металлов. Учебное пособие.- М.: МИСиС, 1987.

176. Радчепко И.В. Современные тсхиолотии упрочнения поршневых алюминиевых сплавов M.: Meiajuiypi ия, 2002.

177. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов.- М.: МИСиС, 1998.

178. Антонова М.М. Свойств i идридов металлов.- Киев: Наукова думка, 1975.