Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 4
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
(Обзор литературы) 6
1.1. Состав и свойства сплавов системы алюминий-кремний 6
1.2. Структура и свойства сплавов систем алюминий-редкоземельный металл 16
1.3. Структура и свойства сплавов систем кремний-редкоземельный металл 24
1.4. Состояние и перспективы применения акустодемпфирующих материалов на основе алюминия и других материалов 28
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ
СОСТОЯНИЯ ТРОЙНОЙ СИСТЕМЫ Al-Si-Y 32
2.1. Методики синтеза и исследования сплавов тройной системы алюминий-кремний-иттрий 32
2.2. Фазовое равновесие в системе Al-Si-Y 34
2.3. Политермические разрезы системы Al-Si-YA12 36
2.4. Поверхность ликвидуса системы Al-Si-YA12 44
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА АК 12,
ЛЕГИРОВАННОГО РЗМ 49
3.1. Синтез сплава АК 12, легированного РЗМ 49
3.2. Окисление сплава АК 12, легированного РЗМ (цериевой подгруппы) кислородом воздуха 55
3.3. Исследование влияния добавок РЗМ на коррозионно-электро-химическое поведение сплава АК12 в среде 3% NaCl 70
3.4. Исследование влияния РЗМ на механические свойства сплава АК 12. 79
3.5. Демпфирующие свойства алюминиевых сплавов, легированных РЗМ 81
ВЫВОДЫ 88
ЛИТЕРАТУРА 90
ПРИЛОЖЕНИЕ 97
Введение к работе
Актуальность темы. Литейные алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) относятся к сплавам эвтектического типа и широко используются как конструкционные материалы. Благодаря хорошей технологичности, достаточно высокому уровню физических, механических свойств и коррозионной стойкости, они успешно конкурируют с черными металлами, полностью заменяя и вытесняя их из традиционных сфер использования: автомобильного и текстильного машиностроения.
Применение этих сплавов обеспечивает снижение удельной металлоемкости узлов и конструкций при минимальной, по сравнению с черными и другими сплавами, трудоемкости их изготовления.
Основными легирующими элементами силуминов являются: кремний, магний, медь и цинк. В качестве малых добавок используются: марганец, титан, никель и некоторые другие элементы, которые, способствуя повышению прочности и твердости, снижают, в той или иной степени, показатель пластичности силуминов.
Малые добавки вводят для разных целей. Титан используют как модификатор структуры, способствующий повышению механических и литейных свойств, за счет измельчения зерна. Марганец остается, пока, наиболее эффективной добавкой, уменьшающей вредное влияние основной примеси-железа, связывающей его в многокомпонентные фазы с более благоприятной морфологией. Никель вводят обычно для повышения характеристик жаропрочности. Образуемые им избыточные фазы кристаллизационного происхождения снижают показатели пластичности силуминов при комнатной температуре, действуя аналогично железу.
Итак, влияние состава силуминов на их механические свойства определяется в основном их фазовым составом. Отсутствие в литературе сведений о влиянии редкоземельных металлов (РЗМ) на состав и свойства силумина побудило к изучению диаграмм состояний тройных систем Al-Si-РЗМ и разработке
на их основе новых коррозионностойких алюминиево-кремниевых сплавов, легированных РЗМ.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Цель работы заключается в исследовании природы физико-химического взаимодействия алюминия с кремнием и иттрием, путем построения диаграммы состояния тройной системы Al-Si-Y и разработке коррозионостойких алюминиево-кремниевых сплавов в качестве конструкционных материалов.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- построены некоторые политермические разрезы, и проекция поверхности ликвидуса системы Al-Si-Y, в области богатой алюминием;
- изучена кинетика окисления твердых алюминиево- кремниевых сплавов, содержащих РЗМ;
- установлено легирующее влияние РЗМ на механические и акустодемпфи-рующие свойства алюминиево-кремниевых сплавов;
- на основе теоретических и экспериментальных исследований установлена возможность использования легированных РЗМ литейных алюминиевых сплавов в машиностроении для литья отдельных узлов текстильных машин.
Научная новизна. Экспериментально изучена диаграмма состояния квазибинарных разрезов системы Al-Si-Y. Построена проекция поверхности ликвидуса сплавов, в области богатой алюминием. Установлен механизм и кинетика высокотемпературного окисления силумина (АК 12), легированного РЗМ. Расшифрован фазовый состав продуктов коррозии сплавов. Установлена взаимосвязь между структурой и акустодемпфирующими свойствами легированных сплавов.
Практическая значимость работы состоит: в легировании сплава АК 12 редкоземельными металлами с целью улучшения физико-механических и химических свойств получаемых изделий; - разработке нового коррозионностой-кого алюминиевого сплава с повышенными, звукопоглащающими свойствами. Разработанные сплавы, с улучшенными механическими и акустодемпфирую щими свойствами, прошли полупромышленные испытания в условиях АООТ Душанбинского арматурного завода и ПО «Таджиктекстилмаш».
Основные положения, выносимые на защиту:
- диаграмма состояния тройной системы Al-Si-Y, в области богатой алюминием;
- закономерности высокотемпературного окисления и коррозионно - электрохимического поведения твердых алюминиево - кремниевых сплавов, легированных РЗМ;
- механические и акустодемпфирующие свойства эвтектического алюминие-во-кремниевого сплава АК 12, легированного РЗМ.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались: на I Международной научно-технической конференции «Генезис, теория и технология литых материалов» (Владимир-Суздаль, Россия, 2002г.); Международной научно-практической конференции «16-сессия Шурой Оли Республики Таджикистан (12 созыва) и ее историческая значимость в развитии науки и образования» (Душанбе, 2003г.); Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в металлургии» (Караганда, 2003г.); XIII Всероссийской конференции по термическому анализу (Самара, 2003г.); Межвузовской научно-практической конференции «Достижения в области металлургии и машиностроения Республики Таджикистан» (Душанбе, 2004г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи и 6 тезисов докладов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 99 страницах машинописного текста, включая 13 таблиц, 35 рисунков и 75 наименований библиографических ссылок.
