Введение к работе
Актуальность работы. Актуальной проблемой цветной металлургии и литейного производства является повышение механических и эксплуатационных свойств полуфабрикатов и готовых изделий, получаемых из сплавов
Литейные и деформируемые магниевые сплавы, легированные цирконием, широко применяются в современной технике, в частности, в авиационной и космической, вследствие того, что они обладают очень хорошими механическими и эксплуатационным свойствами по сравнению со сплавами на основе алюминия, железа и др очень малым удельным весом, высокой удельной прочностью и удельной жесткостью, очень высокой способностью поглощать энергию удара и вибрационных колебаний, хорошими жаропрочными характеристиками Повышение качества и надежности деталей, изготовленных из магниево-циркониевых сплавов, существенным образом зависит от качества магниево-циркониевой лигатуры, с помощью которой цирконий вводится в сплавы, и с проблемой получения качественных слитков и отливок
Существующее положение в области производства и качества магниево-циркониевой лигатуры характеризуется а) высоким уровнем потерь дорогого легирующего компонента циркония в процессе приготовления сплавов с использованием лигатуры из-за низкой усвояемости циркония магнием, б) отдельные партии магниево-циркониевой лигатуры отличаются нестабильностью по содержанию циркония и высоким содержанием солевых включений Высокое содержание солей в лигатуре значительно снижает ее коррозионную стойкость и приводит к недопустимо большому проценту брака изделий из магниево-циркониевых сплавов по флюсовой коррозии В этом направлении в последние десятилетия был выполнен большой объем работ, однако существенного улучшения не достигнуто Поэтому задача улучшения качества магниево-циркониевой лигатуры актуальна
Одним из основных и самых распространенных методов улучшения механических свойств литых и деформируемых изделий является измельчение зерна отливки поскольку влияние исходной структуры полуфабриката на конечные свойства изделия очень велико Большое разнообразие известных способов воздействия на структуру сплавов на этапе их приготовления и литья принято делить на две группы 1) металлургические; 2) физические Среди металлургических методов самым эффективным для сплавов систем магний-цинк и магний-РЗМ является модифицирование цирконием, однако возникают упомянутые трудности, связанные с качеством магниево-циркониевой лигатуры Кроме того, цирконий не применим для модифицирования магниевых сплавов, содержащих алюминий и марганец
Из известных физических методов воздействия на структуру отливки и повышения ее качества наибольшее распространение получил метод электромагнитного перемешивания расплава в лунке слитка в процессе кристаллизации Он широко используется при непрерывном и полунепрерывном литье слитков Использование на практике электромагнитных методов в
применении к технологиям приготовления и литья сплавов с целью улучшени свойств полуфабрикатов и готовых изделий пока не получило широког распространения Тем не менее использование электромагнитных методо воздействия на расплав представляется перспективным направление исследования, т к обладают очень широким спектром воздействия на жидки" расплав В частности, метод МГД-обработки расплава в предкристаллизационны" период показал высокую эффективность и позволяет совместить многи положительные стороны различных способов воздействия на жидкие расплавы
Кроме практической стороны, связанной с улучшением свойств и качеств литейной продукции, в теоретическом плане в настоящее время нет однозначны взглядов на суть процессов, происходящих при модифицировании магниевы сплавов с цирконием Отсутствуют также ясные и физически обоснованны представления о воздействии постоянных и переменных магнитных полей н жидкие перегретые расплавы в предкристаллизационный период Недостато подобных данных обусловливает актуальность исследовательских и научно технических работ в указанном направлении
Цель работы. Установление закономерностей процессов МГД-обработк магниевых сплавов в постоянном и переменном магнитных полях предкристаллизационный период и разработка технических решений технологических режимов МГД-обработки, позволяющих улучшить качеств магний-циркониевой лигатуры и магниевых сплавов
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
исследовать воздействие МГД-обработки в постоянном и переменно магнитных полях на жидкий расплав как коллоидно-дисперсную систему,
создать лабораторное и опытно-промышленное оборудование для МГД-обработки магниевых сплавов и изучить влияние магнитного поля и технологических факторов на качество мапшй-циркониевой лигатуры усвоение циркония магнием при введении его из магний-циркониево" лигатуры,
изучить влияние МГД-обработки в переменном магнитном поле н структуру магниевого сплава системы Mg-Al-Zn-Mn,
разработать эффективный способ обрабоїки магниевых сплавов магнитных полях и установить технологические режимы процесса МГД-обработки
Научная новизна. Теоретически и экспериментально установлена обоснована совокупность научных положений о закономерностях воздействия магнитного поля на жидкие промышленные магниевые сплавы как коллоидно дисперсные системы в предкристаллизационный период
уточнены и расширены представления о жидких металлических расплава как неравновесных коллоидно-дисперсных сисіемах,
установлены закономерности воздействие Ml Д-обработки на структур магниевых сплавов,
впервые определено влияние МГД-обрабо гки магниево-циркониевой лигатуры на усвояемость циркония жидким магнием при введении его в расплав с помощью лигатуры,
установлены и обоснованы технологические режимы процесса МГД-обработки магниевых сплавов
Практическая значимость работы.
Создана и испытана опытно-промышленная установки для МГД-обработки жидких сплавов в магнитном поле
Разработана промышленная технология обработки перегретых сплавов в магнитном поле
Установлены технологические параметры процесса МГД-обработки магниевых сплавов
Применение технологии МГД-обработки позволяет сэкономить дефицитный материал цирконий и улучшить качество сплавов
Результаты исследований могут быть использованы при создании различных МГД-агрегатов, предназначенных для интенсификации процессов модифицирования, улучшения качес гва сплавов и т д
Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на семинаре «Состояние и перепек і ивы производства магния и магниевых сплавов в России» г Березники, АВИСМА, 2001 г, международном семинаре «Научно-технический потенциал Западного Урала в области конверсии военно-промышленного комплекса», г Пермь, 2001 г, VI съезде литейщиков России, г Екатеринбург, 2003 г, Региональной научно-практической конференции «Высокие технологии в промышленности России и методические особенности преподавания в техническом вузе », г Березники, 2004 г
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, получено 2 патента
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка из 125 наименований и приложений, изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 20 таблиц
