Введение к работе
Актуальность работы, В настоящее время в условиях рыночной экономики основной задачей в производстве литых заготовок из алюминиевых сплавов, является экономия материала за счет прогрессивных норм расхода компонентов шихты, разработка и внедрение малоотходных и энергосберегающих технологий и повышения качества литейной продукции. Один из основных путей в этом направлении 'состоит в модифицирующей обработке алюминиевых расплеііов тугоплавкими элементами, которая-за счет измельчения зерна и улучшения структуры' сплавов з литых заготовках, обеспечивает улучшение технологических свойств слитков и повышение физико-механических характеристик сплавов в отливках и деформированных полуфабрикатах.
Проблема материалов-модификаторов весьма важна для металлургии. алюминия и машиностроения . В металлургии алюминиевых сплавов наиболь- ' шее р5спрострагтет:т;г получило модифицирование при . помощи., лигатур-' модификаторов и модифицирующих фтористых солей. Но известные способы обработки расплавов имеют ряд существенных недостатков. Технология выплавки лигатур сложна, энергоемка и не всегда обеспечивает высокое качество сплавов. Фторидная технология сопровождается неизбежными потерями элемента-модификатора, что влияет на степень модифицирующего эффекта и отражается на стабильности свойств сплавов, а также ущербна в экологическом
. отношении. -
В связи с вышеизложенным, особую актуальность имеет разработка новых материалов-модификаторов и методов модифицирующей обработки алю-
. миниевых сплавов. -— .- -. -.'..".. .. .. ....
Ноль работы. Разработка и освоение более простой, экологически чистой технологии производства лигатур для ввода тугоплавких элементов в частности титана в сплавы алюминия, получаемых не путем высокотемпературной плавки, а прессованием исходных компонентов в брикеты - псевдолигатуры, состоящие из смеси порошкообразных и 3qiimcTbix материалов основного металла - алюминия и тугоплавкого легирующего элемента - титана.
Исследование механшма и кинетики растворения псевдолигатур в расплаве алюминия, степени усвоения легирующего тугоплавкого компонента.
Исследование структуры и свойств алюминиевых сплавов при их легировании псевдолигатурами.
" В еоотететт .и с поставленной целью в работе решены следующие задачи:
- разработан, технологический процесс приготовления псевдолигатур в.виде ле-..... _.
гирующих брикетов; ' . \
- исследованы особенности взаимодействия дисперсных компонентов, разрабо-
тана и решена математическая модель диффузионного мвесопереноса в дис-
нер'сией среде, на основании которой дана' количественная оценка структур;
ним составляющим образующимся в результате встречной диффузии компо
нентов; ... - . .... -,.,..'... ....
- в соответствии с результатами исследования диффузионного массопереноса в
дисперсной среде подобрано рациональное соотношение компонентов леги- рующего брикета, установлен их оптимальный гранулометрический состав;.-- ,—
оценено влияние технологических параметров приготовления псевдолигатуры на степень усвоения тугоплавкого компонента сплавом;
определены основные технологические особенности и параметры плавки алю-
миниевых сплавов в газовых и электрических печах с применением псевдолигатур.
- исследованы структуры и свойства литейных алюминиевых сплавов при веде
нии плавки с применением псевдолигатур.
- опробована в промышленных условиях технология произподства и использо
вания 10 % псевдолнгатуры алюминий-титан и установлен модифицирующий
эффект при ее применении.
Научная нозична'работы. Изучен механизм растворения- тугоплавких металлов при введении их в составе псевдолигатур - порошкообразной смеси тугоплавкого металла с основным материалом. Растворению частицы тугоплавкого металла предшествует встречная диффузия основного металла в жидком состоянии, сопровождающаяся образованием сложных иптерметаллидов.. На основе решения уравнения массопереноса методом конечных разностей определены соотношения основных параметров растворения.
Определены кинетические зависимости растворения псевдолигатуры, позволившие определить температурные и временные характеристики технологии.
Установлено более эффективное модифицирующее действие элементов при вводе их в составе псевдблигатуры. .,
Получено положительное решение на выдачу патента РФ на технологию и состав псевдолигатуры алюминий - титан.
Практическая ценность. Предложена новая, более эффективная, экологически чистая технология введения в алюминиевые сплавы тугоплавкого элемента - титана с повышенным содержанием легирующего компонента в виде псевдолигатуры алюминий-титан с 10 % титана. Разработана технология получения псевдолигатуры алюминий-бор. Разработанные технологии снижают потери, легирующего элемента и обеспечивают его стабильный переход в расплав алю-, миния. Производство псевдолигатур предусматривает использование "менее энергоемкого технологического оборудования, позволяет снизить расход материалов, что в конечном, счете значительно снижает себестоимость получаемой продукции. Рассмотрена возможность применения в качестве материала основы легирующего брикета отходов собственного производства в виде стружки получаемой при обработке отливок ленточной пилой.
Рсаліпапия работы. Разработанная технология легирования алюминиевых сплавов тугоплавкими компонентами при помощи псевдолигатур-модмшикаторов прошла опытно-промышленные испытания на Нижегородском заводе "АО. Теплообменник ", Арсеньевском Авиационно-промышленном Объединении "Прогресс" ( Дальний Восток ), Нижегородском заводе " АО Машиностроительный завод".
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов'и рекомендаций по применению псевдолигатур подтверждены удовлетворительной ''сходимостью данных теоретического анализа с экспериментальными результа-
'5
тами, а также результатами опытно-промышленного опробования технологии
производства н использования легирующих брикетов.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на VII на
учно-технической конференции "Неметаллические включения и газы в литей
ных сплавах"(г. Запорожье, 1994 г.), на межвузовской конференции(г. Екате
ринбург, 1995г.). .
Публикации. По теме .диссертации имеется 3 публикации и получено по
ложительное решение на выдачу патента РФ. .
Структура и объем работы, Диссертация состоит из введения, 5 глав, вы
водов, списка используемой литературы ( 4& б наименований ) й приложений.
Работа содержит Л&О страниц машинописного текста, 3 9 рисунков, -?V* таб-
- лиц. ' /..;. -"' "'.'"'. '