Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Современное состояние теории, технологии и оборудования для
получения прутковых лигатурных материалов 8
-
Теоретические основы модифицирования 9
-
Модифицирование алюминиевых сплавов 17
-
Способы производства лигатур 27 1А Оценка модифицирующей способности лигатуры 28
1.5 Методы и оборудование для получения прутковых лигатурных
материалов из алюминия и его сплавов 31
-
Влияние структуры лигатурных материалов на модифицирующий эффект при литье слитков алюминиевых сплавов 39
-
Выводы и постановка задач исследований 41
2 Материалы, методики исследований и оборудование 43
-
План экспериментальных исследований 43
-
Материалы для изготовления модификаторов 44
-
Технология и оборудование для получения модифицирующих материалов
-
Методы обработки модифицирующих материалов 52
-
Методики исследования модифицирующих материалов 53
2.6 Материалы и методики исследования для изучения модифицирующей
способности прутков, полученных методом СЛИПП 53
3 Моделирование механизма модифицирования и получение на его основе технологии изготовления лигатурных материалов
,ITT „60
3 Л Процессы плавления и кристаллизации с позиции кинетической энергии
атомов и кластерного строения жидкости
3.2 О роли кластерного строения жидкости в процессах модифицирования
-
Моделирование процесса растворения в алюминии модифицирующего прутка 69
-
Выводы 87
4 Структурные исследования модифицирующих материалов,
получаемых методом СЛИПП 89
-
Макро- и микроструктурные исследования полуфабрикатов и промежуточных продуктов совмещенных процессов литья-прокатки- 89 прессования
-
Исследование температуры начала рекристаллизации прутка из 93 алюминия, полученного методом СЛИПП
4.3 Изучение влияния количества вводимого модифицирующего прутка и
технологических режимов модифицирования на размер зерна в слитках 96
алюминия
4.4 Выводы 107
5 Исследование модифицирующей способности прутков в
промышленных условиях 108
-
Исследование модифицирующей способности прутков при литье серийных слитков из сплавов В95пч и 2219 108
-
Исследование модифицирующей способности прутков при литье серийных слитков из сплава АДЗ1 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118
ПРИЛОЖЕНИЕ 125
Введение к работе
Актуальность работы. Структура и свойства деформированных полуфабрикатов из алюминия и его сплавов во многом зависят от качества слитка, которое определяется формой, размерами зерен и внутренним строением. Тонкое внутреннее строение и мелкозернистая структура повышают пластичность при горячей деформации, улучшают свойства, поэтому для получения качественных изделий из алюминиевых сплавов очень важно правильно оценивать целесообразность применения способа модифицирования и найти пути преодоления его негативных сторон.
В настоящее время методы модифицирования алюминиевых сплавов все еще не совершенны. Не всегда удается получить устойчивый процесс измельчения зерна, кроме того, материалом модификатора загрязняются модифицируемые слитки. Поэтому до сих пор ведутся поиски достаточно эффективных модификаторов. Наиболее широкое распространение в практике модифицирования алюминиевых сплавов находят добавки титана и бора, например, в виде сплавов системы Al-Ti-B, AI-Ti и другие. Практический опыт использования прутковых лигатур различных фирм производителей показал, что наиболее мелкое зерно алюминия (ОД 3-0,20 мм) достигается при использовании лигатуры Al-Ti-B фирмы «Кавекки», однако ее использование ведет к удорожанию полуфабрикатов. В связи с этим поиск новых модификаторов, обладающих высокой модифицирующей способностью наряду с возможностью сохранения химического состава сплава, после его введения, исследование структуры и свойств, полученных при этом полуфабрикатов, является актуальной задачей.
Цель работы. Целью данной работы является повышение качества алюминиевых полуфабрикатов на основе изучения процессов гомогенного модифицирования и его практической реализации с применением материалов, полученных совмещенными методами высокоскоростной кристаллизации-Деформации.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: изучение структурного состояния модифицируемого металла; исследование влияния полноты протекания рекристаллизации в прутке-модификаторе на процессы модифицирования; изучение эффективности модифицирования в зависимости от технологии получения прутка-модификатора; исследования структуры прутков и промежуточных продуктов совмещенных процессов литья и прокатки-прессования; изучение влияния технологических параметров модифицирования на его эффективность; опробование в промышленных условиях модифицирующей способности прутков, полученных совмещенным методом литья и прокатки-прессования (СЛИПП).
На защиту выносятся: - научное обоснование механизма гомогенного модифицирования; комплекс технических и технологических решений, обеспечивающих создание новой технологии модифицирования для производства слитков из алюминия и его сплавов; результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению основных требований к температурно-деформационным условиям процесса получения прутков и размерных характеристик очага деформации; закономерности структурообразования при получении лигатурных материалов методом высокоскоростной кристаллизации-деформации; способ получения модифицирующих материалов.
Научная новизна работы.
Предложен и научно обоснован новый механизм модифицирования алюминиевых сплавов, основанный на гомогенном образовании центров кристаллизации, возникающих на базе развитой тонкодифференцированноЙ субзеренной структуры прутка-модификатора.
Экспериментально доказано, что алюминиевый пруток, изготовленный по технологии СЛЙГТП, является эффективным модификатором, обеспечивающим повышение качества изделий из алюминиевых сплавов за счет измельчения зеренной структуры без загрязнения их химического состава веществами прутка-модификатора.
Установлены оптимальные соотношения технологических параметров изготовления модифицирующих прутков с тонкодифференцированноЙ субзеренной структурой и технологии модифицирования слитков с их использованием, на основе которых созданы способы получения качественных слитков.
Впервые выполнены исследования структуры металла в зонах кристаллизации-деформации при реализации совмещенного процесса литья и прокатки-прессования, позволившие определить основные требования к температурно-деформационным условиям ведения процесса и размерным характеристикам очага деформации, положенным в основу создания установок для получения регламентированной субзеренной структуры прутка.
Практическая значимость работы.
Разработан технологический процесс получения прутков с устойчивой ультрамелкой субзеренной структурой и установлены технологические параметры данного процесса.
На основе применения метода совмещенного литья и прокатки-прессования получено новое техническое решение на устройство, защищенное патентом РФ №2200644, и создана экспериментальная лабораторная установка СЛИПП.
Разработан новый способ модифицирования алюминиевых сплавов.
В условиях промышленного предприятия ООО «ТК СЕГАЛ» на базе запатентованного технического решения создана и внедрена установка совмещенной обработки металла для получения модифицирующего прутка.
Проведено промышленное опробование технологии модифицирования при получении промышленных слитков на Верхне-Салдинском металлургическом производственном объединении (ВСМПО).
Представленная работа выполнялась в рамках программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (раздел «Производственные технологии»), гранта № 03-01-96106 Российского фонда фундаментальных исследований, гранта № НШ-2212.2003.8 Президента РФ на поддержку молодых российских ученых и ведущих научных школ, краевых научно-технических программ комитета по науке и высшему образованию администрации Красноярского края «Создание мини-завода по производству длинномерных изделий (катанка и профильная продукция) из алюминиевых и медных сплавов», а также по договорам с предприятиями ОАО «Верхне-Салдинское металлургическое производственное объединение» и ООО «ТК СЕГАЛ».
