Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Воздействие водорода на структуру и свойства заэвтектического силумина с 15 % кремния

В. К. Афанасьев, М. В. Попова, А. Н. Прудников

Аннотация


Исследовано влияние водородной обработки расплава на морфологические особенности структуры, а также физические и механические свойства заэвтектического сплава Al - 15 % Si в литом и деформированном состоянии. Проведена водородная обработка расплава различными способами: влажным асбестом; в атмосфере водяного пара; продувкой водородом, полученным разложением щелочи алюминием. Осуществлена пластическая деформация слитков путем свободной ковки и прокатки. Изучена микроструктура сплава методами металлографического, электронно-микроскопического, рентгеноструктурного, дилатометрического анализов. Измерены плотность и микротвердость сплава. Определено содержание атомарного водорода в сплаве методом вакуум-нагрева. Показано, что водородная обработка улучшает параметры структуры и деформируемость литого сплава Al - 15 % Si, а после деформации повышает его прочность в 1,3 - 1,4 раза и уменьшает температурный коэффициент линейного расширения.

Ключевые слова


заэвтектический силумин; водород; микроструктура; эвтектика; кристаллы кремния; прочность

Полный текст:

PDF

Литература


Строганов Г. Б., Ротенберг В. А., Гершман Г. Б. Сплавы алюминия с кремнием. М.: Металлургия, 1977. 272 с.

Добаткин В. И., Елагин В. И. Гранулируемые алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1981. 176 с.

Гопиенко В. Г., Смагоринский М. Е., Григорьев А. А., Беллавин А. Д. Спеченные материалы из алюминиевых порошков / под ред. М. Е. Смагоринского. М.: Металлургия, 1993. 320 с.

Строганов Г. Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1985. 216 с.

Афанасьев В. К., Прудников А. Н., Ружило А. А., Попова М. В. Перспективы развития поршневых заэвтектических силуминов // Металлургия машиностроения. 2003. № 4. С. 16 - 18.

Алюминий: свойства и физическое металловедение: справ. изд. пер. с англ. / Под ред. Дж. Е. Хэтча. М.: Металлургия, 1989. 422 с.

Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов: пер. с англ. М.: Металлургия, 1979. 640 с.

Polmear I. J. Light alloys: from traditional alloys to nanocrystals. Amsterdam: Elsevier Ltd, 2005. 421 р.

Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов / Под ред. В. С. Золоторевского. М.: МИСиС, 2005. 376 с.

Афанасьев В. К., Попова М. В., Горшенин А. В. и др. О природе процессов пластической деформации сплавов Al - 1,50 % Si // Металлургия машиностроения. 2014. № 3. С. 2 - 9.

Напалков В. И., Махов С. В., Поздняков А. В. Модифицирование алюминиевых сплавов. М.: МИСиС, 2017. 347 с.

Кузнецов А. О., Шадаев Д. А., Конкевич В. Ю. Модифицирование силуминов - разные подходы для одной системы легирования // Технология легких сплавов. 2014. № 4. С. 75 - 81.

Li J. H., Albu M., Ludwig T. H. et al. Modification of eutectic Si in Al - Si based alloys // Materials Science Forum. 2014. V. 794 - 796. P. 130 - 136 (doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.794-796.130).

Kawther Al-Helal, Yun Wang, Ian Stone, Zhongyun Fan. Effect of Ca level on the formation of silicon phases during solidification of hypereutectic Al - Si alloys // Materials Science Forum. 2013. V. 765. Р. 117 - 122 (doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.765.117).

Zhang J., Chen H., Yu H., Jin Y. Study on dual modification of Al - 17 % Si alloys by structural heredity // Metals. 2015. № 5. P. 1112 - 1126 (doi: 10.3390/met5021112).

Cais J., Weiss V., Svobodova J. Relation between Porosity and Mechanical Properties of Al - Si Alloys Produced by Low-Pressure Casting. Archives of Foundry Engineering, 2014 (yadda.icm.edu.pl).

Nikanorov S. P., Volkov M. P., Gurin V. N. et al. Structural and mechanical properties of Al - Si alloys obtained by fast cooling of a levitated melt // Materials Science and Engineering: A. 2005. V. 390, Is. 1 - 2. P. 63 - 69.

Srivastava V. C., Mandal R. K., Ojha S. N. Microstructure and mechanical properties of Al - Si alloys produced by spray forming process // Materials Science and Engineering: A. 2001. Is. 304 - 306. P. 555 - 558.

Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. О модифицировании первичных кристаллов β-фазы отливок из силумина // Металлургия машиностроения. 2019. № 3. С. 10 - 12.

Zu Fangqiu, Li Xiaoyun. Functions and mechanism of modification elements in eutectic solidification of Al - Si alloys: A brief review // China Foundry. July 2014. V. 11, No. 4. P. 287 - 295.

Колачев Б. А. Водород в металлах и сплавах // МиТОМ. 1999. № 3. С. 3 - 11.

Hess P. D., Tumbull G. K. Effects of hydrogen on propetries of aluminum alloys // Paper from Hydrogen in Metals, American Society for Metals. 1974. P. 277 - 287.

Борисов Г. П. О роли водорода в формировании структуры и свойств алюминиевых сплавов // Металлургия машиностроения. 2005. № 5. С. 11 - 20.

Goltsov V. A. Fundamentals of hydrogen treatment of materials // In book: Progress in Hydrogen Treatment of Materials. Donetsk-Coral Gables: Kassiopeya Ltd, 2001. P. 161 - 184.

Afanas'ev V. K., Popova M. V. New treatment methods for liquid aluminum alloys with 30 - 50 % silicon // Steel in Translation. 2001. V. 31, No. 2. Р. 50 - 53.

Afanasyev V. K., Popova M. V., Dolgova S. V. et al. Effect of melt treatment with water vapor on thermal expansion of alloy Al - (20 - 40) % Si // Metallurgist. 2019. V. 63, No. 1 - 2. С. 87 - 95.

Afanasyev V. K., Prudnikov A. N., Prudnikov V. A. et al. Deformation, heat treatment and properties of piston hypereutectic silumins // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 866. Р. 1 - 6 (012018) (doi: 10.1088/ 1757-899X/866/1/012018).

Афанасьев В. К., Чурик М. Н., Попова М. В. и др. Водород и деформируемые сплавы Al - 1 ё 50 % Si. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2016. 354 c.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2022.6.10-16

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024