Введение 3
1 Обзор литературы по проблеме 5
1.1 Получение заготовок методом литья. Фасонное и
полунепрерывное литье 5
1.2 Структура и свойства литейного сплава АЛ9 после
термомеханической обработки 8
1.3 Технологические особенности деформационного
упрочнения литых заготовок метод прокатки и прессования 10
1.4 Свойства алюминиевого сплава 1013(АД) после различных
видов обработки 13
1.5 Свойства алюминиевого сплава 1421, подвергнутого
пластической деформации и термообработке 15
1.6 Композиционные материалы на металлической основе и
способы получения 18
1.7 Выводы по главе 27
2 Методика проведения эксперимента 28
3 Результаты работы 30
3.1 Механизм упрочнения сплавов дисперсными частицам 30
3.2 Результаты экспериментального исследования 33
Заключение 35
Список используемых источников 36
В современной промышленности изделия и материалы из алюминия имеют высокую востребованность. Это обусловлено уникальными свойствами алюминия: высокая электропроводность, легкость и пластичность, кроме того, он отличается устойчивостью к коррозии, а также легко переносит резкие температурные колебания. Развитие разных областей промышленности требует разработки новых технологий и видов обработки материалов, обеспечивающих увеличение их физико-механических и эксплуатационных свойств. Самое широкое использование имеют сплавы алюминия, которые прошли упрочнение термообработкой и нагартовкой и легированный алюминий. Но эти способы, также, как и легирование как способ повышения механических свойств не удовлетворяет требованиям современного машиностроения и имеет определенные ограничения. Также исследованы все системы алюминиевых сплавов. Один из наиболее перспективных способов - это упрочнение сплава диспергированием частиц по методу ex situ. Однако методом ex situ невозможно получить упрочняющие фазы размером менее 1 мкм, так как их сложно ввести в расплав и равномерно распределить в объёме материала.
Получение новых неоднородных материалов путем синтеза упрочняющих фаз непосредственно в расплаве является одним из способов повышения эксплуатационных и механических свойств алюминиевых сплавов с низким содержанием легирующих элементов. Но, существующая технология синтеза дисперсных частиц в расплаве требует усовершенствования, так как способ получения таких материалов требует высокого перегрева, в процессе которого возникает окисление металла и угар.
Поэтому совершенствование технологии получения дисперсно- упрочненных сплавов на основе алюминия является актуальной задачей в процессе изготовления слитков.
Первым направлением упрочнения алюминиевых сплавов является легирование небольшим количеством переходных металлов. Высокоскоростная кристаллизация или специальная термодеформационная обработка позволяет реализовать оптимальную структуру.
Второе направление - это разработка эффективных технологий получения композиционных сплавов с алюминиевой матрицей, обеспечивающих требуемый уровень эксплуатационных свойств. Эта технология позволяет достичь высокий запас пластичности и прочности. Но, в промышленности широкого распространения это направление не получило, так как создании материала существуют сложности ввода наноразмерных частиц упрочняющей фазы в расплав и необходим высокий перегрев при синтезе частиц непосредственно в расплаве. В связи с недостатками этих способов для производства дисперсно-упрочненных композиционных сплавов на основе алюминия очень актуальным является разработка и применение промежуточных сплавов (лигатур), содержащих в достаточно большом количестве армирующих частиц заданного размера, практически нерастворимых при температурах плавки и литья. При этом, на сегодня, по этому вопросу в научной и технической литературе сведений на эту тему практически нет.
В качестве перспективы дисперсно-упрочненный алюминий обладает следующими преимуществами: небольшая масса; достаточно высокие показатели прочности и пластичности после литья, что дает возможность дополнительно провести упрочняющую обработку; т.к. матрицей является алюминий, сохраняется высокая электропроводимость. Все современные способы получения композиционных дисперсно-упрочненных алюминиевых материалов метод литья в лабораториях и промышленных масштабах выявлены за границей, в России подобное производство не развито. Именно поэтому необходимо провести исследование данного материала и найти способы решения введение его в промышленное производство.
В ходе работы были проанализированы и изучены ранее проведенные на кафедре экспериментальные исследования процесса смачивания расплавом алюминия частиц карбидов и боридов, образовавшихся в реакциях in-situ, в которых научно обоснована и экспериментально подтверждена устойчивость дисперсных систем и возможность равномерного распределения упрочняющих фаз в литой матрице.
В процессе исследования микроструктуры и фазового состава армирующих лигатур выявлены следующие фазы: алюминиевый твердый раствор (Ala), микроразмерные частицы C2Al3B48, равномерно распределенные в металлической матрице, AlB2 игольчатой или пластинчатой морфологии.
Применение армирующих лигатур для сплавов системы Al-Mg-Si приводит к повышению их прочности при сохранении достаточной пластичности. При применении армирующей лигатуры системы Al-B-C был достигнут наибольший эффект.
Дисперсно-упрочненные алюминиевые сплавы, изготовленные с применением метода in-situ и последующей термодеформационной обработкой, способны конкурировать с изделиями других материалов благодаря: небольшой массе, значительным сокращением времени производства, высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. Подобные свойства позволяют использовать материал в качестве обшивки летательных аппаратов и проводов на линиях электропередач (для увеличения расстояния между опорами ЛЭП, и как следствие, уменьшение расхода материала)
