Керування структуроутворенням та рівнем механічних властивостей ливарних сплавів системи al-mg-zn

Для підвищення рівня механічних властивостей досліджуємих сплавів в них вводили комплекс домішок вуглецю та титану за допомогою лігатури АlС0, 8Ті0, 7. За результатами досліджень проведених автором даної роботи на кафедрі металознавства та термічної обробки ІФФ НТУУ “КПІ” лігатура АlС0, 8Ті0, 7 зарекомендувала себе як перспективний модифікатор для алюмінієвих сплавів. Завдяки наявності в її складі ізоморфних алюмінію нерозчинних часток ТіС та вуглецю, при введенні в розплав створює велику кількість активних центрів росту -твердого розчину та блокує розвиток дендритної кристалізації досліджуємих сплавів. В наслідок цього утворюється дрібна рівноосна структура та підвищується рівень механічних властивостей сплавів.

На рис. 2 представлено залежність розміру зерна алюмінієвого твердого розчину досліджуємих сплавів від вмісту лігатури АlС0, 8Ті0, 7. Видно, що зі збільшенням вмісту даної лігатури значно зменшується середній розмір зерна твердого розчину. Максимальний ефект подрібнення спостерігається при вмісті 0, 8% лігатури в сплаві ВАЛ11 (розмір зерна зменшується з 41 до 19 мкм) та при 0, 7% лігатури в сплаві Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn (розмір зерна зменшується з 42 до 21 мкм). При введенні лігатури АlС0, 8Ті0, 7 в зазначених кількостях рівень механічних властивостей досліджуємих сплавів зростає до наступних значень: для сплаву ВАЛ11 – b =430 Мпа, 0, 2 = 325 Мпа,  = 8%, для сплаву Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn – b = 412 Мпа, 0, 2 = 306 Мпа,  = 10%.

Комплексне легування міддю (0, 35%) та лігатурою AlC0, 8Ti0, 7 (0, 7-0, 8%) підвищує рівень механічних властивостей досліджуємих сплавів на 30%.

У п’ятому розділі досліджено вплив технологічних параметрів обробки на фазовий склад, структуру та механічні властивості сплавів ВАЛ11 та Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn. З використанням імітаційної моделі кристалізації досліджено вплив параметрів кристалізації на структуру та механічні властивості сплаву ВАЛ11 та представлено результати дослідно-промислової перевірки виявлених закономірностей впливу мікродобавок міді та комплексів вуглецю та титану, внесених за допомогою лігатури AlC0, 8Ti0, 7, на механічні властивості досліджуємих сплавів.

Досліджено вплив температури та часу витримки розплаву на механічні властивості сплавів ВАЛ11 та Аl-5, 5% Mg-2, 5% Zn. В дані сплави вводили лігатуру AlC0, 8Ti0, 7 у кількості 0, 8% для перевірки її модифікуючої здатності в залежності від температури та часу витримки розплаву. Встановлено, що оптимальна температура витримки розплаву досліджуємих сплавів знаходиться в інтервалі 700-710 С, а час витримки розплаву в інтервалі – 10-20 хв. При підвищенні температури витримки розплаву вище 720 С рівень механічних властивостей досліджуємих сплавів починає суттєво знижуватись. Так при температурі витримки розплаву 750С та часі витримки – 60 хв. рівень міцності на розрив сплавів ВАЛ11 та Аl-5, 5% Mg-2, 5% Zn знижується на 10-15%, а відносне подовження знижується на 30-40%. З підвищенням температури та часу витримки розплаву вище зазначених оптимальних інтервалів зменшується кількість активованих підложок, які можуть слугувати центрами кристалізації алюмінієвого твердого розчину. Це призводе до зростання розміру зерна -твердого розчину та відповідного зниження комплексу механічних властивостей досліджуємих сплавів.

Досліджено вплив різних режимів штучного старіння на формування фазового, структурного складу та механічні властивості сплаву Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn мікролегованого міддю у кількості 0, 35%. Штучне старіння зразків даного сплаву проводили в дві ступіні. Температуру першої ступіні старіння фіксували на позначці 80 С. За даними рентгенофазового аналізу при даній температурі утворюється максимальна кількість зародків зміцнюючої Т-фази.

Дослідження по вивченню впливу температури другої ступіні штучного старіння на процес формування фазового складу та структури досліджуємого сплаву проводились в температурному інтервалі 170-190 С. Дані рентгенофазового та металографічного аналізів дозволили зробити висновки про зміни фазового складу та структури сплаву Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn-0, 35% Cu після різних режимів старіння. При температурі другої ступіні 170 *С має місце розпад твердого розчину з високою густиною виділень зміцнюючих інтерміталідних фаз (Т' та Т) як в середені зерен так і в приграничних областях. При підвищенні температури другої стадії старіння до 190 *С в структурі сплавів легованих міддю з’являються грубі інтерметалідні частки Т-фази, що розташовані по границям зерен та зони вільні від виділень. Це призводе до зменшення рівня механічних властивостей сплавів. Крім того, починає видилятися -фаза (Al3 Mg2). Для даного сплаву встановлен оптимальний режим штучного старіння: 80 *С, 8 г. + 170 *С, 2 г. Після вказаного режиму штучного старіння рівень механічних властивостей сплаву Al-5, 5% Mg-2, 5% Zn-0, 35% Cu наступний: b =410 Мпа, 0, 2 = 350 Мпа,  = 6%.

 За допомогою імітаційної моделі кристалізації змодельовано структуру ливарних сплавів системи Al-Mg-Zn, спостережено розвиток фронту кристалізації на різних етапах кристалізації, проведено кількісну оцінку параметрів структури в залежності від різних умов охолодження.

Вплив швидкості охолодження на формування