CC BY
32
Г^Г: гг Г^ТГГАггТГГгГ; /ОС
-3 (57), 2010 / fcU
It is shown that for reaching of maximal effect of modifying of alloy AK18 structure it is necessary to use superfine aluminium modifier AlSi12Sb15Ti5 in the quantity of 0,1% of melt mass or AlSb5Ti3 at the quantity of 0,5%.
В. Ю. СТЕЦЕНКО, А. П. ГУТЕВ, ИТМНАНБЕЛАРУСИ
УДК 621.74:669.14.2/8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВА И КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО АЛЮМИНИЕВОГО МОДИФИКАТОРА ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СПЛАВА АК18
Известно, что на дисперсность фазовых составляющих заготовок алюминиево-кремниевых сплавов существенное модифицирующее влияние оказывают сурьма и титан [1,2]. Повышение структурной дисперсности алюминиевых модификаторов с добавками Sb и Т позволяет еще больше измельчать основные фазовые составляющие заготовок из силуминов. Целью данной работы является определение рациональных состава структурно-высокодисперсного модификатора, содержащего сурьму и титан, и его концентрации, обеспечивающие максимальное измельчение микроструктуры заэвтектического силумина АК18.
Для определения рационального состава структурно-высокодисперсного алюминиевого модификатора (САМ) были исследованы составы на основе алюминия с содержанием кремния 0, 12%, сурьмы 1, 5, 10 и 15% и титана 1, 3 и 5%. Алюминиевые лигатуры с содержанием титана более 5% имеют температуру плавления выше 1000 °С, поэтому они применяются редко [3]. Модифицирующее действие сурьмы выражено слабее, чем у натрия или стронция, но она по сравнению с ними обладает наиболее длительным модифицирующим эффектом. В заэвтектических силуминах сурьма препятствует образованию кристаллов первичного кремния, а в количестве 0,05-0,2% применяется для модифицирования эвтектики [4].
САМ с добавками титана и сурьмы получали литьем в струйный кристаллизатор в виде заготовок диаметром 50 мм и высотой 160 мм. В качестве шихтовых материалов использовали первичный алюминий марки А7, алюминиевый сплав АК12оч, кристаллический кремний марки КР-О, сурьму металлическую марки Су-0 и титановую
губку ТГ-150. Расплавы готовили в электропечи сопротивления «Snol-1300» в шамото-графитовом тигле. Температура перегрева жидкого металла составляла 850 °С. САМ в количествах 0,1, 0,5, 1, 2, 4% от массы расплава в виде фракций 5-10 мм вводили в расплав механическим замешиванием графитовым прутком. Лигатуры применяли при литье в стальной кокиль заготовок диаметром 35 мм и высотой 120 мм из заэвтектического силумина АК18. При растворении модификаторов не наблюдалось образования шлака и выделений газов. Из середины полученных отливок вырезали образцы, которые шлифовали, полировали и травили водным раствором кислот (2% HC1+ 3% HNO3 + 1% HF). Микроструктуру шлифов исследовали методом металлографического анализа с помощью аппаратно-программного комплекса на базе микроскопа Carl Zeiss «Axiotech vario». В качестве критерия дисперсности микроструктуры заготовок заэвтектических силуминов были приняты размеры кристаллов первичного и эвтектического кремния.
Структура обычных заготовок из заэвтектиче-ского силумина АК18 состояла из крупных включений первичного кремния и эвтектики, в которой кремний находится в виде пластин. Дисперсность кристаллов первичного и эвтектического кремния отливок из АК18 до введения САМ составляла 120-140 и 15-20 мкм соответственно (см. рисунок). Микроструктура отливок из АК18 после введения всех составов САМ была представлена в виде мелких кристаллов первичного кремния и округлых точечных включений эвтектического кремния. Результаты исследований приведены в табл. 1. Из таблицы видно, что наиболее эффективное модифицирующее действие оказывают со-
в
ставы на основе алюминия с добавками 12% Si, 15% Sb и 5% Т (AlSi12Sb15Ti5) и с содержанием 5% Sb и 3% Т (AlSb5Ti3). Результаты по определению оптимальных концентраций этих САМ приведены в табл. 2. Максимальное измельчение микроструктуры сплава АК18 наблюдалось после введения модификатора AlSi12Sb15Ti5 в количе-
Т а б л и ц а 1. Дисперсность микроструктуры сплава АК18, модифицированного САМ
б
Микроструктура отливок диаметром 35 мм из сплава АК18 при литье в стальной кокиль: а - без применения модифицирующих лигатур; б - после введения 0,1% АМШЪ15Т15; в - после введения 0,5% А1БЪ5Т13
стве 0,1% от массы расплава, а также состава А^Ъ5Т13 в количестве 0,5% от массы жидкого металла. Дисперсность кристаллов первичного и эвтектического кремния отливок из АК18 после введения A1Si12Sb15Ti5 составляла 30-40 и 6-10 мкм, а после обработки составом А^Ъ5Т13 - 40-50 и 4-8 мкм соответственно (см. рисунок).
Модификатор Количество, % Дисперсность микроструктуры, мкм
первичный кремний эвтектика
А^ШЫТП 0,5 60-70 8-12
А^шыта 0,5 60-70 8-12
А^шыта 0,5 50-60 8-12
А18П28Ъ5ТП 0,5 80-90 10-14
А18П28Ъ5Т13 0,5 70-80 8-12
А18П28Ъ5Т15 0,5 60-70 10-14
АМШЪЮШ 0,5 70-80 10-14
Амшъюта 0,5 60-70 8-12
А^шЪюта 0,5 50-60 6-10
А18П28Ъ15Т15 0,5 40-50 6-10
А1БЪ5Т13 0,5 40-50 4-8
А1БЪ5Т15 0,5 50-60 4-8
Т а б л и ц а 2. Определение оптимальных концентраций САМ
Дисперсность микроструктуры, мкм
Модификатор Количество, % первичный кремний эвтектика
А18112БЪ15Т15 0,1 30-40 6-10
0,5 40-50 6-10
1 40-50 6-10
2 60-70 8-12
4 60-70 8-12
А1БЪ5Т13 0,1 50-60 5-10
0,5 40-50 4-8
1 50-60 5-10
2 60-70 8-12
4 60-70 8-12
Таким образом, для достижения максимального эффекта модифицирования структуры сплава АК18 необходимо использовать высокодисперс-
Г^Г: гг ГЛГТ(Т/7ГггТГГГ? /97
-3 (57), 2010 / Ы
ный алюминиевый модификатор AlSi12Sb15Ti5 в количестве 0,1% от массы расплава либо А1БЬ5ТО в количестве 0,5%.
Литература
1. С т е ц е н к о В. Ю., Р и в к и н А. И., Г у т е в А. П., П о к а м е с т о в С. В. Универсальный модифицирующий сплав системы АШ-БЬ для литья силуминов // Литье и металлургия. 2008. № 3. С. 102-104.
2. С т е ц е н к о В. Ю., Р и в к и н А. И., Г у т е в А. П., К о н о в а л о в Р. В. Модифицирование силуминов мелкокристаллическими алюминиевыми сплавами // Вестн. ГГТУ им. П. О. Сухого. 2009. № 1. С. 3-6.
3. А л ь т м а н М. Б., С т р о м с к а я Н. П. Повышение свойств стандартных литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1984.
4. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справ. изд. / Под ред. Дж. Е. Хэтча. М.: Металлургия, 1989.
