Структура та механічні властивості сплаву АЛ9 в технологічному ланцюжку «модифікування-обробка в рідкому стані»
Loading...
Files
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Abstract
UKR: Метою дослідження є вирішення актуальної задачі задоволення потреби машинобудування в алюмінієвих сплавах, що деформуються, за одночасної фактичної відсутності їх вітчизняного виробництва за рахунок розробки деформованого сплаву на основі ливарного сплаву АЛ9. Для досягнення поставленої мети необхідно встановити закономірності впливу комплексної дії на розплав мікролегування стронцієм та скандієм та технологічних параметрів оброблення в рідкому стані на структуроутворення та формування комплексу механічних властивостей доевтектичного силуміну АЛ9 для розширення сфер його використання, зокрема для виготовлення продукції обробкою тиском. Методи. У роботі досліджували доевтектичні силуміни АЛ9 – вихідного складу та АЛ9 з добавками стронцію та скандію в оптимальній концентрації. Гідроциркуляційну та водневу обробки проводили при температурі 750оС на обладнанні ФТІМС НАНУ за методикою, розробленої на ФТІМС НАНУ під керівництвом член-кореспондента НАНУ Г. П. Борисова. Мікроструктуру вивчали на оптичному мікроскопі "Axiovert - 200MAT". Ідентифікацію фаз проводили методом рентгеноструктурного аналізу на дифрактометрі ДРОН - 3М в Соk фільтрованому випромінюванні за стандартною методикою. Випробування на розтягнення проводили на п'ятикратних зразках з діаметром робочої частини 10 мм на випробувальній машині INSTRON при навантаженні 2 кН. Результати. Наукова новизна. Встановлено закономірності структуроутворення та формування комплексу механічних властивостей при спільному впливі Sr, Sc в оптимальній концентрації та термо-часових параметрів гидроциркуляційної та водневої обробок. Підчас гідроциркуляційної обробки протягом 5...15 хв та водневої обробки 20 хв, в обох випадках, спостерігається підвищення диференціювання евтектики, практично повне зникнення залізовмісних фаз, що в результаті обумовлює підвищення одночасно і міцносних, і пластичних властивостей. Перевищення оптимального часу обробки приводить до нівелювання отриманого ефекту – відновлення грубо диференційованої структури, виділення залізовмісних фаз та зниження комплексу властивостей. Практична цінність. Оптимізували термочасові параметри гідроциркуляційної та водневої обробок сплаву АЛ9 та АЛ9(Sr,Sc). Гідроциркуляційна обробка АЛ9(Sr,Sc) протягом 5...15 хвилин забезпечує підвищення механічних властивостей сплаву: - відносного подовження на 40%; межі плинності на 16%; межі міцності на 20%; воднева обробка протягом 20 хв забезпечує підвищення межі міцності на 5-10% та пластичності на 15%.
ENG: The purpose of the study is to solve the urgent problem of meeting the needs of mechanical engineering in deformable aluminum alloys, in the simultaneous actual absence of their national production, at the expense of the development of a deformed alloy based on the foundry alloy AlSi7. To achieve the goal, it is necessary to establish the regularities of the complex action on the melt of strontium and scandium microalloying influence with and the technological parameters of processing in the liquid state on the structure formation and the formation of a complex of mechanical properties of the hypo-eutectic silumin AlSi7 in order to expand the its use spheres, in particular for the products manufacture by pressure. Methods. Hypo-eutectic silumins AlSi7 - initial composition and AlSi7 with strontium and scandium additives in optimal concentration were studied. Hydrocirculation and hydrogen treatments were carried out at a temperature of 750°C on the equipment of the FTIMA of the National Academy of Sciences of Ukraine according to the methodology developed at the FTIMA of the National Academy of Sciences of Ukraine under the guidance of the correspondent member of the National Academy of Sciences of Ukraine H.P. Borisov. The microstructure was studied using an optical microscope "Axiovert - 200MAT". Phases identification of was carried out by X-ray analysis on a DRON-3M in Cok filtered radiation. Tensile tests were performed on five-fold samples with a working part diameter of 10 mm on an INSTRON testing machine under a load of 2 kN. The results. Scientific novelty. The regularities of structure formation and the mechanical properties complex formation under the joint influence of Sr, Sc in the optimal concentration and thermo-time parameters of hydrocircular and hydrogen treatments were established. During hydrocircular treatment for 5...15 min and hydrogen treatment for 20 min, in both cases, there is an increase in eutectic differentiation, almost complete disappearance of iron-containing phases, which as a result leads to an increase in strength and plastic properties at the same time. Exceeding the optimal processing time leads to the leveling of the obtained effect - the restoration of a coarsely differentiated structure, the iron-containing phases precipitation and a decrease in the complex of properties. Practical value. In the course of the experiment, the thermo-time parameters of the hydrocirculation and hydrogen treatment of the AlSi7 and AlSi7 (Sr, Sc) alloys were optimized. Hydrocirculation treatment of AlSi7 (Sr, Sc) for 5...15 minutes provides an increase in the mechanical properties of the alloy: relative elongation by 40%; yield strength by 16%; ultimate strength by 20%; hydrogen treatment for 20 minutes provides an increase in ultimate strengthby 5-10% and plasticity by 15%.
ENG: The purpose of the study is to solve the urgent problem of meeting the needs of mechanical engineering in deformable aluminum alloys, in the simultaneous actual absence of their national production, at the expense of the development of a deformed alloy based on the foundry alloy AlSi7. To achieve the goal, it is necessary to establish the regularities of the complex action on the melt of strontium and scandium microalloying influence with and the technological parameters of processing in the liquid state on the structure formation and the formation of a complex of mechanical properties of the hypo-eutectic silumin AlSi7 in order to expand the its use spheres, in particular for the products manufacture by pressure. Methods. Hypo-eutectic silumins AlSi7 - initial composition and AlSi7 with strontium and scandium additives in optimal concentration were studied. Hydrocirculation and hydrogen treatments were carried out at a temperature of 750°C on the equipment of the FTIMA of the National Academy of Sciences of Ukraine according to the methodology developed at the FTIMA of the National Academy of Sciences of Ukraine under the guidance of the correspondent member of the National Academy of Sciences of Ukraine H.P. Borisov. The microstructure was studied using an optical microscope "Axiovert - 200MAT". Phases identification of was carried out by X-ray analysis on a DRON-3M in Cok filtered radiation. Tensile tests were performed on five-fold samples with a working part diameter of 10 mm on an INSTRON testing machine under a load of 2 kN. The results. Scientific novelty. The regularities of structure formation and the mechanical properties complex formation under the joint influence of Sr, Sc in the optimal concentration and thermo-time parameters of hydrocircular and hydrogen treatments were established. During hydrocircular treatment for 5...15 min and hydrogen treatment for 20 min, in both cases, there is an increase in eutectic differentiation, almost complete disappearance of iron-containing phases, which as a result leads to an increase in strength and plastic properties at the same time. Exceeding the optimal processing time leads to the leveling of the obtained effect - the restoration of a coarsely differentiated structure, the iron-containing phases precipitation and a decrease in the complex of properties. Practical value. In the course of the experiment, the thermo-time parameters of the hydrocirculation and hydrogen treatment of the AlSi7 and AlSi7 (Sr, Sc) alloys were optimized. Hydrocirculation treatment of AlSi7 (Sr, Sc) for 5...15 minutes provides an increase in the mechanical properties of the alloy: relative elongation by 40%; yield strength by 16%; ultimate strength by 20%; hydrogen treatment for 20 minutes provides an increase in ultimate strengthby 5-10% and plasticity by 15%.
Description
Т. Аюпова: ORCID 0000-0002-5706-4211; О. Носко: ORCID 0000-0002-5749-7578
Keywords
доевтектичний силумін, мікролегування, воднева обробка, гідроциркуляційна обробка, hypo-eutectic silumin, microalloying, hydrogen treatment, hydrocircular treatment, КМТОМ, КПМ і ЗМ
Citation
Аюпова Т. А., Носко О. А., Красніков В. О., Чередник В. О. Структура та механічні властивості сплаву АЛ9 в технологічному ланцюжку «модифікування-обробка в рідкому стані». Матеріалознавство та технології : матеріали міжнар. наук.-техн. конф., м. Харків, 22–23 вер. 2022 р. Харків, 2022. С. 78–90.