Влияние модифицирования порошком алюминида титана на структуру алюминиевых отливок

Abstract

RU: Цель. Подтверждение эффективности, предложенных на основании результатов компьютерного моделирования, рекомендаций по модифицированию алюминиевых отливок порошком TiAl и исследование его влияния на характеристики структуры металла. Методика. Материал отливок - технический алюминий содержащий 0,3...0,4 % Mn, 0,1.0,2 % Cu и менее 0,1 % Si и Fe. Выполнена предварительная рафинирующая обработка хлоридом марганца МпСІ2. Для ввода модификатора использованы капсулы с порошковым наполнителем: TiAl - 57 %, порошок Al - 29 %, МпСІ2 - 14 %. Фракционный состав порошка TiAl отвечал параметрам логнормального распределения ^ = 0,90 и а = 0,47. Температура металла при обработке 750.760 °С. Расход TiAl - 0,4 г/кг. Методы исследования: количественная оптическая металлография, измерение твердости по Виккерсу. Результаты. За счёт модифицирования достигнуто уменьшение средней площади сечений макрозерна на шлифах в 6 .8 раз, что соответствует измельчению средних линейных размеров в 2,5.2,8 раз. Устранена столбчатость макрозёрен. Достигнута глобуляризация микроструктуры. Приближение формы зёрен микроструктуры к равноосной в модифицированном металле сопровождалось уменьшением средней площади их сечений на плоскости шлифа. Измельчение микроструктуры наиболее выражено в периферийной зоне отливки и в районе половины радиуса является примерно 4-х кратным (по площади сечения). Измельчение структуры приводит к увеличению твёрдости на 23,5 %. Научная новизна. Установлено, что распределение зёрен микроструктуры по размерам, как в сравнительных, так и в опытных отливках описывается логнормальным законом, при этом модифицирование существенно влияет на параметры а и незначительно на ^. Показано, что условная характерная форма зёрен микроструктуры в не модифицированных отливках тяготеет к прямоугольной; в модифицированных она приближается к эллиптической (в центре) и ромбической (на периферии). Практическая значимость. Подтверждена эффективность предложенных теоретически (с использованием компьютерного моделирования) рекомендаций по модифицированию малогабаритных быстро охлаждаемых алюминиевых отливок. Достигнутые результаты позволяют в значительной мере повысить качество как литых изделий из технического (вторичного) алюминия, так и технологические свойства литых заготовок, подвергаемых обработке давлением.

UK: Мета. Підтвердження ефективності, запропонованих на підставі результатів комп'ютерного моделювання, рекомендацій по модифікуванню алюмінієвих виливків порошком TiAl та дослідження його впливу на характеристики структури металу. Методика. Матеріал виливків - технічний алюміній, що містить 0,3.0,4% Мп, 0,1 .0,2% Cu і менше 0,1% Si та Fe. Виконана попередня рафінуюча обробка хлоридом марганцю МпСЬ. Для вводу модифікатора використані капсули з порошковим наповнювачем: TiAl - 57%, порошок Al - 29%, МпСЬ - 14%. Фракційний склад порошку TiAl відповідав параметрам логнормального розподілу ^ = 0,90 і а = 0,47. Температура металу при обробці 750.760 ° C. Витрата TiAl - 0,4 г/кг. Методи дослідження: кількісна оптична металографія, вимірювання твердості за Віккерсом. Результати. За рахунок модифікування досягнуто зменшення середньої площі перетинів макрозерна на шліфах у 6...8 разів, що відповідає подрібненню середніх лінійних розмірів в 2,5...2,8 разів. Усунена стовп частість макрозерен. Досягнута глобулярізація мікроструктури. Наближення форми зерен мікроструктури до равновісної в модифікованому металі супроводжувалося зменшенням середньої площі іх перерізів на площині шліфа. Подрібнення мікроструктури найбільш виражено у периферійній зоні виливки і в районі половини радіуса є приблизно 4-х кратним (по площі перетину). Подрібнення структури призводить до збільшення твердості на 23,5%. Наукова новизна. Встановлено, що розподіл зерен мікроструктури за розмірами як для дослідних, так і для порівняльних виливків описується логнормальним законом, при цьому модифікування суттєво впливає на параметри а і незначно на ^. Показано, що умовна характерна форма зерен мікроструктури в не модифікованих виливках тяжіє до прямокутної; в модифікованих вона наближається до еліптичної (у центрі) і ромбічної (на периферії). Практична значимість. Підтверджена ефективність запропонованих теоретично (з використанням комп'ютерного моделювання) рекомендацій по модифікуванню малогабаритних швидко охолоджуваних алюмінієвих виливків. Досягнуті результати дозволяють значною мірою підвищити якість як литих виробів з технічного (вторинного) алюмінію, так і технологічні властивості литих заготовок, що піддаються обробці тиском.

EN: Purpose. Validation of proposed based on the results of computer model recommendations for modification of aluminium castings by TiAl powder and study of its effect on the characteristics of the metal structure. Methodology. Casting material is technical aluminium which contains 0,3...0,4% Mn, 0,1...0,2% Cu and less than 0,1% Si and Fe. A pre-refined processing of manganese chloride MnCl2 was performed. For modifier input capsules filled with powder including TiAl - 57%, Al powder - 29% and MnCl2 - 14% were used. Fractional composition of TiAl powder was corresponding to the parameters of the lognormal distribution ^ = 0,90 and c = 0,47. The metal processing temperature was 7 5 0 .7 6 0 ° C. Consumption of TiAl was 0,4 g/kg. Methods: Quantitative optical metallography, measurement of the Vickers hardness. Findings. By modifying the decrease in the average crosssectional areas of macro-grains in sections 6...8 times has been achieved. That corresponds to the average linear size reduction by 2.5...2.8 times. Columnar grains were eliminated. Globularization of microstructure was achieved. Approaching of the microstructure grains shape to equiaxed in the modified metal is accompanied by a decrease in the average area of their cross sections in the plane of the sample section. Microstructure refinement is most manifested in the peripheral zone and the half radius area of the casting is approximately 4x (sectional area). Structure refinement leads to an increase in their hardness up to 23.5%. Originality. It was found that the distribution of the grain size of the microstructure for both experimental and comparative castings described as lognormal, but modification significantly affects the parameters c but rather slightly to It is shown that the conditional characteristic shape of the grains in the microstructure of the unmodified casting tends to be rectangular; in modified it approaches the elliptical (centre) and rhombic (the periphery). Practical value. The effectiveness of the theoretically proposed recommendations for modification of small swiftly cooled aluminium castings was confirmed. Achieved results can significantly improve either quality of cast products from technical aluminium or technological properties of cast billets for further shaping