рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Исследование гранулированных сплавов

Исследование гранулированных сплавов - раздел Промышленность, Исследование применения сплавов системы Al-Mg-Si для производства поршней гоночных автомобилей Исследование Гранулированных Сплавов. Одним Из Главных Эффектов Высокоскорост...

Исследование гранулированных сплавов. Одним из главных эффектов высокоскоростной кристаллизации является уменьшенный размер всех структурных компонентов сплава, включая нерастворимые в матрице интерметаллиды первичные кристаллы, эвтектики. Следовательно, существует возможность трансформировать избыточные кристаллы Mg2Si в дисперсные фазы. Это должно упрочнить сплав. Выбор сплавов для исследования был сделан согласно квази - бинарному сечению равновесной диаграммы Al - Mg - Si рис.1 . Для исследования были выбраны сплавы с фазовыми составами Al - Mg2Si и Al - Mg2Si - Si таблица 1 . Таблица 3.1. Химические составы выбранных гранулируемых сплавов.

Сплав Mg Si Fe Ni Zr Al Mg2Si Mg Si STM 1R 10-12 11,1 19-21 21,5 1,3-1,7 2,0 1,8-2,2 1,5 0,8-2,2 0,49 63,4 17,5 - 15 4 2R 8-8,5 9,1 4,8-5,2 4,65 1,3-1,7 1,9 1,8-2,2 2,1 0,7-0,9 0,8 81,45 12,7 1,05 - 4,8 3R 10-10,5 12,0 6-6,4 6,65 1,3-1,7 2,0 1,8-2,2 2,1 0,7-0,9 0,7 76,65 18,15 0,5 - 4,8 4R 15-15,5 17,3 8,8-9,2 9,3 1,3-1,7 1,9 1,8-2,2 1,8 0,7-0,9 0,62 69,1 26,1 1,2 - 4,3 5R 8-8,5 8,25 12-12,5 11,1 1,3-1,7 1,9 1,8-2,2 1,6 0,7-0,9 0,9 76,25 13 - 6,35 4,4 6R 4-4,5 5,35 18-19 19,5 1,3-1,7 1,97 1,8-2,2 1,6 0,7-0,9 0,6 70,95 8,45 - 16,4 4,5 Рис.1 Квази-бинарное сечение равновесной диаграммы Al - Mg - Si - расположение исследуемых сплавов Сплавы Al - Mg2Si - Si были выбраны в попытке улучшить свойства благодаря измельчению Mg2Si и первичных кристаллов Si. Сплавы были созданы методом высокоскоростной кристаллизации расплава.

Скорость охлаждения во время кристаллизации была 103 104 K c. Гранулы были помещены в технологические контейнеры, подвергнуты вакуумной дегазации и компактированию.

Затем уплотнённые гранулы подверглись прессованию в прутки.

Предварительные результаты показали, что твёрдость всех сплавов достаточно высока в прессованном состоянии Таблица 2 . Таблица 3.2. Твёрдость исследуемых сплавов до и после термообработки Сплав После прессования 525оС, вода 175оС в течение 12 ч 1R 95,5 - 1R чешуйки 178 - 2R 91 120 3R 83 150 4R 98,3 157 5R 89,7 152 6R 101 162 Высокая твёрдость при таком прессовании без термообработки очень важна, потому что она сохранилась неизменённой после 100 часов выдержки при температуре 350оС. Микроструктурный анализ сплава 1R показал, что уровень охлаждения недостаточно высок для формирования псевдоэвтектической структуры.

Первичные кристаллы Si достигали размеров около 3 5 мкм. Сплав 1R в целом имеет хороший комплекс свойств таблица 3 , но вязкость и теплопроводность сплава очень низки. Для улучшения свойств сплава 1R уровень охлаждения во время затвердевания был поднят до 106 107 К с. Сплав был сделан в виде чешуек толщиной около 20 мкм, которые были получены путём кристаллизации на медном диске.

Более быстрая кристаллизация упрочнила сплав. Таблица 3.3. Прочностные характеристики сплава 1R в зависимости от способа получения. Сплав Температура исследования, оС 20 250 300 1R гранулы UTS, MPa 320 155 117 YS, MPa 278 138 96 d, 0,5 1,0 2,0 s 20 110 1R чешуйки UTS, MPa 530 211 135 YS, MPa 503 170 105 d, 0,5 1,5 2,5 В микроструктуре сплава первичных кристаллов не наблюдалось.

При увеличении х1600 на сером фоне наблюдались отдельные кристаллы Mg2Si звездообразной формы. Наиболее важные физические свойства твёрдость, сопротивление текучести, прочность при комнатной и высокой температуре сплава 1R намного выше, чем сплав фирмы Mahle - мирового лидера в области изготовления поршней гоночных автомобилей RR 58, Mahle 124 - в российской номенклатуре АК4-1 и АК 12 D соответственно. Однако теплопроводность повысилась незначительно. Очевидно, для повышения теплопроводности требуется увеличить объём a-твёрдого раствора, что можно достичь путём снижения содержания легирующих элементов.

Анализ остаточной твёрдости показал, что все сплавы систем Al - Mg2Si и Al - Mg2Si - Si обладают более высокой твёрдостью после воздействия высоких температур 300, 350оС , чем АК4-1 таблица 4 . Таблица 3.4. Остаточная твёрдость исследуемых сплавов после 100 часов выдержки при разных температурах.

Сплав Состояние Температура, оС После прессования После старения 150 200 250 300 350 1R гранулы 92,8 98,3 - 89,7 95.0 88,7 93,3 88,7 98,3 93,9 97,2 91,7 95,0 1R чешуйки 178 - 150 159 164 155 157 161 159 166 177 166 169 171 150 159 171 2R 91,7 120 121 123 129 102 110 123 86,8 89,7 92,8 81,3 84,9 88,7 81,3 84,9 85,8 3R 83,0 150 136 138 142 97,2 98,3 101 75,5 80,4 81,3 73,2 78,7 79,6 77,1 77,9 80,4 4R 98,3 157 146 148 152 108 111 111 90,7 92,8 93,9 90,7 91,7 91,7 84,0 92,8 93,9 5R 89,7 152 144 144 146 95,0 96,1 98,3 80,4 85,8 85,8 77,9 80,4 80,4 77,9 79,6 83,0 6R 101 162 146 150 152 115 117 117 95,0 98,3 98,3 88,7 93,9 95,0 91,7 92,8 93,9 Исследование сплавов 2R - 6R было проведено, главным образом, в условиях высоких температур искусственное старение.

По этой причине все сплавы, кроме 2R, обладают высокой твёрдостью - HB 150 160 МПа таблица 4 . После нагрева да 150 и 200оС твёрдость понизилась в результате распада твёрдого раствора. Структура сплавов при высокой температуре очень стабильна - остаточная твёрдость после 250, 300 и 350оС почти такая же, как в состоянии после прессования.

Высокая жаропрочность сплавов подтвердилась результатами исследования длительной прочности таблица 5 . Таблица 3.5. Длительная прочность сплавов, в течение 20 часов при температуре 250оС Сплав s 20 , МПа 1R гранулы 110 2R 110 3R 100 4R 105 5R 100 6R 110 Таблица 3.6. Прочностные свойства прутков, полученных путём прессования исследуемых гранулированных сплавов.

Сплав Комнатная температура 250оС 300оС 350оС 1R UTS, MPa 320 155 135 - YS, MPa 278 138 105 - d, 0,5 1,0 2,5 2R UTS, MPa 358 324 2,6 185 176 17,2 130 122 20,8 77 75 28,4 YS, MPa d, 3R UTS, MPa 378 185 119 - YS, MPa 359 173 115 - d, 1,0 2,0 1,2 - 4R UTS, MPa 383 195 132 - YS, MPa 372 189 129 - d, 0,4 3,4 2,4 - 5R UTS, MPa 345 215 133 80 YS, MPa 326 203 110 70 d, 2,8 2,8 9,6 18,4 6R UTS, MPa 393 241 83 YS, MPa 342 218 72 d, 1,2 1,2 16,8 Таблица 3.7. Теплопроводность изучаемых гранулированных сплавов, W mK Температура, оС 1R чешуйки гранулы 2R 3R 4R 5R 6R 20 88,8 93 115 100 108 133 110 50 89,2 93 119 96,1 110 136 110 100 90,8 93 125 95,8 113 141 110 150 92,9 94 131 101 116 145 111 200 95,1 94 134 109 119 149 112 250 96,8 93 135 118 122 150 114 300 97,6 92 135 124 122 148 116 350 97,0 90 134 124 122 144 119 400 94,5 - 135 115 122 137 122 Таблица 3.8. Плотность и модуль Юнга исследуемых гранулированных сплавов Сплав Плотность, г см3 E, ГПа 1R чешуйки 2,60 - 2R 2,63 81 3R 2,62 81,5 4R 2,55 82 5R 2,62 86 6R 2,61 83 Микроструктура сплавов 2R, 3R и 4R состояла из звездообразных частиц Mg2Si фазы, размером около 2 3 мкм, которые однородно распределены в твёрдом растворе.

На микроструктуре сплава 6R вдобавок были видны частицы первичного Si. Результаты испытаний показали, что сплавы 3R - 6R обладают низкой пластичностью при комнатной температуре.

В итоге, лучшим комплексом свойств обладал сплав 2R. Все сплавы обладали высоким модулем Юнга, низким коэффициентом линейного расширения, но теплопроводность оказалась ниже, чем ожидалось, причину этого в ходе данного этапа исследования выявить не удалось.

Наибольшую теплопроводность имеет сплав 5R - 144 150 W mK при температуре 250 350оС . Однако, сплав 2R, содержащий больше алюминия, чем сплав 5R, имеет теплопроводность 135 W mK при той же температуре. Очевидно, одной из причин этого является наличие в сплаве свободного магния. Соотношение Mg Si в этом сплаве больше, чем 1,73. На кривой графика коэффициента линейного расширения для этого сплава где изменения зависят от температуры, наблюдается значительное отклонение рис.2 пункта 3.3 . Возможно, всякие примеси тоже оказывают негативное влияние на теплопроводность.

Электропроводность сплава 2R почти такая же, как у сплава Д16Т. Рекомендуется подробное исследование всех факторов. Плотность сплавов достаточно низкая 2,55 2,63 г см3 , очевидно, что она может быть ещё более снижена с помощью оптимизирования содержания тяжелых металлов - Zr, Ni, Fe в сплаве в сплавах 1R - 6R содержание этих компонентов около 4 5 . Итак, в ходе проведённой исследовательской работы стало очевидно, что состав сплава 2R может стать базой для дальнейшего исследования. 3.3 Коэффициент линейного расширения исследуемых сплавов Таблица 3.9. Коэффициент линейного расширения исследуемых сплавов в зависимости от температуры.

Сплав a x106 К-1 для следующих температурных интервалов, оС 20-100 100-200 200-300 300-400 20-200 20-300 20-400 1R 16,7 17,9 19,36 21,94 17,3 18,0 18,98 2R 19,7 21,11 22,27 25,49 20,41 21,03 22,14 3R 18,4 19,8 22.42 23,65 19,1 20,21 21,07 4R 17,6 19,00 21,43 25,32 18,3 19,34 20,84 5R 17,7 19,1 22,94 23.33 18,4 19,91 20,77 6R 17,2 17,3 20,7 22,0 17,24 18.4 19,3 3.4. Выводы В результате проведённой исследовательской работы можно сделать следующие выводы 1 Исследование на текущем этапе можно считать успешным, так как среди выбранных для исследования сплавов многие обладали хорошим комплексом технологических свойств. Анализ остаточной твёрдости показал, что все сплавы систем Al - Mg2Si и Al - Mg2Si - Si обладают более высокой твёрдостью после воздействия высоких температур 300, 350оС , чем промышленный сплав АК4-1. Структура сплавов при высокой температуре очень стабильна - остаточная твёрдость после 250, 300 и 350оС почти такая же, как в состоянии после прессования.

Высокая жаропрочность сплавов подтвердилась результатами исследования длительной прочности. Все сплавы обладали высоким модулем Юнга, низким коэффициентом линейного расширения, но теплопроводность оказалась ниже, чем ожидалось, причину этого в ходе данного этапа исследования выявить не удалось. 2 Выбранный для литья сплавов метод высокоскоростной кристаллизации оправдал себя, предварительные результаты показали, что твёрдость всех сплавов достаточно высока в прессованном состоянии, высокая скорость кристаллизации упрочнила сплавы. 3 Сплав 2R обладает наилучшим комплексом свойств, что можно увидеть на основании табличных данных, и он рекомендован для дальнейшего исследования. 4.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Исследование применения сплавов системы Al-Mg-Si для производства поршней гоночных автомобилей

Очевидно, что особые эксплуатационные условия для двигателя современной гоночной машины предопределяют иной список приоритетов для поршневых… Целью данной исследовательской работы является разработка поршневого… Алюминий - наиболее распространенный материал благодаря его жесткости.

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Исследование гранулированных сплавов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Сплавы системы Al - Si - Mg
Сплавы системы Al - Si - Mg. Наиболее типичным сплавом силумин системы Al-Si-Mg, нашедшим широкое применение, является сплав АЛ9 6-8 Si, 0,25- 0,4 Mg, остальное Al. Сплав АЛ9 применяется как в зака

Сплавы системы Al - Mg - Si
Сплавы системы Al - Mg - Si. Введение кремния в сплавы типа магналий способствует уменьшению чувствительности к образованию трещин, увеличению жидкоте-кучести и плотности литья, а также повышению ж

Жаропрочность поршневых литейных алюминиевых сплавов
Жаропрочность поршневых литейных алюминиевых сплавов. На поршни в различных двигателях действуют знакопеременные нагрузки при постоянном их контакте с агрессивными жидкими и газовыми средами

Влияние легирующих элементов на жаропрочность поршневых сплавов
Влияние легирующих элементов на жаропрочность поршневых сплавов. Поршневые сплавы отличаются довольно сложным химическим составом, потому что для повышения жаропрочности их обычно легируют медью, м

Жаропрочность высококремниевых легированных сплавов
Жаропрочность высококремниевых легированных сплавов. Для исследования были изготовлены высококремнневые сплавы типа KS280 с кобальтом условная марка АК21 , типа KS280 с хромом условная марка АЛ26 и

Кратковременные испытания литейных алюминиевых сплавов при повышенных температурах
Кратковременные испытания литейных алюминиевых сплавов при повышенных температурах. Литые детали из алюминиевых сплавов широко применяются в конструкциях разового назначения, претерпевающих воздейс

Кратковременные испытания сплавов на растяжение по обычной методике
Кратковременные испытания сплавов на растяжение по обычной методике. Данные исследования механических свойств сплавов АЛ4, АЛ5, АЛ7, АЛ9, АЛ20 и АЛ24 в зависимости от условий испытания заимствованы

Диаграмма Al - Mg - Si
Диаграмма Al - Mg - Si. Эта простая по строению диаграмма состояния тщательно изучена. Хороший обзор по системе А1-Mg-Si выполнен авторами работ. В равновесии с алюминиевым твердым раствором

Быстрозакристаллизованные сплавы на основе алюминия и способы их получения
Быстрозакристаллизованные сплавы на основе алюминия и способы их получения. Способы обеспечения быстрой кристаллизации расплава, разработанные в нашей стране и за рубежом открыли возможность получе

Обоснование выбора сплавов для исследования
Обоснование выбора сплавов для исследования. Сплавы системы Al - Si широко используются для производства поршней. Как правило, они классифицируются как 1 доэвтектические содержание Si 6 9 2 эвтекти

Технико - экономическое обоснование НИР
Технико - экономическое обоснование НИР. В современном мире индустрия спортивных состязаний гоночных автомобилей прочно внедрилась во многие отрасли экономики. Для некоторых государств прове

Организация и планирование НИР
Организация и планирование НИР. Таблица 4.1. Этапы выполнения НИР. Наименование этапов Содержание работы Трудоёмкость этапа, В раб.днях отд. испол. Исполнители внутренние внешние 1 2 3 4 5 6

Составление сметы затрат на дипломную НИР
Составление сметы затрат на дипломную НИР. Статьями затрат на выполнение НИР являются 1. Затраты на материалы основные и вспомогательные комплектующие изделия для проведения исследований Зм Sqмi x

Общий анализ условий труда при проведении исследований
Общий анализ условий труда при проведении исследований. Для выявления действующих ОПФ и ВПФ, воздействующих на персонал при проведении исследований, был проведен общий анализ процесса, резул

Разработка инженерных мероприятий по защите от ОПФ и ВПФ
Разработка инженерных мероприятий по защите от ОПФ и ВПФ. Для обеспечения нормального состояния воздушной среды в помещении лаборатории предусмотрена общеобменная L 2000м3 ч и местная вентиляция L

Обеспечение пожарной безопасности при проведении исследований
Обеспечение пожарной безопасности при проведении исследований. Основными источниками пожара в лаборатории могут быть Неисправность электрооборудования нарушение технологического процесса огн

Защита окружающей среды
Защита окружающей среды. Для определения уровня загрязнения окружающей среды при проведении исследований было проведена экологическая экспертиза процесса, результаты которой представлены в т

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги