Технико - экономическое обоснование НИР. В современном мире индустрия спортивных состязаний гоночных автомобилей прочно внедрилась во многие отрасли экономики.
Для некоторых государств проведение гонок класса Formula - 1 является огромным источником доходов например, гран-при Монако. В XXI веке всё более остро становится вопрос использования новых материалов для двигателей гоночных автомобилей, мощности которых достигают 700 лошадиных сил и количество тактов в секунду доходит до 650 пример для соревнований Формула - 1 , скорости превышают 300 км час. После проведения гонки некоторые части двигателя гоночного болида приходится полностью заменять из-за того, что за такой короткий промежуток времени соревнования 1-2 часа они полностью приходят в негодность из-за развития микротрещин в структуре двигателя в следствие огромных термических и циклических механических нагрузок.
Наиболее изнашиваемой частью двигателя гоночного автомобиля является поршень цилиндра.
По утверждению специалистов немецкой фирмы Mahle, являющейся лидером в производстве поршней гоночных автомобилей, стоимость поршня болида Formula -1 практически можно приравнять к цене золота. Основными материалами, используемыми в двигателях Формулы-1, являются алюминиевые магниевые, титановые и стальные сплавы.
Целью данной работы является получение более высокого уровня свойств промышленных алюминиевых сплавов, являющихся основным материалом в производстве современных поршней гоночных автомобилей, за счёт использования мало изученных ранее соотношений составов сплавов и легирующих компонентов, использования современных методов литья высокоскоростное затвердевание, когда скорость охлаждения сплава достигает 106 К с. Результатом такого оптимизирования должны стать низкий коэффициент линейного расширения, высокая прочность и жаропрочность, износостойкость и, соответственно, высокая технологичность и эффективность при производстве.
В данной работе исследовались 6 сплавов на основе алюминий - магний - кремний Al - Mg -Si, полученные путём высокоскоростного затвердевания расплава в виде гранул с последующим их прессованием в прутки с целью последующего изучения различного комплексов их свойств для выбора наиболее оптимального соотношения.
Сплавы подвергались различным технологическим процедурам типа дегазации, отжига и искусственного старения.
Затем изучалась микроструктура прутков, а также их непосредственного сырья - гранул, с целью выявить источники, влияющие на физические свойства образцов.
Магний хорошо растворим в твёрдом растворе и понижает теплопроводность и жаропрочность. Для сохранения положительного влияния Mg на плотность и удаления негативного влияния на теплопроводность, он должен находиться во всех фазах в виде соединений, например, Mg2Si. Растворимость Mg2Si в алюминии намного ниже, чем у Mg. Соединение сплавов системы Al - Mg с Si способствует повышению жаропрочности серии алюминиевых сплавов, что достигается в результате плохого взаимодействия a - твердого раствора с Mg2Si фазой.
Это понижает интенсивность процесса диффузии. В то же время, Mg2Si фаза уменьшает вязкость сплавов. При использовании метода высокоскоростного затвердевания расплава всё количество фазы Mg2Si во время охлаждения оказывается в растворённом виде пропитка раствором и, после искусственного старения, выпавшие в осадок фазы укрепляют сплав. Итак, разработка сплава с высоким содержанием Mg2Si фазы является главной идеей данного исследования. Технико - экономическая эффективность результатов данной научно - исследовательской работы состоит в следующем - исследование технических характеристик мало изученных ранее сплавов приведёт к возможности их дальнейшего исследования и использования в других областях техники, например, в авиа космической отрасли, так как требования, предъявляемые к частям двигателей гоночных автомобилей, сходны с требованиями к авиа технике - применение метода высокоскоростного литья позволит уменьшить технологический цикл производства, увеличить прочностные характеристики и уменьшить себестоимость процесса производства готовой продукции. 4.2.