Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Вплив МГД-обробляння на технологічні властивості високоміцних ливарних стопів Al–Cu

О. М. Смірнов1, О. Д. Рудь2, В. Н. Фікссен1, Ю. П. Скоробагатько1, Т. О. Монастирська2, М. С. Горюк1, А. Ю. Семенко1, О. В. Ященко1

1Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
2Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 27.07.2023; остаточний варіант - 05.08.2023. Завантажити: PDF

Серед багатьох алюмінійових стопів саме високоміцні ливарні стопи системи «алюміній–мідь» є одними з основних конструкційних матеріялів у авіабудуванні. За результатами новітніх досліджень фахівців з різних країн світу ці стопи також мають перспективу щодо застосування для виготовленні корпусів і деталів двигунів авіаційної й автомобільної техніки. Однак наявність у складі таких стопів у якості зміцнювальних добавок токсичних (кадмій) або дорогих (срібло) компонентів істотно обмежує потенціял промислового виробництва їх і практичного застосування. Запропоновано використовувати енергію електромагнетних полів і магнетогідродинамічні (МГД) ефекти для оброблення стопу в рідкому стані. Реалізація таких дій відбувається у спеціялізованій ливарній магнетодинамічній установці. Розроблене МГД-оброблення розтопів забезпечує подрібнення структури та зростання основних механічних властивостей алюмінійових стопів у твердому стані та є фактично фізичним модифікуванням їх. Стосовно високоміцних ливарних стопів системи «алюміній–мідь», то МГД-оброблення їх у рідкому стані у ливарній магнетодинамічній установці уможливлює забезпечити достатньо високий рівень міцнісних і пластичних властивостей навіть без застосування зміцнювальних добавок. Цим способом забезпечується відповідний стандартам рівень основних технологічних властивостей (передусім рідкоплинности та схильности до утворення гарячих тріщин). Це свідчить про можливість одержання з таких стопів методами лиття тонкостінних деталів складної конфіґурації. Подальші дослідження будуть орієнтовані на підвищення механічних і експлуатаційних властивостей експериментальних стопів системи «алюміній–мідь» за рахунок введення нетоксичних і відносно дешевих зміцнювальних і модифікувальних добавок.

Ключові слова: високоміцні ливарні стопи системи «алюміній–мідь», магнетогідродинамічне (МГД) оброблення, структура, міцність, відносне видовження, рідкоплинність, схильність до утворення гарячих тріщин.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i09/1125.html

PACS: 06.60.Vz, 61.66.Dk, 61.72.Ff, 62.20.Qp, 81.07.Bc, 81.40.Cd, 83.60.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. I. F. Kravchenko, Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr., No. 6: 47 (2021) (in Ukrainian).
  2. L. Kniewallner, M. Rafetzeder, B. Stauder, M. Djurdjevic, und F. J. Feikus, Enwicklung und Anwendung einer AlCu basirten Hochleistungsgusslegierung für Zylinderköpfe, VDI Berichte 2254., Giesstechnik im Motorenbau 2015, Magdeburg, 1011. February 2015, p. 115.
  3. M. Rafetzeder, B. Stauder, M. B. Djurdjevic, L. Kniewallner, und F. J. Feikus, Potential einer AlCu-basierten Gusslegierung für Hochleistungs-Zylinderköpfe, 59 Östereichische Giessereitagung, 23/24 April 2015, Leoben, Giesserei Rundschau 62 (2015) Heft 5/6, p. 147.
  4. GOST 1583-93. Casting Aluminium Alloys. Specifications (in Russian).
  5. Mechanical Engineering: V. II-3: Non-ferrous Metals and Alloys. Composite Metallic Materials (Ed. I. N. Friedlander) (Moskva: Mechanical Engineering: 2001) (in Russian).
  6. E. A. Chernyshov, Casting Alloys and their Foreign Analogues (Moskva: Mechanical Engineering: 2006), p. 336 (in Russian).
  7. Conditions Diagrams of Binary Metallic Systems (Ed. N. P. Lyakishev) (Moskva: Mechanical Engineering: 1996–2000) (in Russian).
  8. Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys. Two-Volume Set (Print) (Eds. George E. Totten, Murat Tiryakioglu, Olaf Kessler) (CRC Press Taylor and Francis Group: 2018).
  9. J. M. Silcock and H. M. Flower, Scripta Materialia, 46: 389 (2002). Crossref
  10. Sanjib Banerjee, P. S. Robi, A. Srinivasan, and Praveen Kumar Lakavath, Materials and Design, 31: 4007 (2010). Crossref
  11. Laure Bourgeois, Christian Dwyer, Matthew Weyland, Jian-Feng Nie, and Barrington C. Muddle, Acta Mater., 60: 633 (2012). Crossref
  12. V. I. Dubodelov, V. Fikssen, M. Slazhniev, M. Goryuk, Yu. Skorobagatko, A. Berezina, T. Monastyrska, O. Davydenko, and V. Spuskanyuk, Magnetohydrodynamics, 48, No. 2: 379 (2012).
  13. V. I. Dubodelov, V. N. Fikssen, A. V. Yashenko, N. A. Slazhnev, Yu. P. Skorobagatko, and M. S. Goryuk, Protsessy Litya, No. 6: 48 (2013) (in Russian).
  14. V. I. Dubodelov, V. N. Fikssen, A. L. Berezina, M. S. Goryuk, T. A. Monastyrskaya, A. V. Yashenko, N. A. Slazhnev, Yu. P. Skorobagatko, and A. V. Kotko, Protsessy Litya, No. 4: 62 (2014) (in Russian).
  15. V. P. Polishchuk, M. R. Tsin, and R. K. Horn, Magnetodynamic Pumps for Liquid Metals (Kiev: Naukova Dumka: 1989) (in Russian).
  16. J. R. Morris, Mater. Trans., 48, No. 7: 1729 (2007). Crossref
  17. F.-Q. Zu, Metals, 5: 395 (2015). Crossref
  18. O. S. Roik, O. M. Yakovenko, V. P. Kazimirov, O. O. Bilovodska, N. V. Golovataya, and V. E. Sokol’skii, J. Molec. Liq., 220: 155 (2016). Crossref
  19. M. Calvo-Dahlborg, P. S. Popel, M. J. Kramer, M. Besser, J. R. Morris, and U. Dahlborg, J. Alloys Comp., 550: 9 (2013). Crossref
  20. V. P. Polishchuk and B. A. Melnik, Liteynoe Proizvodstvo, No. 7: 6 (1989).
  21. A. L. Berezina, T. A. Monastyrskaya, A. A. Davidenko, V. I. Dubodelov, V. Z. Spuskanyuk, and V. N. Fikssen, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31, No. 10: 1417 (2009) (in Russian).
  22. V. N. Fikssen, Metallurgiya Mashinostroeniya, No. 6: 24 (2012) (in Russian).
  23. V. N. Fikssen, Magnetodynamics, 58, Nos. 12: 151 (2022).