CC BY
86
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
3. В результате предварительной деформации темплетов силумина СИЛ0 ковкой в холодном состоянии = 35-40) ств приготовленного с его использованием сплава АК12 возрастает по сравнению с обычным сплавом со 190 до 235 МПа (прирост на 23,7 %), 5 - с 3,5 до 9,0 % (в 2,6 раза).
4. В результате предварительной обработки тем-плетов силумина СИЛ00 путем импульсного ударного нагружения через промежуточный стальной диск, создаваемого взрывчатым вещестом с давлением Р = 23 • 103 МПа, ств приготовленного с его использованием сплава АК12 возрастает по сравнению с обычным сплавом со 184 до 200 МПа (прирост на 8,7 %), 5 - с 9,5 до 10,8 % (на 13,7 %).
5. В результате предварительного термоциклиро-вания сплава АК12 в режиме «плавка -о кристаллизация» по схемам 500 — 20 °С и 550 — 20 °С при количестве циклов 3; 5; 7 и 12 с выдержкой 10 мин. при высокой и низкой температуре, и охлаждением на воздухе или в воде, был установлен оптимальный режим (500 — 20 °С, охлаждение после нагрева в воде; 3 цикла), при котором ств возросло по сравнению с нетермоциклированным сплавом со 145 до 194 МПа (на 33,8 %), 5 - с 3,3 до 6,7 % (в 2 раза).
6. В результате предварительного жесткого рентгеновского облучения (вольфрамовый анод, длина волны X = 0,18436-0,21380 А, напряжение на рентгеновской трубке 300 кВ, сила тока 9 цА, длительность экспозиции 10 мин.) темплетов силумина СИЛ0 с последующим приготовлением на его основе сплава АК12 ств возросло по сравнению с обычным сплавом со 150 до 185 МПа (на 23,3 %), 5 - с 6,5 до 9,0 % (в 1,4 раза).
Можно считать, что полученные результаты не только подтверждают наличие связи между твердым и жидким состоянием металлов и сплавов, но их можно использовать на практике в качестве технологий приготовления сплавов с повышенными механическими свойствами.
Библиографические ссылки
1. Gayler M. L. V. The undercooling of some aluminium alloys // The Journal of the Institute of Metals. 1927. Vol. 38. P. 157-194.
2. Данилов В. И. Строение и кристллизация жидкостей. Киев : АН УССР, 1956. 568 с.
3. Bernal J. D. The Bakerian Lecture, 1962. The Structure of Liquids. Proceeding Royal Society Lond. Series A-Mathematical and physical sciences. 1964. July 28, Vol. 280. P. 299-322.
4. Есин О. А., Гельд П. В. Физическая химия пи-рометаллургическихпроцессов. Ч. II. Взаимодействие с участием расплавов. М. : Металлургия, 1966. 704 с.
5. Wilson J. R. The structure of liquid metals and alloys. Metallurgical Reviews. 01 January 1965. Vol. 10. Issue 1. P. 381-590.
6. Баум Б. А. Металлические жидкости - проблемы и гипотезы. М. : Наука, 1979. 120 с.
7. Попель П. С. и др. Явление структурной наследственности с точки зрения коллоидной модели микрогетерогенного строения металлических расплавов // Цветные металлы. 1992. № 9. С. 53-56.
8. Соловьев С.А. и др. О наследственном влиянии шихтовых материалов на механические свойства литых заготовок из алюминиевой бронзы. Изв. вузов. Черная металлургия. 2002. № 12. С. 47-48.
9. Буров В. Г., Веселов С. В. Структурная наследственность при нагреве локальных объемов машиностроительных металлических материалов до жидко-фазного состояния // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2007. № 4. С. 26-27.
10. Jing Zhang et al. Effect of fine-grained raw material addition on microstructure refinement and tensile properties in horizontal continuous casting Al-12% Si alloy billets. Materials & Design, 2011. June. Vol. 32. Iss. 6. P. 3566-3569.
© Резанова М. В., 2014
УДК 669.14.018.28
М. В. Резанова1
Научные руководители - Г. Г. Крушенко1, 2, С. Н. Решетникова1 1Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск 2Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск
ПРЕССОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВОЙ СТРУЖКИ
Описана технология получения конечной продукции путем прессования композиции, состоящей из стружки алюминиевого сплава и нанопорошка нитрида титана.
При изготовлении металлоизделий обработкой резанием (токарные, фрезерные, строгальные и др. операции) накапливается большое количество стружки, и, зачастую, обычным способом ее утилизации является переплавка. Однако, при этом потери металла вследствие окисления могут доходить до 20-25 % [1]. Поэтому химический состав переплава отличается от состава исходного сплава.
В плане уменьшения таких потерь альтернативными «переплавным» являются технологии, применяемые при обработке металлов давлением, например, экструзионная переработка стружки, запатентованная еще в 1945 г. [2]. Причем, с помощью этой технологии можно получать из стружки напрямую готовую профильную продукцию [3], как с предварительным ее компактированием, так и без него [4; 5].
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»
При этом, по сравнению с «переплавным» способом потери металла сокращаются до 40 %, расход энергии уменьшается на 26...31 %, и на 16...60 % снижаются трудозатраты [6].
Однако при этом зачастую, как установлено [6] на алюминиевом сплаве АА 2050 (3,55 % Си; 0,4 % Mg; 1,0 % Ы; 0,45 % Ag; 0,1 % гг; 0,35 % Мп; А1 - ост.), применяемого в военной и аэрокосмической отрасли [7], экструдированный продукт оказывается пораженным как наружными, так и внутренними трещинами.
Другим способом утилизации стружки с применением метода обработки давлением, является прессование, при котором также можно получать компактные продукты [8]. Однако при этом существует проблема «плохой» формуемости прессовок по причине налипания сплава на поверхность формующего инструмента, что установлено, например [9], при прессовании стружки (толщина 0,5.1,0 мм, ширина 1,0.5,0 мм, длина 1,0.7,0 мм) из алюминиевого деформируемого сплава Д16 (3,8-4,9 % Си; 1,2-1,8 % Mg; ост. - А1). В последующих экспериментах фор-муемость стружки удалось улучшить в результате ее механохимической обработки с использованием высокоэнергетической шаровой планетарной мельницы в среде насыщенного водного раствора ортоборной кислоты Н3ВО3, в отсутствии которой стружка вообще не измельчалась. Очевидно, этот эффект связан с проявлением кислотных свойств Н3ВО3 в водном растворе, связанным с образованием Н+ по реакции: Н3ВО3 + Н2О ^ [В(ОН)4]-+ Н+ [10], что способствует нарушению сплошности прочной пленки оксида алюминия А1203 на поверхности стружки, в результате чего компактирование происходит через «сращивание» обнажившихся внутренних объемов стружки, представляющих собой чистый алюминий.
Базируясь на основе приведенной выше информации для получения продуктов из стружки была использована разработанная нами ранее технология [11], которая заключалась в прессовании профилей из композиции, состоящей из стружки алюминиевого деформируемого сплава Д16 (3,8-4,9 % Си; 1,2-1,8 % Mg; 0,3-0,9 % Мп: А1 - ост.) и нанопрошка нитрида титана ТГЫ, который был выбран, исходя из полученных нами ранее результатов [12] положительного влияния на механические свойства сплавов в качестве нанопорошка в данной работе был выбран нанопоро-шок нитрида титана ТгЫ (микротвердость 2050 кг/мм2 ~20 ГПа [13]), полученный методом плазмохимиче-ского синтеза [14].
Изучение экструдированных продуктов показало, что качество их поверхности не отличается от качества аналогичных продуктов, но отпрессованных из плотных заготовок, подготовленных из слитков, отлитых полунепрерывным способом. Результаты испытаний механических свойств, проведенных на вырезанных из профилей образцах, показали, что их значения не только соответствуют требованиям соответствующих ГОСТов, предъявляемым к продукции, экструди-рованной из слитков, но и на 5-8 % их превышают.
Библиографические ссылки
1. Van Geertruyden W., Prescott C. A., Misiolek W. Z., Peterson R. Evaluation of light gauge Al scrap remelting after consolidation via extrusion process // Light Metal Age, 2005. Vol. 63. № 6. Р. 14-18.
2. M. Stern, U. S. Patent 2,391,752, Patented Dec. 25 1945. 3 Claims Cl 207-10. Method for treating aluminium or aluminium alloy scrap.
3. Sharma C. S., Nakagawa T., Takenaka N. Recent developments in the recycling of machining swarfs and blanking scraps by sintering and powder forging // CIRP (College International pour la Recherche en Productique) Annals - Manufacturing Technology. STC F, 1977. Vol. 26. Issue 1. P. 121-125.
4. Tekkaya A. E. et al. Hot profile extrusion of AA-6060 aluminum chips // Journal of Materials Processing Technology, 2009. Vol. 209, Issue 7. P. 3343-3350.
5. Tang W., Reynolds A.P. Production of wire via friction extrusion of aluminum alloy machining chips // Journal of Materials Processing Technology, 19 November 2010. Vol. 210. Issue 15. Р. 2231--2237.
6. Gronostajski J., Matuszak A. The recycling of metals by plastic deformation: an example of recycling of aluminum and its alloy chips // Journal of Materials Processing Technology, 30 August 1999. Vol. 92-93. P. 3541.
7. Crill M. J. et al. Evaluation of AA 2050-T87 Al-Li alloy crack tuming behavior // Materials Science Forum, 2006. Vol. 519-521. P. 1323-1328.
8. Дорофеев Ю. Г., Безбородов Е. Н., Сергеенко С. Н. Горячедеформированные порошковые материалы на основе механохимически активированной стружки сплава Д-16 // Цветные металлы. 2003. № 1. С. 81-85.
9. Дорофеев Ю. Г., Безбородов Е. Н., Сергеенко С. Н. Особенности высокоплотного горячедеформирован-ного материала на основе «стружкового» порошка алюминиевого сплава Д-16 // Цветная металлургия. 2001. № 10. С. 28-31.
10. Ткачев К. В., Плышевский Ю. С. Технология неорганических соединений бора. Л. : Химия, 1983. 208 с.
11. Научные основы повышения малоцикловой прочности (Гл. 10. Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических свойств металлоизделий. С. 438-496) / Н. А. Махутов, К. В. Фролов, М. М. Гаденин, Г. Г. Крушенко и др. М. : Наука, 2006. 623 с.
12. Крушенко Г. Г. Модифицирование доэвтекти-ческого алюминиево-кремниевого сплава нанопорош-ком нитрида титана при литье сложнонагруженных деталей транспортного средства // Технология машиностроения. 2008. № 11. С. 5-7.
13. Самсонов Г. В. Нитриды. Киев : Наук. думка, 1969. 380 с.
14. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В. П. Сабуров, А. Н. Черепанов, М. Ф. Жуков, Г. Г. Крушенко и др. // Новосибирск : Наука. Сиб. изд. фирма РАН, 1995. 344 с.
© Резанова М. В., 2014
