Алюминий қорытпалары құймаларының құрылымына балқыманың салқындауының әсері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 48 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе

Кіріспе:

1

3: Алюминий қорытпаларын модификациялау және кристалдау процесінің теориялық негіздері

Кіріспе:

1. 1

3: Алюминий қорытпалары құймаларының құрылымына балқыманың салқындауының әсері

Кіріспе:

1. 2

3: Алюминий қорытпаларының кристалдану процесіне, құрылымы мен қасиеттеріне химиялық құрамының әсері

Кіріспе:

1. 3

3: Құймалар құрылымының қалыптасу заңдылықтары

Кіріспе:

1. 4

3: Алюминий мен оның қорытпаларын түрлендіруге арналған лигатуралар

Кіріспе:

2

3: Зерттеу әдiсi

Кіріспе:

2. 1

3: Металды микроскопта металлографиялық зерттеу

Кіріспе:

2. 2

3: Mетaлл системaлaрының фaзaлық диaгрaммaларын тұрғызудың есептеу және тәжiрибелiк әдiстерi

Кіріспе:

2. 3

3: Көп кoмпoнентті жүйелердiң фaзaлық диагрaммaларын кoмпьютерлiк есептеу әдiстерi

Кіріспе:

2. 4

3: Жoғaры берiктiктiaлюминий қoрытпaлaры

Кіріспе:

2. 5

3: Al-Cu-Mg легiрлеу жүйесi

Кіріспе:

3

3: Aloro (1960) қорытпаны Zr-мен легірлеу процесін зерттеу

Кіріспе:

3. 1

3: Al-Zr чушка лигатурасымен Aloro (1960) қорытпасын легірлеу

Кіріспе:

3. 2

3: Al-Zr түйіршікті лигатурасымен Aloro (1960) қорытпасын легірлеу

Кіріспе:

3. 3

3: Фазалық диаграмманың политермиялық қимасын есептеу және тәжірибелік зерттеу

Кіріспе:

4

3: Al-TiC наномодификаторлары қосылған өнеркәсіптік алюминий қорытпаларының макроқұрылымын термиялық талдау және зерттеу

Кіріспе:

4. 1

3: Модификацияланған қорытпаларды термиялық талдау нәтижелері

Кіріспе:

4. 2

3: Қорытпалардың макроқұрылымын талдау нәтижелері

Кіріспе: Қорытынды

3: 52

Кіріспе: Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

54

Кіріспе

Al-Zn-Mg-Cu жүйелеріне негізделген алюминий қорытпалары механикалық, коррозиялық және құрылымдық қасиеттердің жақсы үйлесуіне байланысты қазіргі заманғы авиациялық құрылыста кеңінен қолданылады.

Осы қорытпалардан жоғары сапалы жартылай фабрикаттарды тұрақты алу әлі де өзекті міндеттердің бірі болып табылады. Бұл жартылай фабрикаттардың механикалық, коррозиялық және құрылымдық қасиеттеріне қойылатын талаптар үнемі өсіп отыратындығына байланысты. Бұл, ең алдымен жоғары сапалы үлкен құймаларды қажет етеді, олар эквивалентті ұсақ түйіршікті біртекті құрылыммен сипатталады.

Қазіргі уақытта үздіксіз құю арқылы алынған алюминий қорытпаларының құймаларында дәнді ұнтақтау үшін шетелдік өндірістің A1-Ti-B және A1-Ti-C шыбықтарын өзгертетін лигатуралар қолданылады. Алайда, өндірістік тәжірибе көрсеткендей, осы лигатураларды қолданған кезде құйманың бүкіл көлемінде ұсақ түйіршікті және біртекті құрылымды алу әрдайым мүмкін емес. Мұның себептері лигатуралардың өзіңде, оларды балқымаға енгізу технологиясында да жатыр. Қазіргі жағдай алюминий қорытпаларын модификациялау процесін одан әрі зерттеу қажеттілігін көрсетеді.

Құймалар мен жартылай фабрикаттардың құрылымы мен қасиеттерін қалыптастыруда қорытпаның химиялық құрамы маңызды рөл атқарады. Нормативтік құжаттарға сәйкес әр қорытпаның химиялық құрамы жеткілікті кең ауқымда өзгеруі мүмкін. Іс жүзінде қорытпадағы легірлеуші элементтер құрамының нақты мәні эмпирикалық түрде "сынақ және қателік"әдісімен таңдалады. Көбінесе қорытпадағы легірлеуші элементтердің қатаю фазаларының құрамын қалыптастыру тұрғысынан қатынасы ескерілмейді. Көптеген жағдайларда қорытпадағы легірлеуші элементтердің мазмұны шамадан тыс және теңгерімсіз болып табылады. Нәтижесінде жартылай фабрикаттардың қасиеттері артық фазалардың едәуір көлемдік үлесінің пайда болуына байланысты тұрақсыз және қажетті мәндерден төмен болады. Осыған байланысты нормативтік құжаттаманың рұқсаттары шегінде қорытпаның химиялық құрамын таңдау тәсілін әзірлеу талап етіледі.

Жоғарыда айтылғандардың бәріне сүйене отырып, алюминий қорытпаларын легірлеу мен модификациялауды зерттеудің ғылыми және қолданбалы мәні берілген. Бұл ретте белгілі А1-Ті-В және А1-Ті-С лигатураларының, сондай-ақ кең кристалдану аралығымен сипатталатын A1-Cu-Mg және Al-Zn-Mg-Cu жүйелері негізінде қорытпалардың кристалдану процесіне ТіС карбидінің наноөлшемді бөлшектері бар жаңадан әзірленетін лигатуралардың әсер ету заңдылықтарын белгілеу маңызды.

Алюминий қорытпалары кристалдану кезінде өте аз гипотермиямен сипатталады (оннан бірнеше градусқа дейін) . Осыған байланысты алюминий қорытпаларына термиялық талдау қондырғысын айтарлықтай жаңарту қажет болды.

Жүргізілген модернизация нәтижесінде градустың оныншы бөлігіне тең гипотермияны сенімді және қайталанатын түрде анықтауға мүмкіндік туды.

Al-Zn-Mg-Cu жүйелеріне негізделген қорытпалар термиялық қатаю класына жататындықтан, қорытпалардың алюминий матрицасындағы негізгі легірлеуші элементтердің қыздыру температурасында бірлескен ерігіштігін білу өте маңызды. Егер қорытпада легірленген элементтердің құрамы олардың ерігіштік шегінен асып кетсе, онда олар кристалдану кезінде пайда болған фазалар толығымен ерімейді және гомогенделген құймалар мен термиялық өңделген жартылай фабрикаттар құрылымында артық болады.

Алюминий қорытпаларын модификациялау және кристалдау процесінің теориялық негіздері

Алюминий қорытпаларын құю кезінде металл құрылымын өзгерту соңғы жарты ғасырда, әсіресе үздіксіз құю өнеркәсіпте кеңінен қолданылды. Процестің мәні балқымаға аз мөлшерде отқа төзімді металл қосылыстарын енгізу болып табылады, бұл оның кристалдану процесінде металл түйірлерінің гетерогенді пайда болуына ықпал етеді.

Нәтижесінде құйылған өнімдегі дән мөлшерінің айтарлықтай төмендеуіне қол жеткізіледі. Бұл өз кезегінде құймалар мен жартылай фабрикаттардың механикалық, технологиялық және қызметтік қасиеттерін арттыруды қамтамасыз етеді. Модификациялау процесінің кең практикалық қолданылуына қарамастан, бүкіл әлемдегі зерттеушілер құйма құрылымын ұнтақтау процесінің физикалық механизмі туралы жалпы пікірге келе алмады.

Алюминий қорытпаларын түрлендірудің теориялық негіздерін нақты түсіну үшін зерттеудің бастапқы кезеңінде екі түрлі теория болғанын атап өткен жөн. Біріншісі-нуклеация бөлшектерінің теориясы, екіншісі-фазалық диаграммалар теориясы. Екі теорияның да ортақ негізі бар, атап айтқанда балқыманың кристалдануы кристалдану орталықтары болып табылатын бөгде бөлшектерде жүреді. Алайда, астықты ұсақтау механизмін іске асыру мәселесі әр түрлі қарастырылады.

Бұл теорияны алғаш рет ағылшын зерттеушісі А. Кибула жариялады [1] және бірқатар басқа авторлар қолдады [2] . Алюминий-мыс және алюминий - магний жүйелерінің алюминий қорытпаларындағы дәнді титан қоспаларымен ұнтақтау процесін зерделеу кезінде титан қоспаларынсыз қорытпалардың кристалдануы кезінде балқыманың кейбір гипотермиясы бар екендігі анықталды, оның мөлшері 1-2°C-қа жетеді, ал 0, 002 - 0, 1% Тi енгізілген кезде гипотермия байқалмайды. Бұл құйманың қимасы бойынша ұсақ дәнді құрылым қалыптастырылады.

Мұның бәрі дән балқыманың кристалдануы басталатын эмбриондардың болуына байланысты ұсақталады деп болжауға негіз берді. Мұндай бөлшектер алюминийдің қатты ерітіндісінің параметріне сәйкес келетін тор параметрлері бар өтпелі металдардың боридтері мен карбидтері болуы мүмкін. Қосымша зерттеулер [3, 4] алюминийге титанның перитектикалық концентрациясын қамтамасыз ететін A1 - Ti-B лигатурасы қосылған кезде (0, 15% - дан аз, сур. 1. 1), титан боридтері немесе титан боридтерінің агломераттары көбінесе дәннің ортасында олардан өсетін титанмен байытылған дендриттермен бірге табылды.

Cурет 1. 1 - Al-Ti диаграммасы

Алайда, басқа мәліметтерге сәйкес, титан боридтері нашар нуклеаторлар немесе Al ₃ Ti титан алюминийіне қарағанда тиімді деп саналды. Моханти өзінің зерттеуінде [5] титан боридтерінің дән шекараларына итерілгенін растады, сондықтан алюминийде ерітілген титан болмаған кезде модификация әсері анықталмайды. Сонымен қатар, [6] титан боридтері жағдайында α _Al түйірлерін қалыптастыру үшін балқыманың аздап гипотермиясы қажет екендігі белгілі болды, ал алюминий болған кезде гипотермия қажет емес. Титанның перитектикалық концентрациясында алюминий дәнінің қатты ұсақталуы анықталды [7] . Бұл жағдайда алюминий дәндердің ортасынан табылды, ал олардың арасында α _Al матрицасы арасында көптеген бағдарлық байланыстар болды. Осы дәлелдерге сүйене отырып, модификацияның теориялық негіздерін дамыту фазалық диаграммалар теориясына көшті.

Бұл тақырыпта көптеген теориялар жинақталған, өйткені олардың барлығы дәндердің пайда болуы бастапқы бөлшектердегі реакциялар арқылы жүреді деген болжамға негізделген. Мондольфо және басқа зерттеушілер үштік эвтектика бар деп санайды [8] :

L → (А1, Тi) В ₂ + Al ₃ Ti + solid (1)

титанның концентрациясы шамамен 0, 05%, бор 0, 01% және температура 659°C. Авторлардың пікірінше [8] бор перитектикалық нүктені титанның төменгі концентрациясына ауыстырады, онда Al ₃ Ti тұрақты болады және модификатор ретінде әрекет етеді. Алайда тікелей эксперименттік мәліметтер келтірілген жоқ. Осы теорияны қолдана отырып, модификация кезінде көптеген құбылыстарды түсіндіруге болады, бірақ ол фазалық диаграммадағы есептеулерден алшақтайды. Джонс пен Пирсон [9] термодинамикалық есептеулер жүргізді және борға байланысты Аl-Ti фазалық диаграммасындағы өзгерістер модификацияның себебі бола алмайды деген қорытындыға келді, яғни үштік эвтектика жоқ.

Жапон зерттеушілері К. Иваси, Н. Наси және Дж. Асато перитектикалық реакция нәтижесінде пайда болған негізгі кристалдану фазасының дендриттері балқымадағы конвективті ағындардың әсерінен бөліктерге бөлінеді деген теорияны алға тартты. Нәтижесіндеәрбір осындай сынық қатайған кезде кристалдану орталығына айналады.

Болашақта бұл ережелерді ф. Кросли мен Л. Мондольфо әзірледі, олар титан, цирконий және басқа да көптеген элементтер қоспаларының алюминий дәнінің мөлшеріне әсерін егжей-тегжейлі зерттеді [7] . Зерттеулер нәтижесінде алюминий дәні 0, 18% Ti немесе 0, 40% Zr қосылған кезде ең көп мөлшерде ұсақталатыны анықталды. Бұл қорытпаларда перитектикалық реакция жүретіндіктен және астықтың ең қарқынды ұсақталуы перитектикалықтан жоғары концентрацияда байқалатындықтан, авторлар қорытынды жасайды: перитектикалық реакция құйма дәнінің ұсақталуының негізгі себебі болып табылады:

L + Al ₃ Ti ↔︎ α _Al (2)

Ұсынылған теорияның пайдасына келесі дәлелдер келтірілген:

* оптикалық және электронды микроскопия бойынша алюминий титан қорытпасында титан мөлшері жоғары қатты ерітіндімен қоршалған Al ₃ Ti кристалдары бар;

* алюминийді титан мен бор қоспаларымен біріктіргенде Al ₃ Ti бөлшектері дәннің ортасында, ал екінші ретті дендриттік бұтақтар арасындағы TiB ₂ бөлшектері орналасқан. Сонымен қатар, бұл теория бірқатар тәжірибелік фактілерге қайшы келеді. Мысалы, [11] жұмыста перитектикалық реакцияның болуына қарамастан, алюминий мен хром қорытпаларының құймаларында дән іс жүзінде ұсақталмағаны анықталды. Ал [12] жұмысында салқындату жылдамдығы төмен болған кезде перитектикалық реакция модификация процесін күшейтуге ықпал етпейтіні анықталды.

Бұл теорияның алғашқы постулаттарын басқа зерттеушілер ұсынған [17] . Олар диаметрі 5 мкм болатын TiB ₂ бөлшектерін титанның әртүрлі концентрациясында алюминий балқымасына қосты. Балқымада титанның артық мөлшері болмаған кезде құрылымның модификациясы байқалмады, бұл TiB ₂ -нің қанағаттанарлықсыз тиімділігін көрсетеді. Сонымен қатар, титан диборидтерінің бөлшектері дән шекараларында табылды. Титанның перитектикалық концентрациясында TiB ₂ бөлшектерінің бетінде Al ₃ Tiқабаты пайда болды, ол өз кезегінде α _Al қабатын құрады.

Al ₈₅ Ni ₅ Y ₈ C ₂ алюминиймен қаныққан әйнек құрамындағы Al-Ti-B сонымен қатар титан диборидінің субстратында пайда болған титан алюминийінің қабаты α _Al жабылғанын анықтады. Бұл құбылыстың себебі борид алюминийінің интерфейсіндегі адсорбциялық әсерлермен түсіндірілді, бірақ бұл алюминий қабатының өсуін түсіндірмеді. Түсіндіру үшін екі механизм ұсынылған болды.

Біреуі Al ₃ Ti түзілуі жылдам салқындату немесе термоөңдеу кезінде метастабильді реакцияның бір бөлігі деп санайды, өйткені титан алюминийі тек титан концентрациясы төмен және 500°C-тан төмен температурада тұрақты болады. Тағы бір көзқарас бойынша, тантал қоспасы (алюминий әйнегінде) перитектикалық концентрацияның өзгеруіне әкеледі, бұл өз кезегінде Al ₃ Ti тұрақтылығына әкеледі деп болжалды. Бірақ бұл гипотезаларда эксперименттік растау жоқ.

Басқа жұмысында [20] Моханти титан алюминийінің түзілуі титанның борид бөлшектеріне концентрациялық градиентінен туындаған деп ұсынды. Титан боридінің жанындағы жергілікті тепе-теңдіктің арқасында Al ₃ Ti тұрақты болуы мүмкін және Al-Ti перитектикалық қорытпаларындағы сияқты α _Al түзе алады.

Моханти өзінің гипотезасын растау үшін боридтерді балқыманың түбіне тұндырды, содан кейін құйманың жоғарғы және төменгі бөлігіндегі α _Al титанның концентрациясын өлшеді. Нәтижесінде титанның концентрациясы боридтердің көпшілігі қоныстанған төменгі бөлігінде ең жоғары екендігі анықталды. Бұл оның теориясының жеткіліктілігінің негізгі дәлелі болды. Бірақ Сигворт өзінің мақаласында [21] бұл теорияны жоққа шығаруға тырысты. Оның есептеулеріне сәйкес титан белсенділігінің градиентінің болуы термодинамика заңдарына қайшы келеді. Ол титанның фазалық бөліктің бетіне түсуі мүмкін екенін жоққа шығармады, бұл Al ₃ Ti тұрақтылығының себебі деп күмәнданбады.

Қос нуклеация теориясының тағы бір проблемасы бар. Джонсон өз жұмысында [15] Al-Ti-B қоспалары үшін Al-Ti фазалық диаграммасының қимасы бойынша нуклеация және өсу температурасын өлшеді нәтижесінде титанның перитектикалық концентрациясында нуклеация температурасы Al-Ti ликвидус қисығы бойымен жүретіні белгілі болды. Tеория мұны түсіндіре алмады, өйткені оның негізіндегі жергілікт тепе-теңдік принципі нуклеация температурасы перитектикалық концентрациядағы ұқсас температураға сәйкес келуі керек дегенді білдіреді. Демек0. 05% Ti бар қорытпа үшін бұл нуклеация температурасы сұйық температурадан шамамен 3°Cжоғары. Бұл теорияны Аl-Si жүйесінің құю қорытпаларына қолдану әрекеті де сәттіліккеәкелмеді.

Нәтижесінде нуклеация бөлшектерінің парадигмасы шеңберіндегі теориялар алюминий мен оның қорытпаларын модификациялау механизмін толық түсіндіре алмайтындығы белгілі болды. Сондықтан дәнді ұсақтау механизмін бағалауға сапалы жаңа тәсіл қажет болды. Осылайша еритін заттың жаңа парадигмасы пайда болды. Ерітінді парадигмасында нуклеация процесі әлі де маңызды, бірақ ерітіндінің дендриттер мен аймақтардың өсуіне әсері фазалық бөлімнің беткі жағындағы концентрациялық гипотермия да ескеріледі. Осы саладағы алғашқы зерттеушілердің бірі Джонсон болды [22] . Оның идеяларына сәйкес, сегреганттар (титан немесе кремний) балқымаға қосылған кезде дәннің өсуін шектейді, бұл құйманың құрылымын едәуір тегістеуге әкеледі. Бұлретте осы элементтердіңәрекеті GRF дәнінің өсуін . :

GRF = m*c ₀ *(k-1) (3)

бұл жерде m - ликвидус сызығының көлбеу бұрышы;

c ₀ - қорытпадағы ерітінді концентрациясы;

k - сұйық металл мен бастапқы дәндер арасындағы элементтің тепе-теңдік Кесте 1 Кейбір элементтердің өсуін шектеу факторының мәні таралу коэффициенті Аl.

Есептеулердің нәтижелері бойынша 1кестеде көрсетілген дән өсуін шектеу тұрғысынан ең тиімді элементтер анықталды [22] .

Элемент

(k-l) m

Концентрация, %

Реакция түрі

Элемент: Ti

k: 9

m: 30, 7

(k-l) m: 245, 6

Концентрация, %: 0, 15

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: V

k: 4, 0

m: 10

(k-l) m: 30

Концентрация, %: 0, 1

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: Hf

k: 2, 4

m: 8

(k-l) m: 11, 2

Концентрация, %: 0, 5

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: Zr

k: 5, 5

m: 4, 5

(k-l) m: 6, 8

Концентрация, %: 0, 11

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: Nb

k: 1, 5

m: 13, 3

(k-l) m: 6, 6

Концентрация, %: 0, 15

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: Si

k: 0, 11

m: -6, 6

(k-l) m: 5, 9

Концентрация, %: 12, 6

Реакция түрі: эвтектикалық

Элемент: Cr

k: 2, 0

m: 3, 5

(k-l) m: 3, 5

Концентрация, %: 0, 4

Реакция түрі: перитектикалық

Элемент: Ni

k: 0, 007

m: -3, 3

(k-l) m: 3, 3

Концентрация, %: 6

Реакция түрі: эвтектикалық

Элемент: Mg

k: 0, 51

m: -6, 2

(k-l) m: 3, 0

Концентрация, %: 3, 4

Реакция түрі: эвтектикалық

Элемент: Fe

k: 0, 02

m: -3, 0

(k-l) m: 2, 9

Концентрация, %: 1, 8

Реакция түрі: эвтектикалық

Элемент: Cu

k: 0, 17

m: -3, 4

(k-l) m: 2, 8

Концентрация, %: 33, 2

Реакция түрі: эвтектикалық

Жаңа парадигманың екі негізгі постулатын ажыратуға болады:

- бөлу элементтері өсу қарқынын шектеуші ретінде әрекет етеді, бұл өздігінен және бағытталмаған нуклеация кезінде жаңа кристалдану орталықтарының пайда болу ұзақтығының артуына әкеледі;

- бөлу элементтері фазалық интерфейстің алдыңғы жағында концентрациялық гипотермия аймағының пайда болуына әкеліп соғады, кристалдану алдыңғы жағында нуклеацияны белсендіреді және алдыңғы дәндердің өсуін үзеді.

Титан алюминидтері ерітілген сегрегент болған немесе болмаған кезде жақсы нуклеаторлар деп айтуға болады, бірақ бұл Al ₃ Ti балқытылған титансыз балқымада бола алмайды дегенді білдірмейді. Сондықтан, егер титан алюминидтері қосылса, онда олар ерітіліп, модификациялауға қажетті ерітілген титанның қажетті концентрациясын жасайды. Дәл осындай тәсіл құйма қорытпаларға қатысты да қолданылуы мүмкін. Тек бұл жағдайда кремний сегрегент ретінде әрекет етеді.

Бастапқы қорытпа ретінде тазалығы 99, 97% алюминий пайдаланылды [25] . Негізгі қоспалар темір мен кремний болды. Модификатор қоспалары металды 750 °С температурада құюдан 15 минут бұрын отырғызылды, құю 300°С дейін қыздырылған шойын түріндегі формада жүргізілді. Модификаторлар ретінде үш лигатура қолданылды. Біріншісінде TiB ₂ бөлшектері және алюминий болды (A1-3 TiB ₂ ), екіншісі - A1 - 6Ti және үшіншісі - A1 - 5Ti -В.

Негізгі мәселелердің бірі TiB ₂ -нің тиімді нуклеатор ретіндегі рөлін анықтау болды. Титан диборидін ерітілген титансыз қосқан кезде құйманың макроқұрылымы көрсетілген. Сурет 1. 2

Құрылымда бағаналы кристалдар байқалса да, соған қарамастан, эквивалентті дәндер шлифтің үлкен аймағын қамтиды. Сондықтан титан диборидтері пішін қабырғаларында немесе олардың жанында кристалдану орталықтарына айналуы мүмкін, бірақ бағаннан эквивалентті құрылымға толық ауысу үшін басқа факторлардың әсері қажет. Титан диборидтерінің модификациялау қабілетінің дәлелі термиялық талдау деректері бойынша оларды таза алюминийге қосқан кезде қатты ерітіндінің кристалдануынан бұрын балқыманың гипотермиясы толығымен жоғалады.

Сурет 1. 2 - Алюминий құймасының макроқұрылымы:

а) - 0; б) - 0, 03; в) - 0. 06; г) - 0, 012 мас. % TiB ₂ ерітілген титан болмаған жағдайда.

0, 01% мөлшерінде ерітілген титан болған кезде алюминий құрылымы айтарлықтай өзгереді, бұл 1. 3 суретте көрсетілген.

Сурет 1. 3 - Алюминий құймасының макроқұрылымы:

а) А1 + 0, 03% TiB ₂ ; б) А1 + 0, 03% TiB ₂ + 0. 01 %Ti

Дән мөлшері айтарлықтай азаяды, ал құрылымы толығымен ұсақ түйіршікті және эквивалентті болады. Сонымен қатар, 0, 02% - дан астам титан қоспасы дәнді одан әрі ұсақтауға әлсіз әсер етеді. Мұны төмендегі деректер растайды (сурет 4) .

Сурет 1. 4 - Дән мөлшерінің: а) титан диборидінің; б) титанның құрамына тәуелділігі.

Жоғарыда айтылғандай, кейбір теориялар ерітілген Ti TiB ₂ бөлшектерінің бетінде титан алюминийінің қабатын түзеді, осылайша кристалдану орталығының нуклеациялық қабілетін арттырады.

Сондықтан артық титанның әсері оның TiB ₂ бетінде Al ₃ Ti қабатының пайда болуына қарағанда бөлгіш элемент ретінде әсер етуінен көбірек көрінетінін дәлелдеу маңызды. Бұл титан диборидінің ұрық түзілу қабілетін арттыру үшін тек титанды ғана емес, кез-келген бөлгіш элементті қолдануға болатындығын дәлелдеуді қажет етті. Бұл көзқарасты негіздеу үшін Al-Ti жүйесі Аl-Si жүйесімен салыстырылды, өсу факторының мәні 12 (яғни Al-0. 05 Ti және Al2 Si) титан диборидін 0. 01% және онсыз қосады. Бастапқыда өсуді шектеу факторының белгілі бір мәні үшін қосылған еріген элементтің түріне қарамастан дән мөлшері бірдей болады деп болжалды. Алайда, кристалдану орталықтарының көлемдік тығыздығы дән мөлшеріне де айтарлықтай әсер етуі керек екені белгілі болды. Сонымен, титан мөлшері 0, 05% болған кезде дән мөлшері 2% кремнийге қарағанда едәуір аз болды, дегенмен екі жағдайда да өсуді шектеу факторының мәні бірдей [25] . Алынған дән мөлшері 2 кестеде жинақталған.

Кесте 1. 2

Титан дибориді құрамының Al-2% Si және Al-0, 05% Ti қорытпаларындағы дән мөлшеріне әсері

Қорытпа

Дән мөлшері, мкм(0% TiB ₂ )

Дән мөлшері, мкм(0, 01% TiB ₂ )

Қорытпа: Al - 2%Si

Дән мөлшері, мкм(0% TiB2): 837

Дән мөлшері, мкм(0, 01% TiB2): 291

Қорытпа: А1 - 0, 05% Ti

Дән мөлшері, мкм(0% TiB2): 223

Дән мөлшері, мкм(0, 01% TiB2): 195

TiB ₂ қоспай, титан қоспасы бар алюминийдегі дән мөлшері кремний қорытпасынан едәуір аз екенін ескеріңіз. TiB ₂ қосылған кезде айырмашылық одан да артады деп болжау қисынды болар еді. Қос нуклеация теориясы дәл осылай болжайды. Алайда дән мөлшеріндегі айырмашылық маңызды емес болады. Осыдан ерітінділердің нуклеаторлардың модификациялық тиімділігіне әсері шамамен бірдей деп қорытынды жасауға болады. Сондықтан, егер алюминий титан диборидінің бетінде пайда болса да, бұл модификация процесіне айтарлықтай әсер етпейді.

1. 1 Алюминий қорытпалары құймаларының құрылымына балқыманың салқындауының әсері

Тек бір кристалдану температурасының болуы туралы тұжырымның дұрыстығына қарамастан, сұйық металдардың гипотермиясы эксперименталды түрде жиі байқалады, өйткені олардың кристалдануы кейбір төмен температурада басталады.

Нәтижесінде кристалдану майданында гипотермия аймағы пайда болады. Қоспасыз қорытпаларда эмбриондарды қалыптастыру үшін қажет гипотермия өте үлкен және ондаған және жүздеген градус.

Алюминий қорытпаларының құймаларын үздіксіз құю кезінде құйманың тереңдігіне үздіксіз жылжудың алдында ұңғымада гипотермия аймағы бар, температурасы алюминий немесе алюминий қатты ерітіндісінің дендриттерінің кристалдану температурасынан 1-3 °С төмен [26] .

Гипотермия аймағы кристалдану процесінде маңызды рөл атқарады, өйткеніонда кристалды эмбриондардың ерімейтін қоспаларының қатты бөлшектерінде пайда болады-құйма дәндерінің кейінгі кристалдану орталықтары.

Термиялық және концентрациялық гипотермияны ажыратыңыз. Гипотермияның өзі басталу температурасының ауытқу өлшемін сипаттайды

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.