ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ АКУСТИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al–Si

Выполнены исследования по влиянию обработки расплавов электромагнитными акустическими полями на структуру и свойства двойных сплавов Al–12%Si и Al–20%Si. В процессе экспериментов варьировали частоту электромагнитного поля, наводимого в петле-антенне: 500, 1000 и 2000 кГц. Обработку расплавов проводили после их дегазации и рафинирования. Установлено, что данный способ обработки расплавов обуславливает сокращение общего времени приготовления сплавов в среднем на 12 %. Кратковременная обработка расплавов электромагнитными акустическими полями способствует измельчению основных фазовых составляющих сплавов и повышению их механических свойств. При обработке эвтектического сплава Al–12%Si с частотой 500 кГц наблюдалось измельчение дендритов α-Al (с 30 до 22 мкм) и кристаллов эвтектического Si (с 13 до 10 мкм). При обработке заэвтектического сплава Al–20%Si с частотой 1000 кГц кристаллы эвтектического Si уменьшались с 8 до 5 мкм, первичного Si – с 90 до 62 мкм. При указанных режимах обработки эвтектического сплава Al–12%Si предел прочности при растяжении увеличился на 13 %, относительное удлинение – на 17 %; у заэвтектического сплава Al–20%Si те же показатели повысились на 9 и 65 % соответственно. На основании проведенных исследований сделан вывод о том, что выбор параметров обработки расплавов системы Al–Si электромагнитными акустическими полями должен обуславливаться содержанием кремния в сплаве. С увеличением концентрации кремния необходимо обрабатывать расплав волнами с большей частотой колебания. Указанный способ обработки позволяет получать модифицированную мелкокристаллическую структуру сплавов и, как следствие, вызывает повышение их механических свойств. Он может быть успешно использован при получении мелкокристаллических лигатур и в производстве сплавов системы Al–Si. Для определения оптимальных параметров обработки в зависимости от структуры исходной шихты и природы сплавов требуются дополнительные исследования.

1. Nappi C. The global aluminium industry 40 years from 1972 // World Aluminium. 2013. Р. 1—27.

2. Brodova I.G., Popel P.S., Eskin G.I. Liquid metal processing: application to aluminium alloy production. N.Y.: Gordon&Breach. L., 2004.

3. Деев В.Б. Получение герметичных алюминиевых сплавов из вторичных материалов. М.: Флинта: Наука, 2006.

4. Wang J., He S., Sun B., Zhou Y., Guo Q., Nishio M. A356 alloy refined by melt thermal treatment // Int. J. Cast Met. Res. 2001. No. 14. P. 165—168.

5. Gu Z.H., Wang H.Y., Zheng N., Zha M., Jiang L.L., Wang W., Jiang Q.C. Effect of melt superheating treatment on the cast microstructure of Mg—1.5Si—1Zn alloy // J. Mater. Sci. 2008. Vol. 43. No. 3. P. 980—984.

6. Liu Z., Liu X.M., Xie M. Microstructure and properties of in situ Al—Si—Mg2Si composite prepared by melt superheating // Appl. Mech. Mater. 2011. Vol. 52—54. P. 750—754.

7. Li Q.L., Xia T.D., Lan Y.F., Li P.F. Effects of melt superheat treatment on microstructure and wear behaviours of hypereutectic Al—20Si alloy // Mater. Sci. Technol. 2014. Vol. 30. No. 7. P. 835—841.

8. Эскин Г.И. Влияние кавитационной обработки расплава на структуру и свойства литых и деформированных легких сплавов // Вестн. РАЕН. 2010. No. 3. С. 82—89.

9. Han Y., Li K., Wang J., Sun B. Influence of high-intensity ultrasound on grain refining performance of Al—5Ti—1B master alloy on aluminium // Mater. Sci. Eng. A. 2005. Vol. 405. P. 306—312.

10. Jian X., Xu H., Meek T.T., Han Q. Effect of power ultrasound on solidification of aluminium A356 alloy // Mater. Lett. 2005. No. 59. P. 190—193.

11. Bhojak K., Mavani A., Bhatt N. Ultrasonic treatment to molten FEM©TM aluminum alloy and effects of ultrasound treatment melt temperature on hardness // Int. J. Res. Adv. Eng. 2013. Vol. 1. No. 3. P. 1—12.

12. Глущенков В.А., Черников Д.Г., Никитин В.И., Никитин К.В. О воздействии импульсных магнитных полей на расплавы // Металлургия машиностроения. 2012. No. 4. С. 47—50.

13. Белкин В.С., Бухарин В.А., Дубровин В.К. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / Под ред. В.В. Крымского. Челябинск: Татьяна Лурье, 2001.

14. Ри Э.Х., Ри Хосен, Дорофеев С.В., Якимов В.И. Влияние облучения жидкой фазы наносекундными электромагнитными импульсами на ее строение, процессы кристаллизации, структурообразования и свойства литейных сплавов. Владивосток: Дальнаука, 2008.

15. Зарембо В.И. Фоновое резонансно-акустическое управление гетерофазными процессами // Теорет. основы хим. технологии. 2006. Т. 49. No. 5. С. 520— 532.

16. Никитин В.И., Никитин К.В., Тимошкин И.Ю. Способ приготовления мелкокристаллической алюминиево-кремниевой лигатуры: Пат. 2448180 (РФ). 2011.