Структура и свойства сплава МЛ5 при различных способах модифицирования

При производстве отливок из широкоинтервальных магниевых сплавов фактором, имеющим решающее влияние на комплекс механических, технологических и эксплуатационных свойств, является их структура. Получение заданной структуры сплавов системы Mg—Al—Zn невозможно без использования в технологическом процессе плавки операции модифицирования расплава. В настоящей работе приведены результаты исследования процесса модифицирования магниевого сплава МЛ5 различными веществами. Изучалось влияние введения магнезита в расплав в количестве 0,4— 0,45 мас.% при температуре 720—740 °С, а также влияние продувки расплава бескислородными углеродсодержащими газами при той же температуре на структуру получаемого сплава и длительность сохранения эффекта модифицирования. Последнее особенно важно при крупносерийном и массовом производстве небольших отливок из сплавов системы Mg—Al—Zn—Mn, когда процесс разливки расплава по формам занимает значительное время. Показано, что использование бескислородных углеродсодержащих газов для модифицирования сплава МЛ5 обеспечивает получение повышенного на 15—20 % уровня механических свойств отливок по сравнению со стандартным по ГОСТ 2856-79. Выполнено сравнение эффективности сохранения длительности эффекта модифицирования традиционным способом (магнезит) и с применением бескислородных углеродсодержащих газов. Показано, что эффект модифицирования магнезитом сохраняется в течение не более 30—40 мин, а при использовании бескислородного углеродсодержащего газа — не менее 4 ч, что позволяет производить длительную разливку сплава по формам.

1. Blawert C., Hort N., Kainer K.V Automotive applications of magnesium and its alloys. Trans Indian Inst. Met. 2004. Vol. 57(4). P. 397—408.

2. Garmo E., Black J.T, Kohser R.A. Magnesium and magnesium alloys. In: Materials and processes in manufacturing (8-th ed). USA, Wiley. P. 182—184.

3. Polmear I.J. Magnesium alloys and applications. Mater. Sci. Technol. 1994. Vol. 10. No. 1. P. 1—14.

4. Kulekci M.K. Magnesium and its alloys applications in automotive industry. Inter. J. Adv. Manufactur. Technol. 2008. Vol. 39. No. 9-10. P. 851—865.

5. Чухров М.В. Модифицирование магниевых сплавов. М.: Металлургия, 1972.

6. Huang Z.H., Guo X.F, Zhang Z.M. Effects of alloying on microstructure and mechanical property of AZ91D magnesium alloy. Rare Met. Mater. Eng. 2006. Vol. 35(3). P. 363—366.

7. Hafllinger U., Hartig C., Hort N., Gtinther R. Modification of magnesium alloys by ceramic particles in gravity die casting. Inter. J. Metal. 2014. Vol. 2014. Article ID 748595.

8. Tang B., Wang Xs., Li S.S., Zeng D.B., Wu R. Effects of Ca combined with Sr additions on micro structure and mechanical properties of AZ91D. Mater. Sci. Technol. 2005. Vol. 21. No. 5. P. 574—578.

9. Колтыгин А.В., Плисецкая И.В. О поведении кальция в литейных магниевых сплавах системы Mg—Al— Zn—Mn. Литейное пр-во. 2010. No. 8. C. 2—6.

10. Belov V.D., Koltygin A.V, Belov N. A., Plisetskaya I.V. Innovations in cast magnesium alloys. Metallurgist. 2010. Vol. 54. No. 5—6. P. 317—321.

11. Fusheng Pan, Mingbo Yang, Xianhua Chen. A Review on casting magnesium alloys: modification of commercial alloys and development of new alloys. J. Mater. Sci. Technol. 2016. Vol. 32. No. 12. P. 1211—1221.

12. Альтман М.Б., Лебедев А.А., Чухров М.В. Плавка и литье легких сплавов. М.: Металлургия, 1969.

13. Qinglin Jin, Jeong-Pil Eom, Su-Gun Lim, Won-Wook Park, Bong-Sun You. Grain refining mechanism of a carbon addition method in a Mg—Al magnesium alloy. Scripta Mater. 2003. Vol. 49. No. 11. P.1129—1132.

14. Воронов С.М. Избранные труды по легким сплавам. М.: Оборонгиз, 1957.

15. Lichy P., Cagala M. Microstructure and thermomechanical properties of magnesium alloys castings. Arch. Foundry Eng. 2012. Vol. 12. No. 2. P. 49—54.

16. Сарычихин H.A., Альтман Н.Б., Лебедев А.А, Мухина И.Ю., Нейфак Е.В., Гончаров В.В., Табунов С.А., Чистякова Е.И. Способ получения отливок из магниево-алюминиевых сплавов: А.с. 624701 (СССР). 1978.

17. Бобрышев Б.Л, Моисеев В.С., Ряховский А.П., Попков Д.В. Способ модифицирования магниевых сплавов системы Mg—Al—Zn—Mn: Пат. 2623965 (РФ). 2017.

18. Fruelling J.W. Protective atmospheres for molten magnesium: Abstr. diss. of PhD. University of Michigan, 1970.

19. Бобрышев Б.Л. О некоторых аспектах плавки сплавов системы Mg—Zn—Zr. Технология машиностроения. 2006. No. 11. C. 5—10.

20. Бобрышев Б.Л., Моисеев В.С., Канторович И.В. Защита магниевых сплавов от окисления при заполнении литейных форм. Технология легких сплавов. 2010. No. 4. C. 49—54.

21. Velikiy V.I., Yares’ko K.I., Shalomeev V.A., Tsivirko E.I., Vnukov Y.N. Perspective magnesium alloys with elevated level of properties for the aircraft engine industry. Met. Sci. Heat Treatment. 2014. Vol. 55. No. 9-10. P. 492—498.

22. Шаломеев В.А., Лысенко Н.А., Цивирко Э.И., Лукинов В.В., Клочихин В.В. Структура и свойства магниевых сплавов со скандием. МиТОМ. 2008. No. 1. C. 37—40.