Способы и технологии улучшения литья из магниевых сплавов

Abstract

RU: Цель работы. Рациональный выбор легирующих элементов для разработки новых сплавов на основе магния с повышенными свойствами и технологий, обеспечивающих получение высококачественного литья. Методы исследования. Металлографический и рентгеновский методы исследования. Изучение поверхностного натяжения расплава методом «лежащей капли». Определение механических свойств при растяжении (ГОСТ 1497-84) и длительной прочности при повышенных температурах (ГОСТ 9651-84). Полученные результаты. Целесообразность легирования магниевого сплава тем или иным элементом определяется диаграммой состояния рассматриваемой системы, свойствами фаз – упрочнителей, характером структуры сплава и ее стабильностью при нагреве, а также характером диффузионных процессов, происходящих в сплавах с изменением состава и температуры. На основе анализа и обобщения диаграмм состояния двойных систем элементов с магнием установлена целесообразность легирования магниевого сплава тем или иным элементом. При этом, для обеспечения лучшего сочетания механических и жаропрочных свойств литых магниевых сплавов необходимо выполнение следующих условий: образование сложнолегированных твердых растворов, упрочнение сплавов дисперсными частицами и создание оптимальной структуры термической обработкой. При плавке магниевых сплавов происходят сложные процессы взаимодействия между материалами шихты и легирующими компонентами сплава, флюсами, защитными средами и модификаторами. Поэтому, для получения качественного литья, роль технологических факторов при плавке, заливке и термической обработки магниевых сплавов является решающей. Научна новизна. На основе атомно-электронного строения элементов, анализа их диаграмм состояния двойных систем с магнием определен ряд легирующих элементов, обеспечивающих лучшее сочетание механических и жаропрочных свойств литых магниевых сплавов. Показано, что повышение качества отливок из магниевых сплавов, включающее в себя, применение правильно подобранных технологических режимов плавки, заливки, разработки рациональных режимов кристаллизации и термической обработки обеспечивает существенное повышение их эксплуатационных характеристик. Практическая ценность. Улучшение механических и специальных свойств отливок из магниевых сплавов за счет оптимального применения шихтовых компонентов и рациональных технологий производства высококачественного литья позволяет значительно расширить области применения этих сплавов. UK: Мета роботи. Раціональний вибір легувальних елементів для розробки нових сплавів на основі магнію з підвищеними властивостями і технологій, що забезпечують отримання високоякісного лиття. Методи дослідження. Металографічний і рентгенівський методи дослідження. Вивчення поверхневого натягу розплаву методом «лежачої краплі». Визначення механічних властивостей при розтягуванні (ГОСТ 1497-84) і тривалої міцності при підвищених температурах (ГОСТ 9651-84). Отримані результати. Доцільність легування магнієвого сплаву тим чи іншим елементом визначається діаграмою стану цієї системи, властивостями фаз – зміцнювачів, характером структури сплаву і її стабільністю при нагріванні, а також характером дифузійних процесів, що відбуваються в сплавах зі зміною складу і температури. На основі аналізу і узагальнення діаграм стану подвійних систем елементів з магнієм встановлена доцільність легування магнієвого сплаву тим чи іншим елементом. При цьому для забезпечення кращого поєднання механічних і жароміцних властивостей ливарних магнієвих сплавів необхідно виконання таких умов: утворення складнолегованих твердих розчинів, зміцнення сплавів дисперсними частинками і створення оптимальної структури термічною обробкою. При плавленні магнієвих сплавів відбуваються складні процеси взаємодії між матеріалами шихти і легувальними компонентами сплаву, флюсами, захисними середовищами та модифікаторами. Тому для отримання якісного литва роль технологічних факторів при плавленні, заливанні і термічній обробці магнієвих сплавів є вирішальною. Наукова новизна. На основі атомно-електронної будови елементів, аналізу їх діаграм стану подвійних систем з магнієм визначено низку легувальних елементів, які забезпечують краще поєднання механічних і жароміцних властивостей ливарних магнієвих сплавів. Показано, що підвищення якості виливків з магнієвих сплавів, що передбачає застосування правильно підібраних технологічних режимів плавлення, заливання, розробки раціональних режимів кристалізації і термічної обробки забезпечує істотне підвищення їх експлуатаційних характеристик. Практична цінність. Поліпшення механічних і спеціальних властивостей виливків з магнієвих сплавів за рахунок оптимального застосування шихтових компонентів і раціональних технологій виробництва високоякісного литва дає змогу значно розширити сферизастосування цих сплавів. EN: Purpose. Rational selection of alloying elements for the development of new magnesium based alloys with enhanced properties and technologies that provide high-quality casting. Research methods. Metallographic and X-ray research methods. The study of the surface tension of the melt by the sessile drop method. Determination of mechanical properties under tension (GOST 1497-84) and long-term strength at elevated temperatures (GOST 9651-84). Results. The expediency of alloying a magnesium alloy with any other element is determined by the phase dia¬gram of the system under consideration, the properties of the strengthening phases, the nature of the alloy structure and its stability during heating, as well as the nature of diffusion processes occurring in alloys with changes in composition and temperature. Based on the analysis and generalization of the binary phase diagrams of the elements with magnesium, the expediency of alloying a magnesium alloy with one or another element was established. At the same time, to ensure the best combination of mechanical and heat-resistant properties of cast magnesium alloys, the following conditions must be met: the formation of complex-alloyed solid solutions, the strengthening of the alloys by dispersed particles and the creation of an optimal structure by the heat treatment. When smelting magnesium alloys, complex processes of interaction occur between the charge materials and alloying elements, fluxes, shielding atmosphere and modifiers. Therefore, for obtaining high-quality casting, the role of technological factors in the smelting, pouring and heat treatment of magnesium alloys is crucial. Scientific novelty. On the basis of the atomic-electronic structure of the elements, analysis of their binary phase diagrams with magnesium, a number of alloying elements that provide the best combination of mechanical and heat-resistant properties of cast magnesium alloys was determined. It is shown that improving the quality of magnesium alloy castings, that includes the use of properly selected technological modes of melting, casting, development of rational modes of crystallization and heat treatment, pro¬vides a significant increase in their operational characteristics. Practical value. Improvement of mechanical and special properties of magnesium alloy castings due to the optimal use of charge components and rational technologies for the production of high-quality casting allows to significantly expand the fields of application of these alloys.