Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

445 / 460

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
445
УДК 669.716:621.745
ПРИМЕНЕНИЕ ОБРАБОТКИ КАРБОНАТАМИ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СВОЙСТВ ТЕХНИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ *
М.В. ПОПОВА, доктор техн. наук, профессор
А.Н. ПРУДНИКОВ, доктор техн. наук, профессор
М.А. МАЛЮХ, соискатель
(СибГИУ, г. Новокузнецк)
Попова М.В. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42,
Сибирский государственный индустриальный университет,
e-mail:
Приведены результаты исследований влияния обработки расплава карбонатами
кальция и магния и условий кристаллизации отливок на температурный коэффициент
линейного расширения (ТКЛР) алюминия. Показано влияние последующей термообработки
на изменение теплового расширения алюминия. Отмечено, что за счет подбора оптимального
режима обработки расплава и кристаллизации можно добиться снижения ТКЛР алюминия
А7 при низких и средних температурах испытания. Последующее старение обработанных
образцов стабилизирует ТКЛР. Установлено, что за счет обработки расплава карбонатами
кальция и магния можно значительно снизить ТКЛР алюминия технической чистоты до
значений, характерных для сплавов Al–11 % Si.
Ключевые слова: алюминий, температурный коэффициент линейного расширения,
термообработка, расплав, доломит.
Введение
Алюминий и сплавы на его основе широко применяются в промышленности,
особенно в аэрокосмической, и интерес к ним постоянно растет [1]. Малая плотность
позволяет уменьшить вес деталей и конструкций и оптимизировать их служебные свойства
[2]. Однако наряду с многими ценными свойствами, такими как малый удельный вес,
высокая коррозионная стойкость, высокая электро- и теплопроводность, алюминий имеет
высокую склонность к изменению размеров при нагреве [3]. Для разработки легких
алюминиевых сплавов с низким температурным коэффициентом линейного расширения
(ТКЛР, α) представляет интерес изучение особенностей теплового расширения технического
алюминия А7, на котором обычно выплавляются алюминиевые сплавы.
Традиционный путь уменьшения ТКЛР алюминия – легирование элементами, имеющими α
меньше, чем у него – никелем, хромом, медью и, чаще всего, кремнием. Для существенного
снижения ТКЛР до значений (15 ÷ 18)·10-6 град -1 необходимо вводить эти элементы в
количестве, многократно превышающем их равновесный предел растворимости в твердом
алюминии. Это ведет к появлению в структуре сплавов грубых частиц хрупких
интерметаллидов, и, следовательно, к снижению прочности и пластичности. Поэтому целью
данной работы является исследование возможности снижения ТКЛР алюминия путем
обработки расплава и последующей термообработки.
Ранее авторами отмечалось, что алюминий имеет низкий ТКЛР при отрицательных
температурах, что говорит о принципиальной возможности получения у чистого алюминия
* Работа выполнена под руководством профессора В.К. Афанасьева