Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №1 2017

114 / 142

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017 Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
114
таблице 1. При изучении теплового расширения доэвтектических сплавов отмечено, что
ТКЛР Al при температуре испытания Тисп = 50…100оС с увеличением содержания Si,
постепенно уменьшается, что важно для приборной техники. Также отмечена возможность
существенного снижения ТКЛР при высоких Тисп = 400…450оС, что представляет
значительный интерес для разработки жаропрочных сплавов. Главная особенность
изменения ТКЛР для этих сплавов – наличие аномалии расширения при Тисп = 250…350 оС,
что свидетельствует о возможности доэвтектических силуминов иметь ТКЛР, значительно
больший, по сравнению с алюминием А7.
Таблица 1
Сравнение действия скорости кристаллизации и легирования Si на ТКЛР Al
Сплав
Способ
кристалл
изации
ТКЛР ×10 6 , град-1 , при температурах испытания, оС
50 100 150 200 250 300 350 400 450
Al К 21,5 22,3 23,2 23,6 24,3 25,2 25,5 26,5 27,0
Al-5%Si К 20,0 21,3 22,5 22,9 26,2 30,0 28,1 25,9 24,3
Ш 18,5 20,3 22,5 22,8 26,2 29,2 22,3 23,0 23,4
Al-
10%Si
К 19,6 20,0 20,2 20,5 20,7 21,1 23,9 24,4 24,8
Ш 18,3 19,4 19,9 21,0 26,2 26,6 21,5 20,7 20,1
Al-
15%Si
К 17,9 18,4 18,5 18,8 19,0 19,3 19,7 18,5 18,0
Ш 16,8 18,2 18,3 19,4 22,4 22,9 19,7 20,1 20,0
Al-
20%Si
К 17,4 18,2 18,7 19,2 20,0 19,2 17,2 17,4 17,3
Ш 16,7 17,1 17,1 17,6 21,1 24,7 17,9 15,6 14,7
Al-
25%Si
К 15,7 16,1 16,2 16,5 17,2 18,0 18,3 18,6 19,0
Ш 15,7 16,1 16,2 17,2 18,0 18,3 18,6 17,8 16,9
Al-
30%Si
К 15,2 16,1 16,5 17,3 18,9 17,6 17,4 16,9 14,5
Ш 14,5 16,5 17,7 17,9 19,2 19,8 18,4 16,6 15,7
Al-
40%Si
К 13,5 13,8 13,9 13,1 12,4 11,8 11,9 12,1 12,9
Ш 13,5 13,7 13,1 13,0 13,5 12,8 11,9 11,7 10,9
Al-
50%Si
К 11,1 11,0 10,9 10,9 9,8 9,4 8,9 7,9 6,8
Ш 10,5 10,6 10,7 10,9 11,0 12,1 12,1 9,9 9,5
Примечание: К – литье в алюминиевый кокиль; Ш – имитация жидкой штамповки.
В сплавах близких к эвтектической концентрации (10 – 15 % Si), залитых с более
высокой скоростью, ТКЛР в большей мере снижается при Тисп = 50…100оС чем существенно
уменьшает аномалию теплового расширения. Если в малокремнистых сплавах максимальные
значения ТКЛР в интервале аномалии достигают  = (27…34)·10-6 град-1, то в сплавах
эвтектической концентрации и с малым выходом за нее максимальные значения ТКЛР
уменьшаются до  = (22…23)·10-6 град-1. Высокая степень модифицирования структуры
приводит к значительному повышению механических свойств (прочностных – более чем на
40 %, при сохранении уровня пластичности) и увеличению технологичности, в частности,
предельной степени деформации до разрушения на 25%.
В сплавах Al – (15…20%)Si, где размер выделений Si-фазы еще невелик, кристаллизация
с более высокой скоростью увеличивает аномалию. Именно в этих сплавах проявляется
максимальное действие высокой скорости кристаллизации, измельчающей выделения
кремнистой фазы. Далее при увеличении содержания Si от 25 до 50% резко укрупняются
выделения первичного Si, и в меньшей мере проявляется влияние скорости кристаллизации.
Однако даже в сплаве Al-50% Si имеются некоторые различия ТКЛР у образцов,
закристаллизованных в алюминиевом кокиле и между двумя медными плитами.