Actual Problems in Machine Building Vol.5 N1-2 2018

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 5. № 1-2. 2018 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 133 веществами и нанопорошками [12-19]. В настоящее время продолжается поиск модифицирующих составов, позволяющих улучшить структуру и повысить уровень физико- механических свойств высококремнистых силуминов [20]. Эффективность обработки расплава во многом зависит от условий кристаллизации. Высокие скорости охлаждения алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации способствуют улучшению параметров микроструктуры и благоприятно влияют на физико- механические свойства [21 – 23]. В связи с этим, целью настоящей работы являлось изучение модифицирующего действия продувки расплава парами водного раствора сульфата меди на микроструктуру и физические свойства сплавов алюминия с 20, 30 и 40% Si. Учитывалось также влияние скорости охлаждения сплавов в процессе кристаллизации. Методика экспериментального исследования Сплавы выплавляли в печи шахтного типа с нагревателями из карбида кремния в алундовом тигле. В качестве шихты использовали алюминий марки А7, кремний Кр0 и технически чистый сульфат меди CuSO 4 (медный купорос). Шихтовый алюминий расплавляли, вводили в него кремний, после его полного расплавления проводили продувку расплава парами водного раствора CuSO 4 в течение 5 – 15 минут при температуре 800 – 1100 ºС. По окончании обработки проводили заливку металла с разными скоростями кристаллизации: в алюминиевый кокиль (~ 20 ºС/с) и между двумя массивными медными плитами – имитация жидкой штамповки (~ 100 ºС/с), при этом температура заливки равнялась температуре обработки. Из полученных слитков изготавливали образцы для металлографического и дилатометрического исследования. Изучение микроструктуры сплавов осуществляли с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51 при увеличениях ×100 и 200. Микротвердость и плотность образцов определяли по стандартным методикам [24]. ТКЛР определяли с помощью дифференциального оптического фоторегистрирующего дилатометра системы Шевенара в интервале температур испытания 50–450 ºС, погрешность определения составляла ± 0,1 · 10 -6 К -1 . Результаты и обсуждение Исследовано тепловое расширение сплавов Al–(20÷40) % Si до и после обработки расплава парами водного раствора сульфата меди. Результаты определения ТКЛР сплавов представлены на рис. 1. Видно, что в низкотемпературном интервале испытания происходит снижение ТКЛР для всех изученных сплавов в среднем на 3–16 %. Наиболее существенное снижение ТКЛР наблюдается для сплава Al–40% Si: ТКЛР сплава обычного приготовления имеет среднее значение  50-250 = 13,4∙10 -6 град -1 , тогда как после обработки расплава  50-250 = 11,5∙10 -6 град -1 .