Год издания: 2024
Ключевые слова: металлургия, совмещенные процессы обработки, сплавы цветных металлов, энергоэффективные технологии, физико-механические свойства, литье, обработка металлов давлением, прокатка, прессование, структура металла
Аннотация: Алюминиевые сплавы в настоящее время широко применяются в промышленности для производства проката, прессованных полуфабрикатов и кабельно-проводниковой продукции. К литым и деформированным полуфабрикатам из них предъявляются повышенные требования по структуре металла, механическим и эксплуатационным свойствам, что достигается, в тоПоказать полностьюм числе, путем модифицирования слитков из этих сплавов с помощью различных лигатур. Основной лигатурой в настоящее время являются прутки диаметром 8-9 мм из сплавов системы Al-Ti-B с различным содержанием титана и бора, введение которых в расплав обеспечивает мелкозернистую структуру при получении слитков из алюминиевых сплавов. Однако, как правило, они поставляются из-за рубежа и имеют значительную стоимость, поэтому проведение фундаментальных исследований для разработки технологии получения лигатурных прутков для модифицирования алюминиевых сплавов является актуальной задачей. Вместе с тем в последнее время для получения в алюминиевых полуфабрикатах мелкого зеренного строения и дисперсных интерметаллидов возможно применение различных методов воздействия на металл: физических, физико-химических, термических, магнитных, ультразвуковых, механических и др. Так, например, предлагается для этой цели использовать ультразвук или добавки нанопорошков. В последнее время широкое распространение получил метод электромагнитной кристаллизации, при котором воздействие на расплав электромагнитных сил позволяет удержать жидкий алюминий в индукторе. По причине того, что у фронта кристаллизации в равновесии находятся электромагнитное и гидростатическое давление, в процессе литья высота жидкой фазы остается постоянной. За счет высоких скоростей охлаждения, воздействующих на корковую зону слитка, обеспечивается равномерная, мелкозернистая структура отливаемого слитка. Именно поэтому высокие значения скоростей охлаждения позволяют значительно повысить физические и механические свойства отливаемого слитка. Жидкий кристаллизующийся металл характеризуется кластерным строением, изменяющимся с понижением температуры, а формирование кластерного строения жидкости при плавлении твердого металла напрямую связано с исходным зеренным и субзеренным строением плавящихся кристаллов. Субзеренное строение должно обеспечивать большее количество элементов структуры расплава (кластеров), а значит и большее количество зародышей при кристаллизации. Особенно это важно при получении модифицирующих материалов, в которых унаследованные элементы структуры расплава (кластеры, дисперсные частицы) являются потенциальными дозародышами и центрами кристаллизации. Применение высокоскоростной кристаллизации-деформации с использованием энергоэффективного метода бесслитковой прокатки-прессования (БПП) также позволяет добиться формирования субзеренной тонко-дифференцированной структуры металла в получаемых горячепрессованных прутках. Причем исследования авторов показали, что для этого можно использовать, в том числе, и вторичные отходы того сплава, которым в дальнейшем предполагается модифицировать слитки для прессования профилей. Поэтому целью данного проекта является разработка технических и технологических решений по созданию фундаментальных основ для получения прутков-модификаторов, имеющих субзеренную тонко-дифференцированную структуру металла, необходимую для эффективного модифицирования слитков из алюминиевых сплавов, с применением высокоскоростной кристаллизации-деформации расплава с помощью метода БПП.