Механизм влияния водорода на кристаллизацию и процессы при термической обработке, страница 7

Рисунок 3.23 – Изменение плотности отливок в зависимости от концентрации титана и циркония в  сплаве Al-11%Mg: ○ в литом состоянии; p в гомогенизированном состоянии

Для проверки данного предположения были приготовлены отливки из сплавов Аl - 11% Mg с добавками по 0,1% титана и циркония, один из которых перед разливкой рафинировали МnCl₂, второй подвергали наводороживанию путем обработки водой в течение трех минут, третий - не подвергали какому-либо воздействию. Изучение микроструктуры отливок показало, что в этом случае, если расплав был рафинирован, выделений в литом сплаве не было обнаружено. В нерафинированном сплаве наблюдаются единичные включения металлидов, число которых составило 46 шт/см², в наводороженных - 408 шт/см².

Таким образом, экспериментально подтверждено предположение, что необходимым условием образования выделений металлидов с титаном и цирконием является водород. Химический состав данных фаз следует рассматривать как соотношение в определенных пределах металлических компонентов и водорода [129].

Вторая серия алюминиевых сплавов, которая изучалась наиболее подробно - это сплавы системы Al-Si. Выбор сплавов обусловлен следующим: во-первых, для изделий новой техники требуются сплавы наиболее легкие, а магний и кремний снижают плотность алюминия; во-вторых, по рассмотрению в природе им может быть отдано предпочтение по сравнению со всеми другими элементами, если иметь в виду возрастающий дефицит металлов для разработки новых сплавов.

Поэтому можно считать, что при достаточной дешевизне технологии их получения и положительных результатах поиска путей обработки сплавов с высоким содержанием магния и кремния промышленность может получить ценный конструкционный материал для изготовления различных изделий.

Наиболее подробная информация о составе и свойствах применяемых силуминов изложена в [130]. Здесь приведены данные по двойным и многокомпонентным сплавам с рассмотрением их термодинамических свойств, а также обсуждаются механизмы кристаллизации и модифицирования.

Авторы [130] довольно детально рассмотрели теоретические аспекты формирования структуры силуминов с позиций  представления об изовероятностных кривых образования зародышей в эвтектических системах. Образование первичных кристаллов в сплаве Аl - 22% Si, ими объясняется с привлечением моделей ассоцииpoванного раствора и роста кристаллов путем присоединения микрогруппировок. Однако рассмотренные модели кристаллизации не позволили этим авторам сообщить о существенных сдвигах в вопросах снижения хрупкости и повышения свойств двойных сплавов системы Al-Si вообще и заэвтектических двойных особенно. Возможно, что в своей работе они остались на позициях представлений о водороде как о вредном "газе".

При существующей необходимости решения острой проблемы высоколегких сплавов с регулируемыми свойствами в настоящей работе был проведен анализ формирования структуры силуминов с учетом воздействия водорода. На рис.3.24 видно, что какой-либо возможности для получения  удовлетворительных механических свойств сплавов, содержащих 15-40% Si, нет. Это обусловлено наличием крупных выделений первичных кристаллов кремния, которые придают сплавам высокую хрупкость. Важным является установление закономерностей формирования выделений кремнистой фазы, что может позволить регулировать её количество, форму и характер распределения и, в свою очередь, вскроет перспективу использования высококремнистых литейных и деформируемых двойных и легированных сплавов. Для этого требуются другие способы приготовления этих сплавов по сравнению с традиционными.