+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Силумины это


что это такое, состав, свойства, применение

Главная » Сплавы » Что такое силумин и где он применяется?

На чтение 5 мин

Содержание

  1. Общие сведения
  2. Химические и физические свойства
  3. Маркировка
  4. Виды
  5. Производство
  6. Область применения
  7. Как произвести ремонт изделий из силумина
  8. Ценообразование

Силумин — это сплав, изготовленный на основе алюминия. В последние годы на полках магазинов попадается всё больше предметов из силумина — сковороды, кастрюли, кухонная утварь, сантехнические детали, строительные материалы. Перед тем как покупать изделия из этого сплава необходимо ознакомиться с его характеристиками и методами производства.

Замок из силумина

Общие сведения

Люди, не знающие о сплавах металлов, вряд ли понимают, что такое силумин. Силумин представляет собой смесь, в состав которой входит алюминий и кремний. Дополнительным компонентом, входящим в состав сплава, является кремний. Его может содержаться 4–22%. Остальную часть занимает алюминий. Материал силумин может дополняться различными вкраплениями других металлов.

Химические и физические свойства

Основные свойства силумина напрямую зависят от его состава. От посторонних вкраплений и процентного содержания кремния, меняются характеристики сплава. Химические и физические свойства:

  1. Температура плавления силумина — 580 градусов.
  2. Плотность — 3гр/см3.
  3. Прочность силумина — это свойство определяет устойчивость сплава к активной эксплуатации и коррозийным процессам. На поверхности смеси образуется оксидная плёнка, которая защищает материал от воздействия факторов окружающей среды.
  4. Пластичность сплава. Этот показатель отвечает за литейные свойства материала. У любого металла существует предел текучести.

Ключевые преимущества сплава, которые выделяют покупатели продукции силумина — это невысокая стоимость, износоустойчивость и малый относительный вес.

Маркировка

Силумин маркируется согласно международной системе ИСО, в которой устанавливаются определённые требования для сплавов:

  1. АК 15 — буква «А» обозначает алюминий, а «К» — кремний. Цифра, указанная после аббревиатуры, обозначает процентное содержание дополнительного компонента.
  2. АЛ 9 — буква «А» обозначает алюминий, а «Л» — литий. Как и в первом случае, цифра после аббревиатуры это процент дополнительного материала в составе сплава.

Дополнительно к обозначению основного и дополнительного компонента может добавляться ещё один материал с наивысшим процентным содержанием в составе сплава. Например существуют маркировки на которых написано «АК 15 Ц7». В составе смеси содержится алюминий, кремний и цинк. Два последних компонента занимают 15 и 7%, а алюминий занимает остальной объём.

Маркировка

Виды

Существует такие виды сплавов силумина:

  1. К первому типу относятся смеси, в которых процентное содержание кремния не превышает 10%. Также в составе может присутствовать марганец, магний или медь.
  2. Ко второму виду сплавов относятся износоустойчивые материалы. Кремния в них может содержаться до 20%.
  3. Третий вид представляет смеси, в которых содержатся другие металлы. К ним могут относиться цинк, титан.

Добавление сторонних металлов в состав смесей зависит от дальнейшего использования отливки из силумина. Смеси алюминия и других материалов можно разделить на группы в зависимости от их использования в промышленности. Например, для оборудования, работающего с большим давлением, используется высоколегированный силумин. Такой материал устойчив к перепадам температур и повышенным нагрузкам. Силумин с процентным содержанием кремния около 10–12 используется для изготовления оборудования, которое работает без серьёзных нагрузок.

Производство

В процессе развития металлургии появляются новые способы производства сплавов. Также улучшаются старые технологии. Производить силумин можно двумя способами:

  1. Первый заключается в добыче металла для шихты из руды. Однако такая смесь будет насыщена посторонними вкраплениями.
  2. Во время работы теплоэлектроцентралей остаётся зола, из которой можно делать силумин. Она смешивается с криолитом и в процессе электронизации получается сплав.

Область применения

Главные отрасли применения силумина — самолётостроение и машиностроение. Связано это с тем, что сплав алюминия с кремнием лёгкий, прочный и износоустойчивый. Для техники изготавливаются поршни, детали корпуса, цилиндры и двигатели. Часто этот сплав используют для изготовления пневматического оружия. На полках магазинов можно увидеть различную кухонную утварь из этого материала.

Слабая сторона механизмов и деталей из силумина — низкий показатель прочности. При сильном ударе металл может треснуть.

Пневматический пистолет

Как произвести ремонт изделий из силумина

Низкий показатель прочности материла обуславливает частые поломки изделий, изготовленных из силумина. После ударов на них могут появляться трещины и сколы. Чтобы привести изделие в порядок, требуется знать, как правильно провести ремонтные работы в домашних условиях. Для этого нужно соблюдать определённую последовательность:

  1. Место склейки необходимо очистить от грязи, обезжирить и просушить.
  2. Клей для алюминия развезти до требуемой консистенции, покрыть место склейки равномерным слоем.
  3. Совместить отдельные детали.

Желательно прижать место склейки грузом.

Ценообразование

Хоть алюминий и входит в 5 самых распространённых металлов на планете, его запасы постепенно сокращаются. Поэтому производителям дешевле делать изделия из сплава, нежели использовать чистый материал. На стоимость силумина влияют некоторые факторы:

  1. Чем больше процентов алюминия содержится в составе смеси, тем дороже материал будет. То же самое относится к содержанию титана.
  2. При наличии визуальных дефектов и коррозийных процессов стоимость материала снижается.

Обычно цена сплава высчитывается в зависимости от стоимости компонентов, которые входят в его состав. Вещества и их количество указывается на изделии.

Смесь алюминия и кремния становится популярнее с каждым днём. Износоустойчивость, лёгкий удельный вес, устойчивость к воздействию коррозийных процессов — ключевые преимущества, привлекающие покупателей. Однако нельзя забывать про низкую прочность этого материала. При поломке изделия из силумина его можно починить с помощью эпоксидной смолы, клея для алюминия или аргоновой сварки.

( 12 оценок, среднее 4 из 5 )

Поделиться

Эвтектические силумины

Силуминами называют группу алюминиевых сплавов с относительно большим содержанием кремния. Часто под силуминами подразумевают более узкую группу сплавов с содержанием кремния 12-13 %. Это:

  • эвтектические силумины, которые также называют обычными или нормальными силуминами.

Бывают также:

  • доэвтектические силумины (с содержанием кремния 4-10 % с добавками меди, магния и марганца),
  • изностойкие заэвтектические силумины (с содержанием кремния до 20 % с добавками меди, магния и никеля), а также
  • специальные силумины, например, цинковистый силумин.

Эвтектические силумины

Эвтектические силумины имеют содержание кремния в интервале от 10 до 13 %, умеренные прочностные свойства, но довольно высокое для литейных сплавов удлинение. Главное их преимущество перед другими литейными алюминиевыми сплавами, в том числе и другими типов силуминов — очень хорошие литейные свойства и, в первую очередь — высокая жидкотекучесть. Эти литейные сплавы очень хорошо подходят для литья тонкостенных, сложных по форме, герметичных, стойких к вибрации и ударным нагрузкам изделий.

Литье эвтектических силуминов

Из всех алюминиево-кремниевых сплавов эти сплавы, содержащие около 13 % кремния, имеют самую лучшую жидкотекучесть. Эти сплавы имеют свои технологические особенности.

В случае свободного затвердевания эти сплавы образуют плотную, колоколообразную поверхность на верхней части слитка. При этом типе затвердевания кристаллизация начинается с формирования твердой оболочки, которая затем растет вглубь отливки. У этого типа сплава имеется только два состояния – «твердое» и «жидкое». Полное затвердевание отливки происходит при эвтектической температуре около 577 С.

Модифицирование силуминов

Эти эвтектические силумины могут быть модифицированы натрием. Модификацию натрием обычно применяют при литье в песчаные формы и литье в кокиль, если к отливкам предъявляются повышенные требования к удлинению литой микроструктуры. Как правило, литейные сплавы для литья в песчаные формы и литья в кокиль всегда применяют в модифицированном химическом составе.

Влияние железа на силумины

Химическая стойкость, а также стойкость к воздействию атмосферы, в том числе, морской, повышается с повышением чистоты применяемого сплава. Поэтому в таких областях применения как пищевая промышленность или судостроение применяют только первичные алюминиевые сплавы. Удлинение литой микрострукутры в значительной степени зависит от содержания железа и других примесей. Поэтому, для того, чтобы гарантировано получать высокие прочностные характеристики отливок, применяют только первичные сплавы с минимальным содержанием железа и других примесей.

Термическая обработка силуминов

Эти сплавы не имеют способности к термическому упрочнению за счет механизма старения. Однако при литье отливок в песчаные формы и литье в кокиль из литейных сплавов с небольшим содержанием меди и магния иногда может быть достигнуто улучшение пластичности с . Это достигается путем отжига при температуре 520-530 С для образования твердого раствора легирующих элементов с последующим охлаждением в холодной воде.

Силумины в стандартах EN 1676 и EN 1706

Химический состав литейных алюминиевых сплавов задают два европейских стандарта:

  • EN 1676 — для литейных алюминиевых сплавов в чушках и
  • EN 1706 — для литейных алюминиевых сплавов в отливках.

Основные эвтектические силумины по стандартам EN 1676 и EN 1706 представлены на рисунке 1. В стандартах EN 1676 и EN 1706 и к цифровому обозначению, и к химическому обозначению сплава добавляются «приставки» EN AB- и EN AC-, соответственно. Например, для сплава 44200 это выглядит так:
EN AB-44200 и EN AC-44200;
EN AB-Al Si12(a) и EN AC Al Si12(a).

Рисунок 1 – Химический состав эвтектических силуминов
по EN 1676 и EN 1706
(для увеличения – кликнуть по картинке)

Эти стандарты разрешают очень широкий интервал главного легирующего элемента кремния — от 10,5 до 13 %. Практический интервал содержания кремния составляет от 12,5 до 13,5 %, а также слегка доэвтектический интервал от 10,5 до 11,2 %.  Важно, что сплавы из этих двух интервалов проявляют совершенно различное поведение при затвердевании. При промежуточном интервале содержания кремния от 11,5 до 12,5 % существует большой риск образования усадочной пористости. Поэтому применение сплавов в этом интервале не рекомендуется.

Эвтектические силумины в ГОСТ 1583-93

ГОСТ 1583-93 определяет требования для обоих типов алюминиевых литейных сплавов: и в чушках, и в отливках.

Все силумины в чушках имеют состав по кремнию близкий к эвтектическому – от 10 до 13 %.

По возрастанию содержания железа (и других примесей) силумины в чушках (из бывшего ГОСТ 1521-68) располагаются в следующем порядке:

  • АК12оч (СИЛ-00) – содержание железа до 0,20 %;
  • АК12пч (СИЛ-0) – содержание железа до 0,35 %;
  • АК12ч (СИЛ-1) – содержание железа до 0,50 %;
  • АК12ж (СИЛ-2) – содержание железа до 0,7 %.

Из сплавов, которые применяются и в чушках, и в отливках, к эвтектическим силуминам относится сплав АК12 (АЛ2). Допустимое содержание железа в этом сплаве зависит от типа изделия (чушка или отливка), а также метода литья. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям допустимое содержание железа должно быть не более 0,7 %, а при литье под давление – не более 1,5 %.

Свойства эвтектических силуминов

Технологические, физические и механические свойства эвтектических силуминов, а также типичные технологические параметры их литья  представлены на рисунках 2, 3, 4 и 5.

Рисунок 2 – Литейные и другие технологические свойства
эвтектических силуминов

Рисунок 3 – Физические свойства эвтектических силуминов

Рисунок 4 – Механические свойства эвтектических силуминов

Рисунок 5 – Типичные технологические параметры литья
эвтектических силуминов

Источник: Aleris International, 2014

Gale Apps - Технические трудности

Приложение, к которому вы пытаетесь получить доступ, в настоящее время недоступно. Приносим свои извинения за доставленные неудобства. Повторите попытку через несколько секунд.

Если проблемы с доступом сохраняются, обратитесь за помощью в наш отдел технической поддержки по телефону 1-800-877-4253. Еще раз спасибо, что выбрали Gale, обучающую компанию Cengage.

org.springframework.remoting.RemoteAccessException: невозможно получить доступ к удаленной службе [[email protected]]; вложенным исключением является com.zeroc.Ice.UnknownException unknown = "java. lang.IndexOutOfBoundsException: индекс 0 выходит за границы для длины 0 в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBounds(Preconditions.java:64) в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.outOfBoundsCheckIndex(Preconditions.java:70) в java.base/jdk.internal.util.Preconditions.checkIndex(Preconditions.java:248) в java.base/java.util.Objects.checkIndex(Objects.java:372) в java.base/java.util.ArrayList.get(ArrayList.java:458) в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.populateSessionProperties(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:60) в com.gale.blis.data.subscription.dao.LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.reQuery(LazyUserSessionDataLoaderStoredProcedure.java:53) в com.gale.blis.data.model.session.UserGroupEntitlementsManager.reinitializeUserGroupEntitlements(UserGroupEntitlementsManager.java:30) в com. gale.blis.data.model.session.UserGroupSessionManager.getUserGroupEntitlements(UserGroupSessionManager.java:17) в com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getProductSubscriptionCriteria(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:244) на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getSubscribedCrossSearchProductsForUser(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:71) на com.gale.blis.api.authorize.contentmodulefetchers.CrossSearchProductContentModuleFetcher.getAvailableContentModulesForProduct(CrossSearchProductContentModuleFetcher.java:52) на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.AbstractProductEntryAuthorizer.getContentModules(AbstractProductEntryAuthorizer.java:130) на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.isAuthorized(CrossSearchProductEntryAuthorizer. java:82) на com.gale.blis.api.authorize.strategy.productentry.strategy.CrossSearchProductEntryAuthorizer.authorizeProductEntry(CrossSearchProductEntryAuthorizer.java:44) на com.gale.blis.api.authorize.strategy.ProductEntryAuthorizer.authorize(ProductEntryAuthorizer.java:31) в com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody0(BLISAuthorizationServiceImpl.java:57) на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize_aroundBody1$advice(BLISAuthorizationServiceImpl.java:61) на com.gale.blis.api.BLISAuthorizationServiceImpl.authorize(BLISAuthorizationServiceImpl.java:1) в com.gale.blis.auth.AuthorizationService._iceD_authorize(AuthorizationService.java:97) в com.gale.blis.auth.AuthorizationService._iceDispatch(AuthorizationService.java:406) в com.zeroc.IceInternal.Incoming.invoke(Incoming.java:221) в com.zeroc.Ice.ConnectionI.invokeAll(ConnectionI. java:2706) на com.zeroc.Ice.ConnectionI.dispatch(ConnectionI.java:1292) в com.zeroc.Ice.ConnectionI.message(ConnectionI.java:1203) в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.run(ThreadPool.java:412) в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool.access$500(ThreadPool.java:7) в com.zeroc.IceInternal.ThreadPool$EventHandlerThread.run(ThreadPool.java:781) в java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834) " org.springframework.remoting.ice.IceClientInterceptor.convertIceAccessException(IceClientInterceptor.java:348) org.springframework.remoting.ice.IceClientInterceptor.invoke(IceClientInterceptor.java:310) org.springframework.remoting.ice.MonitoringIceProxyFactoryBean. invoke(MonitoringIceProxyFactoryBean.java:71) org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.proceed(ReflectiveMethodInvocation.java:186) org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy.invoke(JdkDynamicAopProxy.java:215) com.sun.proxy.$Proxy151.authorize(Неизвестный источник) com.gale.auth.service.BlisService.getAuthorizationResponse(BlisService.java:61) com.gale.apps.service.impl.MetadataResolverService.resolveMetadata(MetadataResolverService.java:65) com.gale.apps. controllers.DiscoveryController.resolveDocument(DiscoveryController.java:57) com.gale.apps.controllers.DocumentController.redirectToDocument(DocumentController.java:22) jdk.internal.reflect.GeneratedMethodAccessor276.invoke (неизвестный источник) java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:566) org.springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.doInvoke(InvocableHandlerMethod.java:205) org. springframework.web.method.support.InvocableHandlerMethod.invokeForRequest(InvocableHandlerMethod.java:150) org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:117) org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod (RequestMappingHandlerAdapter.java:895) org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal (RequestMappingHandlerAdapter.java:808) org.springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87) org. springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1067) org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:963) org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006) org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898) javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:626) org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.service(FrameworkServlet.java:883) javax. servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:733) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:227) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter.doFilter(WsFilter.java:53) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org. apache.catalina.filters.HttpHeaderSecurityFilter.doFilter(HttpHeaderSecurityFilter.java:126) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.web.servlet.resource.ResourceUrlEncodingFilter.doFilter(ResourceUrlEncodingFilter.java:67) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org. springframework.web.filter.RequestContextFilter.doFilterInternal (RequestContextFilter.java:100) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) com.gale.common.http.filter.SecurityHeaderFilter.doFilterInternal(SecurityHeaderFilter.java:29) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:102) org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.owasp.validation.GaleParameterValidationFilter.doFilterInternal(GaleParameterValidationFilter.java:97) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org. springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:126) org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.access$000(ErrorPageFilter.java:64) org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter$1.doFilterInternal(ErrorPageFilter.java:101) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.springframework.boot.web.servlet.support.ErrorPageFilter.doFilter(ErrorPageFilter.java:119) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.web.filter.FormContentFilter.doFilterInternal (FormContentFilter.java:93) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.boot.actuate.metrics.web.servlet.WebMvcMetricsFilter.doFilterInternal (WebMvcMetricsFilter.java:96) org. springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter.doFilterInternal (CharacterEncodingFilter.java:201) org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter.doFilter(OncePerRequestFilter.java:117) org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.internalDoFilter(ApplicationFilterChain.java:189) org. apache.catalina.core.ApplicationFilterChain.doFilter(ApplicationFilterChain.java:162) org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve.invoke(StandardWrapperValve.java:202) org.apache.catalina.core.StandardContextValve.invoke(StandardContextValve.java:97) org.apache.catalina.authenticator.AuthenticatorBase.invoke(AuthenticatorBase.java:542) org.apache.catalina.core.StandardHostValve.invoke(StandardHostValve.java:143) org.apache.catalina.valves.ErrorReportValve.invoke(ErrorReportValve.java:92) org. apache.catalina.valves.AbstractAccessLogValve.invoke(AbstractAccessLogValve.java:687) org.apache.catalina.core.StandardEngineValve.invoke(StandardEngineValve.java:78) org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter.service(CoyoteAdapter.java:357) org.apache.coyote.http11.Http11Processor.service(Http11Processor.java:374) org.apache.coyote.AbstractProcessorLight.process(AbstractProcessorLight.java:65) org.apache.coyote.AbstractProtocol$ConnectionHandler.process(AbstractProtocol.java:893) org. apache.tomcat.util.net.NioEndpoint$SocketProcessor.doRun(NioEndpoint.java:1707) org.apache.tomcat.util.net.SocketProcessorBase.run(SocketProcessorBase.java:49) java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1128) java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:628) org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61) java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834) 93$Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Академический проспект, 2/3, 634055 Томск, Россия

Поступила в редакцию: 27. 04.2015. Скачать: PDF

В настоящее время продукция из алюминиевых сплавов становится все более популярной в различных отраслях промышленности. Однако сравнительно невысокие прочностные характеристики силумина существенно ограничивают область его применения. Силумины не упрочняются термической обработкой из-за небольшой разницы в растворимости кремния при высоких и низких температурах. Поэтому модификация является важнейшим методом улучшения их механических свойств. Проведена обработка эвтектического силумина высокоинтенсивным электронным пучком в различных режимах. Проведены испытания на многоцикловую усталость для определения режима облучения, позволяющего увеличить усталостную долговечность материала более чем в 3,5 раза. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии проведены исследования структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры силумина, подвергнутого испытаниям на многоцикловую усталость до разрушения. Как показано для режима частичного оплавления поверхности облучения, процесс модификации поверхности сопровождается образованием многочисленных крупных микропор на границе пластина-матрица и микротрещин, расположенных в кремниевых пластинах. В режиме стабильного плавления формируется мультимодальная структура (зерна размером 30–50 мкм и расположенные по границам частицы кремния размером до 10 мкм), а также субзеренная структура в виде ячеек кристаллизации размеры от 100 нм до 250 нм). Выявлено, что источниками усталостных микротрещин являются кремниевые пластины микронных и субмикронных размеров, не растворяющиеся при электронно-лучевой обработке. Обсуждаются возможные причины увеличения усталостной долговечности силумина при электронно-лучевой обработке. Как показано, основными причинами увеличения усталостной долговечности силумина являются значительное увеличение критической длины трещины, коэффициента запаса прочности и уменьшение среднего расстояния между усталостными бороздками (пути трещины за цикл нагружения), образование полимодальных, многофазных, субмикро- и наноразмерная структура. Исследованы трибологические и прочностные свойства поверхности силумина после электронно-лучевой обработки и усталостных испытаний; выявлено снижение твердости, скорость изнашивания и увеличение коэффициента трения с ростом числа циклов. Обсуждаются возможные причины ухудшения трибологических и прочностных свойств поверхностных слоев силумина.

Ключевые слова: силумин, структура, усталость, электронный пучок, ячеистая кристаллизация.

PACS: 61.72.-y,61.80.Bg,62.20.me,62.20.Qp,68.37.Lp,81.40.Np,81.40.Pq,81.70.Bt


Ссылки (50)

  1. Строганов Г.Б., Ротенберг В.А., Гершман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием. М.: Металлургия, 1977.
  2. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. М.: МИСиС, 2005.
  3. Дж. М. Поат, Г. Фоти и Д. К. Якобсон, Модификация поверхности и легирование с помощью лазерных, ионных и электронных пучков (Нью-Йорк: Plenum Press: 1983). Перекрёстная ссылка
  4. А.П. Ласковнев, Ю.В. Ф. Иванов, Е.вА. Петрикова, Н.в.Н. Модификация структуры и свойств эвтектического силумина электронно-ионно-плазменной обработкой. М.: Белорусская наука. : 2013) (на русском языке).
  5. Y.Hao, B.Gao, G.F.Tu, H.Cao, S.Z.Hao, and C.Dong, Appl. Серф. наук, 258, № 6: 2052 (2012). Перекрёстная ссылка
  6. Y. Hao, B. Gao, G.F. Tu, S.W. Li, C. Dong, and Z.G. Zhang, Nucl. Инстр. Мет. физ. Рез. Б, 269: 1499 (2011). Перекрёстная ссылка
  7. К. Донг, А. Ву, С. Хао, Дж. Цзоу, З. Лю, П. Чжун, А. Чжан, Т. Сюй, Дж. Чен, Дж. Сюй, К. Лю и З. Чжоу, Серф. Пальто. Техн., 163–164: 620 (2003). Перекрёстная ссылка
  8. Ю. Хао, Б. Гао, Г. Ф. Ту, С.В. Li, S.Z.Hao, and C. Dong, Appl. Серф. наук, 257, № 9: 3913 (2011). Перекрёстная ссылка
  9. S. Hao, P. Wu, J. Zou, T. Grosdidier и C. Dong, Appl. Серф. наук, 253, № 12: 5349 (2007). Перекрёстная ссылка
  10. Q.F.Guan, H.Zou, G.T.Zou, A.M.Wu, S.Z.Hao, J.X.Zou, Y.Qin, C.Ding, and Q.Y.Zhang, Surf. Пальто. Техн., 196, № 1–3: 145 (2005). Перекрёстная ссылка
  11. Ю.В. Иванов Ф., Коваль Н.Н. Низкоэнергетические электронные пучки субмиллисекундной длительности: получение и некоторые аспекты применения в области материаловедения // Структура и свойства перспективных материалов. Свойства перспективных материалов. Томск: Изд-во НТЛ: 2007.
  12. В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Воробьев С. В., Коновалов С. В., Усталость сталей, модифицированных высокоинтенсивными электронными пучками (Кембридж: Cambridge International Science Publishing Ltd: 2015).
  13. В.В. Сизов, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Воробьев С.В., Коновалов С.В. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 55, № 10: 56 (2012).
  14. В.В. Сизов, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Воробьев С.В., Коновалов С.В. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 55, № 6: 35 (2012).
  15. В.В. Сизов, В.Е. Громов, Ю.В. Фонд Ф. Иванова, С. В. Воробьева и С. В. Коновалова. Пробл. Современного Материаловедения, 9, № 2: 136 (2012).
  16. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Сизов В.В., Воробьев С.В., Базайкин В.И. // Пробл. Черн. Металлургия и Материаловедение, № 1: 66 (2012).
  17. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Сизов В.В., Воробьев С.В., Софрошенков А.Ф. // Фунд. Пробл. Современного Материаловедения, 8, № 4: 131 (2011).
  18. С.В. Воробьев, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Сизов В.В., Софрошенков А.Ф. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 55, № 4: 151 (2012).
  19. В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Сизов В.В., Воробьев С.В., Коновалов С.В. // Поверхность. Рентгеновские, Синхротронные и нейтронные исследования, № 1: 99 (2013).
  20. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Сизов В.В., Воробьев С.В., Коновалов С.В. // Физ. Мезомеханика, 16, № 1: 85 (2013).
  21. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Сизов В.В., Воробьев С.В., Коновалов С.В. // Материаловедение. 2013. № 4.
  22. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Бессонов Д.А., Воробьев С.В., Тересов А.Д., Коваль Н.Н., Коновалов С.В. // Фонд. Пробл. Современного Материаловедения, 8, № 3: 28 (2011).
  23. Ю.В. Ф. Иванов, В.Е. Громов, С.В. Воробьев, Д.А. Бессонов, Ю.В. Колубаева Ю.А., Коновалов С.В. // Физ. Мезомеханика, 14, № 6: 111 (2011).
  24. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Бессонов Д.А., Воробьев С.В., Коновалов С.В. Деформация и разрушение материалов. 2011. № 12. С. 19.
  25. Д.А. Бессонов, С.В. Воробьев, Ю.В. Ф. Иванов, Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 54, № 10: 48 (2011).
  26. С.В. Воробьев, Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Бессонов Д.А., Коваль Н.Н., Тересов А.Д. // Физика и химия обработки материалов. Вып. 4. С. 9.7 (2012) (на русском языке).
  27. Д.А. Бессонов, Ю.В. Ф. Иванов, В.Е. Громов, Ю.А. Ф. Иванов, В.Я. Целлермаер, Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 55, № 2: 44 (2012).
  28. Д.А. Бессонов, С.В. Воробьев, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Наноинжен-ерия, № 3: 20 (2013).
  29. В.Е. Громов, В.А. Гришунин, Ю.В. Иванов Ф., Коновалов С.В. // Пробл. Черн. Металлургии и материаловедения, № 3: 23 (2012).
  30. В.Е. Громов, В.А. Гришунин, Ю.В. Иванов Ф., Коновалов С.В. // Пробл. Черн. Металлургии и материаловедения, № 4: 49 (2012).
  31. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Гришунин В.А., Тересов А.Д., Коновалов С.В. // Физ. Мезомеханика, 16, № 2: 47 (2013).
  32. В.А. Гришунин, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Волков К.В., Коновалов С.В. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 56, № 11: 58 (2013).
  33. В.А. Гришунин, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Юрьев А.Б., Воробьев С.В. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 56, № 2: 51 (2013).
  34. Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Гришунин В.А., Коновалов С.В. // Вопросы материаловедения. 2013. № 1(73): 20.
  35. В.А. Гришунин, Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Тересов А.Д., Коновалов С.В. Перспективные материалы. 2013. № 6. С. 75.
  36. В.А. Гришунин, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Тересов А.Д., Коновалов С.В. // Поверхность. Рентгеновские, Синхротронные и нейтронные исследования, № 10: 82 (2013).
  37. В.Е. Громов, В.А. Гришунин, С.В. Райков, Ю.В. Иванов Ф., Коновалов С.В. Деформация и разрушение материалов. 2013. № 6. С. 37.
  38. В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Гришунин В. А., Райков С. В., Коновалов С. В. // Усп. Физ. Мет., 14, № 1: 67 (2013). Перекрёстная ссылка
  39. В.А. Гришунин, В.Е. Громов, Ю.В. Ф. Иванов и Ю.А. Денисова А. Электронно-пучковая модификация структуры и свойств стали. Новокузнецк: Изд-во «Полиграфист», 2012.
  40. К.В. Волков, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Гришунин В.А. Повышение усталостной выносливости рельсовой стали электронно-пучковой обработкой. Новокузнецк: Изд-во «Интер-Кузбасс», 2013.
  41. Ю.В. Иванов Ф., Алсараева К.В., Громов В.Е., Петрикова Е.А., Тересов А.Д., Ткаченко А.В. // Фунд. Пробл. Современного Материаловедения, 11, № 3: 281 (2014).
  42. О.В. Соснин, В.Е. Громов, Е.В. Козлов, Ю.В. Иванов Ф. Усталость сталей при импульсном токовом воздействии. Новокузнецк: Изд-во СибГИУ, 2004.
  43. Иванова В.С., Шанявский А.А., Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Усталостный отказ] (Челябинск: Металлургия: 1988) (на русском языке).
  44. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука, 2002.
  45. Кочанда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1976. (Русский перевод).
  46. О.В. Соснин, Ю.В. Иванов Ю.Ф., Целлермаер В.В., Лычагин Д.В., Громов В.Е., Козлов Е.В. // Физ. Мезомеханика, 6, № 3: 91 (2003).
  47. О.В. Соснин, Ю.В. Иванов Ф., Громов В.Е., Козлов Е.В., Целлермаер В.В. // Изв. ВУЗов. Черн. Металлургия, 46, № 12: 27 (2003).
  48. Фрактография и Атлас фрактограмм (Под ред. Дж. А. Феллоуза) (М.: Металлургия, 1982) (рус. пер.).
  49. Энгеле Л., Клингеле Х., Растровая электронная микроскопия. Сканирующая электронная микроскопия разрушения пластмасс (Москва: Металлургия, 19).86) (русский перевод).
  50. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991.

Цитируется по (2)

  1. Курыляк В.В., Химичева Г.И. Усп. Физ. Встретились. 18 , 155 (2017).
  2. В.Е. Кормышев, В.Е. Громов, Ю.В. Иванов Ф., Коновалов С.

    Learn more