Влияние Si на структуру и свойства Al.

Кремний нерастворим в Al при комнатной температуре. Кристаллы вторичного кремния снижают пластичность, коррозионную стойкость и задают неблагоприятный темп кристаллизации. Темп кристаллизации – количество закристаллизовавшегося металла в 1-у времени. Количество кремния в 1% уже достаточно для создания неблагоприятного темпа кристаллизации, когда на половине температурного интервала кристаллизации сплав находится в твердом состоянии. Количества жидкости недостаточно для «залечивания» образующихся микротрещин. Охлаждаясь сплав дает усадку. Резко ухудшается жидкотекучесть, повышается склонность к образованию горячих трещин (при 1% Si трещина 200 мм).

Влияние Fe на структуру и свойства Al.

Железо нерастворимо в Al. Поэтому в структуре при любом % Fe преимущественно будут интерметаллиды. В данной ДС перитектическое превращение протекает очень медленно и в реальных условиях в структуре перитектики нет. 1% Fe – Al+(Al + FeAl₃)э. Частицы FeAl₃ обладают повышенной твердостью и кристаллизуется в неблагоприятную форму – игольчатую, что является надрезом на мягкой матрице Al. Частицы FeAl₃ препятствуют движению дислокаций, что снижает пластичность. Также эта фаза снижает коррозионную стойкость. Не смотря на то что железо повышает прочность Al, его содержание ограничивают 1%.

Влияние Fe и Si на структуру и свойства Al.

Интерметаллиды α (AlFeSi) и β (AlFeSi) не участвуют в ТО, т.к. нерастворимы (растворимость интерметаллида определяется растворимостью наименее растворимого элемента, входящего в его состав). Технический Al при пониженных содержаниях Fe и Si имеет сложный фазовый состав, с повышенным содержанием хрупких интерметаллидов, кристаллизующихся в неблагоприятной форме. По данной ДС можно определить сплавы имеющие низкие литейные и коррозионные свойства, как правило, это сплавы в которых протекает подряд несколько 4-х-фазных превращения.

Классификация Al-сплавов.

1) Литейные сплавы

А) Упрочняемые ТО

Б) Не упрочняемые ТО

2) Деформируемые сплавы

А) Упрочняемые ТО

Б) Не упрочняемые ТО

Многокомпонентные силумины структура и свойства.

Al-Si-Mg (многокомпонентные силумины, литейные). Mg растворим в Al что дает возможность появлению вторичных кристаллов, что в свою очередь увеличивает ряд свойств силуминов. Яркий пример сплав АЛ4 (АК9), АЛ9 (АК7). Структура АЛ4: α^I+(α+Si)э+(Mg₂Si)^II. Но в реальности дифф. процессы протекают медленнее и фигуративная точка сплава смещается и попадает на тройную эвтектику: α^I+(α+Si)э+(α+Si+Mg₂Si)э+(Mg₂Si)^II. Сплав АЛ9 имеет меньшее количество двойной эвтектики. АЛ9 не подвержен ТУ. Он имеет низкую пластичность и коррозионную стойкость из-за наличия Fe, а именно фазы α (AlFeSi).

С целью повышения прочностных свойств придумали сплав АЛ9-1. Отличие от АЛ9 – наличие 0,15% Ti и 0,3% Fe. Это позволило повысить прочность на 30%, а относительное удлинение в 2 раза в сравнении с АЛ9.

ТО многокомпонентных силуминов включает: 1) закалку 535±5°С, 2) искусственное старение 175°С (АЛ4), 200-300°С (АЛ9).

Структура и свойства силуминов.

Al-Si-Fe (силумины, литейные). Из-за присутствия примесей железа имеют сложный фаз. состав (присутствуют интерметаллиды α (AlFeSi) и β (AlFeSi), FeAl3). Силумины имеют узкий температурный интервал кристаллизации, повышенную жидкотекучесть. Пример, АЛ2 (АК12). Содержание ЛЭ: 10-13% Si, 0.5-1.5% Fe. Такое колебание концентраций позволяет получить различные свойства у сплава в пределах одной марки, что обусловлено различными типами микроструктур. Наиболее благоприятными свойствами обладает сплав с 10% Si, 0.5% Fe. Наличие грубой эвтектики понижает пластичность и коррозионную стойкость. Такие силумины назыв. сырыми.

Способы улучшения свойств силуминов.

1) Добавление в силумины 0,5-0,8% Mn преобразует кристаллы фазы β (AlFeSi) имеющую неблагоприятную форму в компактные кристаллы фазы β (AlFeSiMn), что повышает пластичность и коррозионную стойкость.

2) Модифицирование (измельчение структуры и облагораживание сплава)А) Обработка солями NaCl и KCl при помощи флюсов. 1000 доли % Na понижают эвтектику ДС Al-Si, увеличивает склонность к переохлаждению. Структура эвтектики измельчается. Сплавы заэвтектические кристаллизуются как доэктектические и тем самым пропадают неблагоприятные β-первичные и появляются округлые α-первичные.Б) Увеличение скорости кристаллизации ведет к измельчению структуры. При охлаждении сплава используются металлические или водоохлаждающие изложницы, что ведет к увеличению числа зародышей, степени переохлаждения и соответственно измельчению структуры.

В) Введение дополнительных центров кристаллизации Ti и Zr, что приводит к измельчению структуры. Эти 2 металла образую тугоплавкие интерметаллиды Ti₃Al и Zr₃Al, нерастворимых при температуре литья.