Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Теоретические основы управления процессом формирования химической микронеоднородности литейных сплавов для повышения их свойств Соболев, Владимир Федорович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Соболев, Владимир Федорович. Теоретические основы управления процессом формирования химической микронеоднородности литейных сплавов для повышения их свойств : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.16.04 / Ленингр. политехн. ин-т им. М. И. Калинина.- Ленинград, 1990.- 31 с.: ил. РГБ ОД, 9 90-6/278-1

Введение к работе

АктУальнооть проблеми. В *ОоНовных направлениях экономического и социального развития ССОР на 1986-1990 годы и на период да 2000 года" предусмотрено "поднять аффекіивгіоста использования реоуроов и снизить-энерго- и материалоемкость производства..., снизить в двенадцатой пятилетке удельную металлоемкость машин и оборудования на 12-18..., улучшить качество конструкционных материалов...".

Выполнение -этих важнейших народнохозяйственных задач неразрывно связано.с улучшением свойотв сплавов* так как именно*от них зависят качество отливок и технико-экономические показатели литейного производства.

Известно, что свойства сплавов определяются' в первую очередь характером rf степенью их микронеоднородноояи. В зависимости от этих показателей характеристики сплавов устойчиво сохраняются на воем пути их производства* обработки и использования. С химической микронеоднородн'остью связаны и такие отрицательные характеристики отливок, как склонность к хрупкому разрушению, горяче-ломкость, пористость и др. Устранение указанных явлений и улучшение качества отливок немыслима без познания- природы и разработки эффективных путей управлений химической мякронеоднород-ноотью.

Анализ современного состояния проблемы показывает, что, несмотря па большое количество исследований в этом направлении, имеются еще- оерьезные трудности на пути понимания причин, обус-' ловливаювдх химическую микронеоднородность .в литейных оплавах. В частности, практически нет работ, посвященных анализу общих закономерностей" процессов формирования химической -микронеоднород-нострг в сплавах о.различным типом диаграмм состояния, т.е. с различным типом взаимодействия компонентов.

Свойотва' литейных сплавов определяются, главным образом .комбинацией' основных легирующих элементов и примесей,- Повышение уровня требований й свойствам' сплавов приводит к усложнению составов, а' это-,в свою очередь,усиливает химическую микрокеоднород-ность и отрицательные явления, связанные с ней. В условиях постоянно возрастающих требований к качеству отливок и снижению их

металлоемкости, решение поставленной проблемы приобретает практическую значимость и представляет дальнейшее научное развитее теории формирования отливки.

Теоретическому обобщению и решению крупной научной проблеми - химической микронеоднородности литейных сплавов, - имеющей важное народнохозяйственное значение, посвящена настоящая работа.

Основные разделы работы выполнены ооглаоно тематике важнейших работ Совета Министров и Академии наук БССР, выполняемых по программе "Пятилетнего плана важнейших НИР в области естественных, технических и общественных наук'по'Белорусской ССР на 1981-1985 гг. (программа "Сплав 2.36" - п.127, № Гос.регистрации 81028460) и 1986-1990 гг. (программа "Материал 28" - п.178, й Гоо.регистрации 01860053050). . ."

Цель и задачи исследования. Цель работы - создание теоретических основ.управленій процессом формирования химической микронеоднородности литейных сплавов и разработка на втой основа путей улучшения их свойств.

Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:

экспериментально и теоретически установить основные закономерности распределения элементов в структуре сплава и-сформулировать механизм процесса формирования химической микронеоднород-ности в сплавах с различным типом межатомного взаимодействия;

разработать на базе учета межатомного взаимодействия'теоретические основы математического моделирования химической микронеоднородности, механичеоких, литейных свойств сплавов, построить математические модели перечисленных свойств и экспериментально их проверить;

разработать на основе полученных закономерностей пути улучшения свойств литс(:ных сплавов,

Научная новизна. Проведено теоретическое обобщение экспериментальных и аналитических данных по распределению.элементов в структуре литейных сплавов, позволившее выявить ряд новых аспектов в формировании химической микронеоднородности и сформулировать пути управления ею.

Впервые для исследования процесса формирования химической

микронеодкородности литейных сготвов в дополнение к традиционному подходу, основанному на использования параметров диаграмм состояния, предложен Подход, основанный па,использовании физико-химических характеристик и параметров электронного строєній компонентов сплава. Экспериментально (микрорентгеноспектральный анализ) и теоретически (статистическое моделирование) получен ряд результатов, свидетельствующий о взаимосвязи межатомного взаимодействия компонентов сплава и характера химической микронеоднородности.

Показано, что для оценки степени межатомного взаимодействия компонентов сплава можно использовать их физйко-химйчеокпе характеристики, зависящие от энергии связи, и параметры их электронного строения. Предложена новая концепция образования химической микронеоднородности в литейных сплавах с различным типом диаграмм состояния, основанная на сравнительном анализе параметров электронного строения компонентов и их межатомном взаимодействии.

Установлены общие причины образования химической микронеод-нородности в равновесных и реальных условиях кристаллизации.

На основе сравнительного анализа Параметров электронного строения компонентов алюминиевых сплавов (АКШ2) й литых быстрорежущих сталей (Р6М5, P6M5KS) сформулирогана новая концепция выбора модификаторов первого рода и эвтектики для литейных сплавов.

В результате анализа электронного строения компонентов в алюминиевых и железоуглеродистых сплавах дано объяснение модифицирующему влиянию Зс , CY , Сь , М' , Мп на строение /3 -фазы в алюминиевых сплавах и СУ, fl/ на эвтектику литой. быотрпрежу-щей стали.

Разработаны теоретические основы математического моделирования химической млкронеоднороднооти и свойств литейных сплавов. Впервые на основе статистического моделирования показана взаимосвязь ряда литейных свойств (жидкотекучесть, усадка, пористость) сплавов и физико-химических характеристик их компонентов (температура плавления и кипения, энергия связи). С помощью метода математического моделирования показана взаимосвязь жидкого и твердого состояний сплавов, что лодтйервдает известное явление наследственности в'литейных сплавах.

Практическая ценность работы состоит в том, что применение полученных теоретических разработок позволило установить пути управления свойствами сплавов, осуществляя 'выбор модификаторов и 'легирующих элементов на основе учета их межатомного взаимодействия с компонентами сплава, а также оптимизируя' оо'став сплава с учетом технологии изготовления отливки,

Предложена схема для системного анализа химической микроне-однороднооти компонентов, которая может быть использована для развития идей отруктурообраз.овапия в литейных сплавах.

Выделены оиатемы физцко-хишческих характеристик элементов для литейных.(жидкотекуч^сть, усадка, пористооть) и механических свойств сплавов, которые позволяют отроить адекватные математические модели для оценки овойртв литейных сплавов и оптимизации их оостава.

Полученные модели механических и литейных свойств алюминиевых, железоуглеродистых сплавов, могут быть использованы для оценки влияния различных элементов на их овойства при разработке новых литейных оплавов.

На основании полученных результатов разработаны практичео- , кие рекомендации по улучшению литейных (кидкотекучесть) и меха- нических (предел прочности) промышленных сплавов типа АК5М2 и эксплуатационных (ударная вязкость, твердооть, теплоотайкость) свойств литых быстрорежущих сталей типа РШ5, P6JJ5K5'. Новизна технических разработок подтверждена 17 авторскими свидетельствами и 3 положительными решениями. За разработку-литых.быстрорежущих сталей автор награжден Дипломом первой отепени ВДНХ БССР, Ряд выполненных разработок прошел широкую опытно-промышленную проверку и внедрен на Mhhqkom станкостроительном заводе им.С.М.Кирова, Чаренцаванском заводе '"Центродйт", Оршаноком инструментальном завода,' АлтаЙаком тракторном заводе и ряде других заводов страны о годовым экономическим эффектом овыше 300 тыо.руб. Ряд результатов работы использован, автором в лекциях для студентов специальности 1203 "Теория формирования отливки", "Специальные методы литья", а также' "САПР" и "ЭВМ з литейном производстве'.'

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждались на всесоюзных, зональных и республиканских научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях: на "Четвертой

Всесоюзной научной конференции по ХТО металлов .и оплавов'ЧНинок,
1981); "Втором Всесоюзном научно-техническом съезде литейщиков"
(Ленинград, І983);. "Шестом Всесоюзном совещании по взаимодейст
вию между дислокациями и атомами примесей и свойствами сплавов"
(Тула, 1984); на конференциях'"Наследственность ь литих сплавах"
(Куйбышев,- 1987), "Повышение эффективности литейного производст
ва" (Ленинград, 1988), "Прогрессивные технологические процессы
литейного производства, термической, химико-термической обработ
ки, кузнечно-ійтамііового производства. Повышение надежности инст
румента и Технологической оснастки" (Владимир, 1983),. "Совершен
ствование технологических'процессов и повышения качества отливок
из чугуна и цветных сплавов" (Андропов, 1984), "Повышение произ
водительности труда, экономия материальных и энергетических ре
сурсов в литейном производстве" (Барнаул, 1986), "Применение ЭМ
для разработки технологических процессов литья, проектирования
оснастки и анализа качества отливок" (Андропов, 1987), "Пути со
вершенствования литейных процессов и повышения качества литья в
республике" (Каунао, 1978), "Прогрессивные методы изготовления
Технологической оснастки" (Pitta, І979), "Применение электронной
микроскопии в науки и технике" (Минск, 1980), "Повышение стойко
сти инструментальной и'технологической оснастки" (-Минск,- I960),
"Прогрессивная технология и современное оборудование литейного
пройз'водотва" (Могилев, І98І), "Пути повышения эффективности ис
пользования инструментальных материалов" (Минск, Ґ983), "Приме
нение Малоотходной технологий изготовления отливок из черных й
цветных металлов-для энергонасыщенных тракторов" (Чебоксары, 1981),
"Пути интенсификации технического перевооружения литейного произ
водства и задачи повышения качества и снижения.металлоемкости"
(Ташкент, 1984), "Механизация и повышение эффективности .техноло
гических процессов производства отливок металлургического обору
дования" (Днепропетровск, 1986), "Повышение эффективности литей
ного производства в ІЗ-ft Гштилеїке'1 (Ленинград, 1989), а Т&ето
на ежегодных- научных конференциях профессорско-преподавательско
го состава белорусского политехнического института (Минск, 1978-
1989 гг.), :

Научные результаты апробировались при опытно-промишленннх : испытаниях провоженных научно-технических решении и выполнении хоздоговоров. .


а

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 53 работы, получено 17 авторских свидетельств и три положительных решения на изобретения, во ВІГГИЦ зарегистрировано' 6 отчетов по хоздоговорным ПИР, выполненным под научным руководством и при непосредственном участии автора.

Структура и объем работы. Диссертация аостоит из.введения, семи глав, общих выводов, списка литературы из 224 наименований и приложения. Работа изложена на 26? страницах машинописного текста и содержит 150 рисунков, 65 таблиц.