Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву

Анотація

Авторами роботи на прозорому органічному сплаві камфену та алюмінієвому сплаві АД31 досліджено формування структури та властивостей литих заготовок залежно від умов їхньої кристалізації, у тому числі під зовнішніми фізичними впливами. Показано, що формування структур всіх заготовок відбувається за однаковими схемами, незалежно від типу сплаву та умов кристалізації. Встановлено, що в контрольних заготовках (тобто без зовнішнього впливу) кристалізація відбувається, в основному, за схемою послідовного тверднення, про що однозначно свідчать їх макроструктури, які складаються лише з зон стовпчастих кристалів. При формуванні дослідних заготовок (тобто під вібраційним впливом) відбувається суттєва зміна умов їхньої кристалізації, що призводить до змішаної схеми їх тверднення. Візуальним спостереженням за формуванням дослідних заготовок зі сплаву камфена та з аналізу макроструктур заготовок з алюмінієвого сплаву АД31 встановлено, що в початковий момент у таких заготовках йде зародження та зростання тільки стовпчастих кристалів, тобто відбувається послідовне їх тверднення. З досягненням стовпчастими кристалами певних розмірів (довжин) відбувається їх часткове руйнування під впливом згинальних тисків пружних хвиль, а уламки кристалів за рахунок вібраційного перемішування рівномірно розподіляються по перерізу розплаву, що твердне. При цьому за рахунок появи переохолоджених мікрооб'ємів розплаву навколо кожного уламка кристала відбувається прискорене охолодження рідкої серцевини заготовок, що залишилася, забезпечуючи в подальшому об'ємне їх тверднення. В результаті таких ефектів вібраційного впливу на формування заготовок відбувається зниження їх структурної неоднорідності та суттєве підвищення дисперсності литого зерна. Закономірним наслідком таких змін у структурах дослідних заготовок є підвищення фізико-механічних властивостей литого металу з одночасним зниженням їхньої анізотропії по зонах.