Литейные сплавы

Для изготовления отливок используются алюминиевые литейные сплавы. Они описаны в ГОСТ 1583-93: известно процентное содержание основных компонентов и примесей, механические свойства. Теоретически, конструктор выбирает наиболее подходящий для его изделия сплав, проводит расчеты и получает отливку с заданными механическими свойствами.

Производство сплавов – относительно простой, но трудоемкий процесс. В расплав алюминия вводятся лигатуры, содержащие определенное количество основных компонентов. Кроме того, вводятся флюсы, убирающие примеси. Затем сплав разливается в изложницы и получаются алюминиевая чушка. Литейные заводы зачастую готовят редкие сплавы непосредственно перед заливкой и сразу делают из них отливки.

Многие сплавы делают из “вторичного” алюминия, попросту – лома. При помощи флюса металл очищают от примесей, с тем чтобы он по химическому составу попадал в ограничения по содержанию примесей и основных компонентов. Затем в получившийся расплав добавляют лигатуры, так, чтобы довести содержание основных компонентов до требуемого уровня. Таким способом можно получить ряд сплавов, выпускаемых в больших объемах. Стоимость вторичных сплавов невысока, они подходят для большинства отливок.

Наиболее распростанены сплавы АК5М2, АК9, АК7, АК12. Часто используются также их модификации, такие как АК9ч, АК7ч, АК12пч – в них содержится меньше примесей. В соответствии с ГОСТом, все эти сплавы могут использоваться для изготовления изделий пищевого назначения. Иногда их так и называют – пищевой алюминий.

Некоторую путаницу вносит “старое” обозначение сплавов. Ранее наименование сплавов определял ГОСТ 1583-89, а до него – ГОСТ 1583-73, ГОСТ 2685-75, ГОСТ 1521-76. Так, сплав АК7 ранее назывался АЛ9В, АК7ч раньше носил название АЛ9, АК9ч ранее обозначался АЛ4. Сплавы АК12 носили название “силумины” и обозначались АК12(СИЛ), АК12пч(СИЛ-0) и т.д. В чертежах часто можно встретить старое обозначение сплава. Некоторые сплавы больше не выпускают, и им приходится искать замену.

Иногда в чертеже указан сплав Д16, АМГ6 или другой деформируемый сплав. Эти сплавы обладают очень хорошими характеристиками по прочности и герметичности, но литье из деформируемых сплавов практически невозможно. В каждом случае конструктору приходится искать замену сплаву, учитывая допустимые твердость и временное сопротивление разрыву. ГОСТ 1583-93 определяет основные свойства литейных сплавов, в том числе после термической обработки. Часто деформируемый сплав удается заменить на литейный, такой как АК7ч.

Редкие сплавы, такие как АМ5 (АЛ19), найти сложнее. Высокопрочные сплавы, такие как АК8М3ч (ВАЛ8), АМ4,5Кд (ВАЛ10) стоят в 6-10 раз дороже силуминов. У компании Алюмлит есть возможность изготовления таких сплавов. Литье из них связано с определенными трудностями, оснастка для высокопрочных сплавов не подходит для литья из силуминов из-за разной усадки и существенных различий в организации литниковой системы.

Из сплава ВАЛ10 мы изготавливаем отливки с повышенными требованиями к прочности.

Пищевые отливки мы делаем из сплава АК12пч. Для большинства других отливок мы используем сплав АК7ч. Он обладает хорошими литейными свойствами и при этом не подвержен коррозии. Из этого сплава мы изготавливаем машиностроительные отливки, элементы водной техники и другие отливки, для которых марка сплава не важна.

Компания Алюмлит работает с рядом проверенных поставщиков алюминиевой чушки. Сплавы проходят входной контроль, в случае необходимости мы предоставляем сертификат производителя сплава или проводим дополнительный химический анализ состава сплава.

Посмотрите отливки из алюминиевых сплавов, которые мы выпускаем.

Чтобы узнать больше, звоните +7 (495) 789-01-90

ОАО «Сарапульский электрогенераторный завод»

Технологические возможности литейного комплекса АО «СЭГЗ»

1. Литье в холодно твердеющие смеси

210 т./(44,5 т.)

Масса: 5-400 кг.

Габариты до: 800x800x800

Производственное оборудование:

– Линия изготовления форм и заливки «FMS» (Англия)

Получаемые сплавы:

-стали 09Х16Н4БЛ, 14Х17Н2Л, 16ХГТЛ, 35ХГСЛ, 10Л, 45Л

-чугун СЧ20, ЧН2X

-алюминиевые сплавы АК7ч, АК9ч, АК5М, АК9М2

-медные сплавы БрА9ЖЗЛ, Лц16К4, Бр10ЖЗМц2Л

2. Центробежное литье

66 т./(123,4 т.)

Масса: 12-36 кг.

Габариты до: 400x210x110

Производственное оборудование:

– Горизонтальная и вертикальная центробежные машины

Получаемые сплавы:

– алюминиевые сплавы АК7ч, АК9ч, АК5м, АК9М2

– медные сплавы БрА9ЖЗЛ, Бр010Ф1, Бр10ЖЗМц2Л

3. Литье по газифицируемым моделям

220 т./(30 т.)

Масса: 0,1-100 кг.

Габариты до:

мин. d 30×50

макс. d 600×700

Получаемые сплавы:

-чугун СЧ20, ЧН2X.

4. Литье по выплавляемым моделям

8 т./(13 т.)

Масса: 0,015-6 кг.

Габариты до: d 250×60

Получаемые сплавы:

– стали 09Х16Н4БЛ, 14Х17Н2Л, 16ХГТЛ, 35ХГСЛ, 10Л, 45Л

– чугун СЧ20

– медные сплавы БрА9ЖЗЛ, Лц16К4, Бр10ЖЗМц2Л

-магнитные сплавы ЮНДК, ЮНД4

5. Литье под давлением

221 т./(180 т.)

Масса: 0,03-8,9 кг.

Габариты до: 400x400x200

Получаемые сплавы:

– алюминиевые сплавы АК7ч, АК9ч, АК5М, АК9М2

– цинковый сплав ЦАМ4-1

6. Литье под низким давлением

88 т./(20 т.)

Масса: 3-15 кг.

Габариты до: 400x400x400

Производственное оборудование:

– Литейная машина «KURTZ» (Германия)

Получаемые сплавы:

– алюминиевые сплавы АК7ч, АК9ч, АК5М, АК9М2

7. Литье в кокиль

387 т./(167 т.)

Масса: 0,1-20 кг.

Габариты до: 300x300x500

Производственное оборудование:

– Кокильные столы CA800, CA1500 фирмы «UTAS» (Италия)

Получаемые сплавы:

– алюминиевые сплавы АК7ч, АК9ч, АК5М, АК9М2

– медные сплавы Бр010Ф1

Изменение структуры сплава АК9ч. , полученного селективным лазерным спеканием, в процессе термической обработки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.715

Д.К. Рябов1, Д.В. Зайцев1, Н.В. Дынин1, А.О. Иванова1

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ СПЛАВА АК9ч., ПОЛУЧЕННОГО СЕЛЕКТИВНЫМ ЛАЗЕРНЫМ СПЕКАНИЕМ, В ПРОЦЕССЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-9-3 -3

Развитие технологий 3D-ne4amu позволило обеспечить получение заготовок и деталей с использованием металлических порошков, в том числе и из алюминиевых сплавов. Данные технологии позволяют получать сложноконтурные изделия при высокой мате-риалоэффективности процесса. Рем не менее высокие скорости кристаллизации в процессе селективного лазерного спекания или синтеза приводят к получению структур, которые не являются типичными для классических технологий литья. Представлены результаты исследования изменения микроструктуры материала АК9ч. в процессе различных видов термической обработки (отжиг, закалка), результаты оптической микроскопии, а также ПЭМ исследования.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 10.3. «Рехнологии атомизации для получения мелкодисперсных высококачественных порошков сплавов на различной основе для аддитивных технологий и порошков припоев для пайки» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») [1].

Ключевые слова: сплав АК9ч., селективное лазерное спекание, термическая обработка, аддитивные технологии.

Development of 3D-printing technologies made it possible to prepare half-finished product and components from metal powders including those from aluminum alloys. These technologies allow procuring complex products with high improved material efficiency. However the high crystallization speed during selective laser sintering causes manufacture of structures that are not typical for classical casting technologies. The research results of the microstructure changes of AK9ch material during various kinds of heat treatment (annealing, solution treatment), the results of the optical microscopy and TEM studies are introduced.

The work is carried out under the realization of integrated research area 10.3. «Technologies of atomization for producing high quality metallic powders for additive manufacturing and powders for brazing» («The strategic directions of development of materials and technologies for their processing for the period till 2030») [1].

Keywords: AK9ch alloy, SLM, heat treatment, additive manufacturing.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal state unitary enterprise «All-Russian scientific research institute of aviation materials» State research center of the Russian Federation]; e-mail: [email protected]

Введение

В настоящее время аддитивные технологии являются одними из самых перспективных способов получения деталей и заготовок из различных конструкционных материалов. Их внедрение в технологический процесс позволяет не только сократить затраты, связанные с низким коэффициентом использования материала при традиционном металлургическом переделе, но и существенно повысить выход годного при изготовлении сложноконтурных элементов [2-4]. Исследования материала, синтезированного из

сплава АК9ч. показывают, что по уровню механических характеристик он не уступает материалу, полученному литьем с последующей упрочняющей термической обработкой [5]. Это обстоятельство позволяет рассматривать данные технологии в качестве потенциальной замены технологий литья для ряда элементов. Мировые научные исследования показали принципиальную возможность изготовления разных деталей из металлических порошков различных сплавов [6-9]. Кроме того, некоторые двигателестрои-тельные корпорации применяют в двигателях детали, полученные с использованием технологий SD-печати.

Алюминиевые сплавы являются основным конструкционным материалом для изделий авиационной техники и транспортного машиностроения [10, 11], при этом для ряда агрегатов требуется применение сложных разнотолщинных отливок, которые затруднительно получить традиционными способами литья.

В настоящее время производителями оборудования для технологий селективного лазерного спекания или синтеза (СЛС) предлагается ряд композиций алюминиевых сплавов на основе традиционных систем легирования. Большой популярностью пользуются порошки марки AlSi10Mg, представляющие собой классический силумин с малой добавкой магния [8, 12, 13]. Так, имеющиеся технологии позволяют получать алюминиевые порошки для аддитивных технологий различными способами, при этом от качества исходных компонентов во многом зависят окончательные свойства деталей. Большинство алюминиевых сплавов являются термически упрочняемыми [14], т. е. для достижения определенного комплекса служебных характеристик необходимо проведение операции упрочняющей термической обработки, в процессе которой формируются ультрадисперсные частицы упрочняющих фаз. Отличительной особенностью технологии СЛС являются повышенные скорости охлаждения в сравнении с традиционным металлургическим переделом, что позволяет формировать неравновесную структуру, поэтому для понимания процессов фазовых превращений в синтезированном материале важно изучить эволюцию структуры в ходе термической обработки. Например, для порошка AlSi10Mg зарубежные изготовители рекомендуют применение отжига, так как при этом получают высокие показатели пластичности при удовлетворительной прочности [15-17].

Материалы и методы

Для проведения исследований использовали заготовки размером 20*20*20 мм, изготовленные из порошка с применением технологии СЛС. Порошок для данной технологии получен в условиях ФГУП «ВИАМ» из литых заготовок алюминиевого сплава АК9ч. с использованием газовой атомизации в среде аргона.

Состав порошка удовлетворяет требованиям ГОСТ: содержание кремния составило 8,8% (по массе), содержание магния 0,18% (по массе). Для получения компактных образцов использовали порошок с гранулометрическим составом 20-40 мкм. Синтез проводили на установке EOS М290 (максимальная мощность лазера 400 Вт). Термическую обработку проводили в печах с принудительной циркуляцией воздуха, закалку осуществляли в холодной воде. В качестве режимов термической обработки выбраны отжиги с регламентированным охлаждением с температуры выдержки, а также закалка по стандартному режиму (как для литого сплава АК9ч.). Исследовали три режима отжига при температурах 200-300°С, продолжительность выдержки при температурах одинаковая, охлаждение проводили со скоростью 30°С/ч. Микроструктуру исследовали методами оптической микроскопии при помощи микроскопа Olympus GX-51, оснащенного цифровой камерой, просвечивающей электронной микроскопии – на приборе Tecnai F20 S-TWIN с энергодисперсионным анализатором X Max 80.

Результаты и обсуждение

Типичная структура силуминов представляет собой алюминиевый твердый раствор, окруженный эвтектической составляющей, представляющей собой смесь кристаллов алюминия и кремния. При этом размер их структурных составляющих сильно зависит от различных технологических факторов, включая скорость охлаждения, наличие модификаторов и т. д. Микроструктура литой заготовки, применявшейся для изготовления порошков представлена на рис. 1, а. Заготовку получали методом литья в металлическую изложницу, в связи с чем сформировалась типичная для силуминов структура, представляющая собой твердый раствор алюминия и эвтектику Al-Si между ними.

Проведено также исследование микроструктуры порошка сплава АК9ч., типичная микроструктура которого представлена на рис. 1, б. Микроструктура частиц имеет характерное дендритное строение, однако размеры дендритных ячеек на порядок меньше, чем в классических литейных сплавах, получаемых традиционными методами литья, что свидетельствует о высоких скоростях кристаллизации.

Рис. 1. Микроструктура литой заготовки (а) и порошка (б) из сплава АК9ч.

Основным типом дефектов в синтезированных алюминиевых сплавах являются поры, которые возникают в процессе расплавления и последующей быстрой кристаллизации. Пористость в таких материалах бывает двух типов [18]:

– газовая, вызванная высоким содержанием газовых примесей в порошках и адсорбированной влагой;

– усадочная, которая формируется путем неполного заполнения полостей жидким металлом.

При этом в случае неправильных параметров технологического процесса возможно образование крупных усадочных пор, которые приводят к катастрофическому снижению характеристик прочности.

Проведено исследование микроструктуры синтезированного материала после различных режимов термической обработки. Для определения пористости исследованы нетравленые микрошлифы, микроструктура которых представлена на рис. 2.

Закалка в отличие от исследуемых отжигов приводит к увеличению количества пор на шлифах. Для оценки количества пор в программе Olympus Stream Basic проведен обсчет пористости синтезированного материала АК9ч., результаты которого приведены в таблице.

а)

6)

Рис. 2. Микроструктура синтезированного материала (без травления): а – синтезированное состояние; б – после закалки и искусственного старения

Результаты измерения пористости образцов материала АК9ч. _после различных режимов термической обработки_

Термообработка

Пористость, %

Синтез

Отжиг при температуре, °С: 250 300

Ступенчатый отжиг Закалка+искусственное старение

0,07-0,19

0,11-0,17 0,13-0,26 0,08-0,13 0,12-0,43

Необходимо отметить, что в материале непосредственно после синтеза и отжига формируются лишь усадочные поры, однако в закаленном материале наблюдается значительное увеличение пористости, что связано с формированием сферических пор, имеющих газовую природу. Данный эффект характерен также для алюминиевых сплавов с повышенным содержанием газовых примесей – в этом случае за счет переменной растворимости водорода в процессе высокотемпературной обработки происходит его выделение с образованием «пузырей».

Проведено исследование микроструктуры образцов после различных отжигов, типовые структуры которых представлены на рис. 3. Структура сплава АК9ч. в синтезированном состоянии и после отжигов является типичной для материалов, полученных с использованием технологий СЛС, при этом в ней отсутствуют характерные для литого состояния крупные включения эвтектической составляющей на основе алюминия и кремния. Структура представляет собой следы от прохождения лазера, разделенные толстыми границами. Форма и размеры структурных составляющих зависят исключительно от параметров технологического процесса и не изменяются при применении отжига. При этом при больших увеличениях (рис. 4) можно заметить, что внутри треков формируется ячеистая структура, которая при травлении окрашивается в темный цвет. Данную сетку образуют фазы на основе кремния, которые, по-видимому, имеют эвтектическое строение. Тем не менее за счет высоких скоростей охлаждения полученные структурные составляющие обладают микронным размером и выстраиваются в своеобразную сетку, форма которой зависит от направления отвода тепла. Ячейки по границам треков обладают увеличенным размером, что связано с наличием зоны термического влияния при прохождении лазерного луча по соседнему треку. Повышенное тепловое влияние интенсифицирует процессы диффузии, что приводит к дви-

жению атомов кремния и магния и формированию более крупной сетки. Наложение отжигов не приводит к значимым изменениям размеров ячеек или толщины границ, что связано с недостаточной температурой нагрева для прохождения интенсивных диффузионных процессов, тем не менее можно заметить некоторое укрупнение толщины границ ячеек.

Синтезированное состояние

Низкотемпературны!! отжиг

д V ^Мк 1 Й”

ЯшУШкА

V15д V ^^В .V’. л

А «кЛл

•чг V

ЛЗ. V • »г*: с >

Высокотемпературны!! отжнг

Рис. 3. Микроструктура образцов из сплава АК9ч. в синтезированном состоянии и после отжига

Рис. 4. Структура синтезированного сплава АК9ч.

В свою очередь наложение закалки и последующего старения приводит к изменению структуры и исчезновению ячеек, при этом в структуре формируются фазы, которые располагаются как по границам треков, формируя плотные цепочки, так и внутри зерен. Изображение микроструктуры после закалки и искусственного старения приведено на рис. 5. Можно наблюдать границы треков, на которых фазы располагаются плотнее и имеют более крупный размер, однако рост фаз происходит не только по границам треков, но и внутри. Кроме того, в структуре видны два типа фаз: более крупная размером ~5 мкм, имеющая неправильную форму, и более мелкие сферические фазы размером ~0,5 мкм.

Рис. 5. Микроструктура синтезированного материала АК9ч. после закалки и искусственного старения:

а – темнопольное изображение; б – общий вид структуры

С целью определения морфологии границ и фаз в синтезированном материале проведены исследования с применением просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что структура материала имеет характерное ячеистое строение, при этом ячейки имеют разный размер. Структура границ ячеек представляет собой смесь фаз, имеющих эвтектическое строение, кроме того, внутри ячеек обнаруживаются дислокации (рис. 6).

Методом рентгеноспектрального микроанализа установлено, что ячейки являются алюминиевой матрицей, а прослойки обогащены кремнием и магнием (рис. 7).

Структура образцов, синтезированных из сплава АК9ч., после высокотемпературного отжига сохраняет ячеистую основу с дисперсными выделениями фаз (рис. 8),

образованных из исходной эвтектики на границах ячеек. На фотографиях структуры можно обнаружить отдельные частицы фазы по границам ячеек, которые начали коагулировать при проведении термической обработки. Данные частицы имеют в своем составе кремний и формируются за счет диффузионных процессов. В объеме ячеек наблюдаются частицы со схожими размерами – в среднем не превышающими 50 нм. Это свидетельствует о том, что рост кремниевой фазы происходит по всему объему материала, что приводит к хаотично расположенным фазам после закалки [19]. На дифракционной картине видны фрагменты колец, свидетельствующие о хаотической ориентировке частиц на границах ячеек.

Рис. 6. Светлоиольиое изображение структуры сплава АК9ч. в синтезированном состоянии

Рис. 7. Распределение химических элементов в структуре сплава после закалки и старения

Рис. 8. Структура сплава после двухступенчатого отжига:

а – светлопольное изображение ячеистой структуры; б – темнопольное изображение и дифракционная картина (ось зоны <100>, положение апертуры отмечено на снимке; наибольшую интенсивность имеют частицы на границах ячеек, а также пластинчатые выделения, находящиеся при данных условиях в отражающем положении)

После закалки и искусственного старения синтезированного материала исходную структуру ячеек наследуют субзерна, содержащие на границах глобулярные выделения с содержанием марганца, не превышающие 200 нм (рис. 9). Более крупные частицы, обнаруженные в структуре, являются фазами на основе кремния. Методами темнопольной просвечивающей микроскопии в объеме субзерен выявлены мелкодисперсные включения упрочняющей Р'(М§281)-фазы с размерами порядка 10 нм в поперечном сечении. На границах субзерен выделения Р’-фазы более крупные. На картине дифракции, соответствующей оси зоны <100>, наблюдаются тяжи в направлениях [001] и [010], что характерно для Р’-фазы и обусловлено морфологией выделений.

Рис. 9. Структура сплава после закалки и старения:

а – светлопольное изображение субзеренной структуры; б – темнопольное изображение и дифракционная картина (ось зоны <100>)

Таким образом, с повышением температуры обработки наблюдается изменение структуры материала, связанное с прохождением диффузионных процессов и коагуляцией фаз, что, в свою очередь, приводит к изменению уровня механических свойств. Структура выделений в материале после искусственного старения является типичной для силуминов, легированных магнием.

Данное обстоятельство необходимо учитывать при разработке параметров термической обработки материала, а также при эксплуатации материала при повышенных температурах.

Заключение

Порошок сплава АК9ч. фракции размером 20-4G мкм позволяет получать компактные детали с использованием технологий СЛС, при этом в синтезированном состоянии наблюдается незначительная пористость, поры имеют неправильную форму и усадочную природу. Отжиги не изменяют пористость материала, однако применение закалки приводит к увеличению пористости в ~2 раза и появлению газовых пор, имеющих сферическую форму.

Микроструктура имеет ячеистое строение, при этом размеры ячеек увеличиваются при приближении к границам лазерных треков, что связано с наличием зоны термического влияния, в которой интенсивнее происходят диффузионные процессы.

Исследуемые режимы отжигов не влияют на размер ячеек в структуре, однако приводят к формированию фаз по границам ячеек и внутри них – с повышением температуры отжига рост фаз происходит интенсивнее, что свидетельствует о диффузионных механизмах роста кремниевой фазы.

При применении закалки происходит исчезновение ячеек и появление в структуре материала крупных частиц кремния, размер которых составляет ~5 мкм, при этом на границах треков размер данных фаз крупнее, что также связано с наличием зоны термического влияния.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов E.H. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2G3G года» // Авиационные материалы и технологии. 2G15. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Каблов E.H. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2G3G года // Авиационные материалы и технологии. 2G12. №S. С. 7-17.

3. Каблов E.H. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2G14. №3. С. 8-13.

4. Каблов E.H., Оспенникова О.Г., Вершков A.B. Редкие металлы и редкоземельные элементы -материалы современных и будущих высоких технологий // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2G13. №2. Ст. G1. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: G1.G3.2G16).

5. Евгенов А.Г., Рогалев A.M., Неруш C.B., Мазалов И.С. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. жури. 2G15. №2. Ст. G2. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 19.G7.2G16). DOI: 1G.18557/23G7-6046-2015-0-2-2-2.

6. Thijs L., Kempen K., Kruth J.-P., Van Humbeeck J. Fine-structured aluminium products with controllable texture by selective laser melting of pre-alloyed AlSi10Mg powder // Acta Mater. 2013. Vol. 61. P. 1809-1819.

7. Bremen S., Meiners W., Diatlov A. Selective Laser Melting // Laser Technik Journal. 2012. No. 9 (2). P. 33-38.

8. Sercombe T., Schaffer G. Rapid manufacturing of aluminum components // Science. 2003. Vol. 301 (5637). P. 1225-1227.

9. Guan K., Wang Z.M., Gao M. et al. Effects of processing parameters on tensile properties of selective laser melted 304 stainless steel // Materials & Design. 2013. Vol. 50. P. 581-586.

10.Илларионов Э.И., Колобнев Н.И., Горбунов П.З., Каблов Е.Н. Алюминиевые сплавы в авиакосмической технике. М.: Наука, 2001. 192 с.

11. Каблов Е.Н. Авиакосмическое материаловедение // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. №3. С. 2-14.

12. Buchbinder D. et al. Rapid Manufacturing of Aluminium Parts for serial Production via Selective Laser Melting // Proc. of International User’s Conference on Rapid Prototyping-Tooling & Manufacturing «Euro-uRapid 2007». Germany, Frankfurt/Main. Dec. 3-4, 2007.

13. Read N., Wang W., Essa K. et al. Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development // Materials & Design. 2015. Vol. 65. P. 417-424.

14. Рябов Д.К., Колобнев Н.И. Изменение механических свойств сплава 1913 при двухступенчатом искусственном старении // Авиационные материалы и технологии. 2013. №4. С. 3-7.

15. Kempen K., Thijs L., Van Humbeeck J., Kruth J.P. Mechanical Properties of AlSi10Mg Produced by Selective Laser Melting // Phys. Procedia. 2012. Vol. 39. P. 439-446.

16. Manfredi D., Calignano F., Krishnan M. et al. From Powders to Dense Metal Parts: Characterization of a Commercial AlSiMg Alloy Processed through Direct Metal Laser Sintering // Materials.

2013. Vol. 6 (3). P. 856-869.

17. Olakanmi E.O. Selective laser sintering/melting (SLS/SLM) of pure Al, Al-Mg, and Al-Si powders: Effect of processing conditions and powder properties // J. Mater. Process. Tech. 2013. Vol. 213. P. 1387-1405.

18. Weingartena C. Formation and reduction of hydrogen porosity during selective lasermelting of AlSi10Mg // Journal of Materials Processing Technology. 2015. Vol. 221. P. 112-120.

19. Prashanth K.G., Scudino S., Klauss H.J. Microstructure and mechanical properties of Al-12Si produced by selective laser melting: Effect of heat treatment // Materials Science&Engineering A.

2014. V. 590. P. 153-160.

Материалы

МИССИЯ АТЦ

Наша миссия – стать ведущим интегратором комплексных решений в аддитивном производстве для российской промышленности.

НАШИ ЦЕЛИ

– Для сокращения времени, необходимого для вывода на рынок новых высокотехнологичных продуктов

– Изменить подход к проектированию и производству инновационной продукции

– Снизить отставание России от зарубежных компаний по внедрению аддитивных технологий в промышленность

НАШИ ПРИНЦИПЫ

– Заказчик всегда прав.Клиент – это главный источник нашего благополучия и развития, который требует уважения.

– С Современность: всегда идти в ногу со временем и на шаг впереди, используя современные производственные технологии и методы управления.

– Качество наших продуктов и услуг должно соответствовать требованиям потребителей и превосходить их ожидания.

НАША СТРАТЕГИЯ

– Для поддержания существующих и развития новых рынков продуктов и услуг.

– Разработать и вывести на рынок те виды продуктов и услуг, которые требуются потребителю.

– Повышать качество продуктов и услуг на основе требований и ожиданий потребителей.

– Для сохранения трудовых ресурсов и поддержания благоприятного психологического климата, способствующего выявлению проблем и их эффективному решению.

РУКОВОДСТВО ОПРЕДЕЛО ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛИТИКИ

– Повышение эффективности деятельности организации и ее конкурентоспособности с учетом интересов клиентов, акционеров компании и коллектива.

– Систематический анализ текущих и будущих требований и ожиданий потребителей и их соответствие нашим продуктам и услугам.

– Соответствие требованиям и постоянное повышение эффективности системы менеджмента качества на основе международного стандарта ISO 9001.

– Регулярное обучение и повышение квалификации персонала.

– Разработка новых и совершенствование существующих технологий производства.

– Развитие материально-технической базы организации – приобретение нового оборудования.

– Создание взаимовыгодных отношений с поставщиками на основе доверия и партнерства.

Руководство АО «АТС» берет на себя ответственность за реализацию данной политики в области качества, за то, чтобы ее понимали и поддерживали все сотрудники компании.

Номер 6, 2018

Данные об экспорте Torr в Россию по коду HS 8302

Технология получения слоистых композиционных материалов на основе доэвтектического силумина АК9ч и порошка спеченного железа АНС100.29

[1] М.А. Скотникова, М.К. Полковникова, Использование диоксида циркония для улучшения трибологических свойств подшипников; трибология – инженерия; Материалы XI Международной научно-технической конференции. Инженерный институт им. А.А. Благонравова, 2016 – 225-227 с.

[2] А.Ашечик А. Расчет и исследование подшипников, работающих с граничной смазкой; руководство; СПб .: Изд-во Политехнического университета, 2018 – 88 с.

[3] А.Калмыков, Г.А. Косников, Е. Беспалов и др. Композиты – алюминиевая матрица – тяжелые дисперсные частицы; Композиты и наноструктуры. 2017 Т. 9. № 3-4 (35-36). С. 165-166.

[4] Г.Косников А. Чижиков С.С.Колёса, Получение заготовок из сплавов в твердо-жидком состоянии. В сб .: Материалы VI съезда литейщиков России. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. – 2003 – с.111-120.

[5] Г.Косников А.А. Жидкофазные технологии получения заготовок из нанокомпозитов с алюминиевой матрицей (обзор) / Г.А. Косников // Вестник Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2014 Т. 7. №4.с.409-415.

[6] Металлические порошки алюминия, магния, титана и кремния.Потребительские свойства и области применения / Гопиенко В.Г. [и др.]; автор: ed. Корр. РАН, проф. А.И. Рудского. – СПб .: Изд-во Политехнического университета, 2012. – 356 с.

[7] В.Цеменко Н. Деформация порошковых сред. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2001. – 104 с.

[8] В.Гиршов Н. Процессы порошковой металлургии. Порошковая металлургия высоколегированных сплавов: учебное пособие / В.Л. Гиршов; М-образование Рус. Федерация, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет – Санкт-Петербург: Издательство СПбГПУ, 2003. – 152 с.

[9] А.Ю. Баймаков, С.Ю. Петрович, А.Л.Шахмин и др.Генерация водорода при взаимодействии порошков металлов и сплавов алюминиево-магниевой системы с водой, кислотными и щелочными растворами. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013 № 2 (171).

[10] Г.Шеметев Ф. Алюминиевые сплавы: составы, свойства, применение. Учебное пособие к курсу “Производство отливок из сплавов цветных металлов”, Часть 1 (электронный курс). – СПбПУ., 2012. – 155 с.

[11] А.Рудской, Ю.И. Рудаев, Механика динамической сверхпластичности алюминиевых сплавов. – СПб .: Наука, 2009. – 218 с.

[12] Р.Кузнецов В. Радкевич, Технология производства антифрикционных биметаллических заготовок штамповкой жидкого металла. Сборник статей Международной научно-практической конференции «Современная инженерия». Наука и образование, Санкт-Петербург, 19–20 июня (2016).

[13] А.Рудской И. Рыбин, В. Цеменко, Теория и моделирование процессов деформирования порошковых и пористых материалов. Наука, СПб., 2012. – 416 с.

[14] А.Батышев И., Базилевский Е. Бобров и др. Штамповка жидкого металла: Литье с кристаллизацией под давлением. – М .: Машиностроение, 1979. – 200 с.

[15] В.М. Пляцкий, Штамповка из жидкого металла. – М .: Машиностроение, 1964. – 314с.

[16] П.Ладнов В. Голод, Исследование факторов, влияющих на процесс конкурентного выделения метастабильного твердого раствора при кристаллизации алюминиевых сплавов / П.В. Ладнов, В. Голод // Известия Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. –2012 – № 514.- С.71–74.

[17] В.Рябов Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых компаундов. – М .: Металлургия, 1975. – 288 с.

[18] В.Р. Рябов. Алюминирование стали. – М .: Металлургия, 1973. – 239 с.

| Стена Алюминий

Ознакомьтесь с европейскими стандартами на алюминиевые сплавы для литейных производств.

СПЛАВЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ

Здесь представлены европейские стандарты литья под давлением.Мы показываем требования к химическому составу, свойствам отливки, термообработке и механическим свойствам. Мы также даем описание общих свойств и возможных областей использования. Разумеется, в нашем ассортименте есть эти сплавы для литья под давлением, но, если вы хотите, мы также можем помочь вам разработать сплав, соответствующий вашим конкретным потребностям.

СПЛАВЫ ДЛЯ ПЕСКА И ОХЛАЖДЕНИЯ

Здесь мы представляем европейские стандарты для литья в песчаные формы и кокильное литье. Показываем требования к химическому составу, термообработке и механическим свойствам. Мы также даем описание общих свойств, а также возможные области использования. Эти сплавы для литья в песчаные формы и кокиль также доступны в нашем ассортименте.По вашему желанию мы можем создать сплав, соответствующий вашим производственным требованиям.

СПЛАВЫ ДЛЯ ПЕСКА И ЛИТЬЯ, ПРОДОЛЖ.

КЛЮЧИ ИЗ СПЛАВА

СТЕНАЛ 460

Это дальнейшее развитие наиболее распространенного литейного сплава EN AB-46000 (Al Si9Cu3 (Fe)) с высокими эксплуатационными свойствами. Stenal 460 имеет более узкий диапазон легирования для благоприятных технологических эффектов и регулируемые уровни легирующих элементов, что улучшает его свойства. Сплав имеет более низкое содержание железа, легирован стронцием, а содержание марганца сбалансировано с содержанием железа по сравнению со стандартным сплавом.По сравнению с обычным сплавом 46000, Stenal 460 имеет более высокий предел прочности на разрыв, улучшенные усталостные свойства и большее удлинение.

STENAL RHEO

Сплав, разработанный и предназначенный только для рео-литья. Он имеет хорошие литейные свойства в полутвердом состоянии (часто около 30-40% твердой фазы). Для этого метода литья характерны хорошая текучесть и хорошая теплопроводность готового изделия. Идеально подходит для сложных и тонкостенных отливок, но также хорошо подходит для толстостенных компонентов с умеренными требованиями к механическим свойствам.Сплав можно подвергать термообработке или упрочнению при старении, если пористость отливки остается низкой.

Синтез алюминиевых сплавов из дисперсных отходов на основе алюминия

Abstract

В статье представлены результаты исследований по синтезу алюминиевых сплавов Al – Si – Mg (Ак7ч), Al – Si – Mn (АК12), Al – Si – Cu – Mg ( АК6М2) и системы Al – Mg – Mn (AMg5) с использованием дисперсных отходов: банок для напитков (система Al – Mn – Mg), опилок литого сплава (система Al – Si – Mg) и скрученной стружки деформируемых сплавов Системы Al – Cu – Mg и Al – Mg – Mn.Проведено исследование микроструктуры отходов в исходном состоянии и определены типовые размеры основных фаз. Определены основные критерии качества утилизируемых отходов: чистота ( k _p ), контакт с атмосферой ( k _a ) и максимальное извлечение металла ( М _Ме ). На основании предложенных критериев отходы классифицируются по эффективности переработки. Наименьший общий балл присваивается мусорным контейнерам.Наивысший балл получили опилки из сплава АК9ч. Эксперименты по синтезу сплавов Al – Si – Mg (Ак7ч), Al – Si – Mn (АК12), Al – Si – Cu – Mg (АК6М2) и Al – Mg – Mn (AMg5) показали, что полезный выход варьируется от 82 до 96%. Минимальный выход используемого материала установлен для сплава АК12, в составе шихты которого преобладают отходы банок для напитков. Химический состав сплавов по содержанию основных легирующих и примесных элементов соответствует требованиям нормативной документации.Испытания механических свойств показали, что синтезированные сплавы имеют гарантированный запас прочности и пластичности по сравнению с требованиями нормативной документации. На основании металлографических исследований установлено, что микроструктура синтезированных сплавов не содержит неметаллических включений и газовой пористости. Немодифицированные и модифицированные образцы из сплава Al – Mg – Mn (АМг5) подвергаются холодной прокатке в несколько проходов до образования трещин. На образце из немодифицированного сплава трещины появляются после десятого прохода.Образец модифицированного сплава выдерживает 12 проходов до растрескивания. Степень деформации по толщине образца из немодифицированного сплава 60,5%; для модифицированного – 67,2%.

Описание, химические свойства и применение

В настоящее время почти все отрасли промышленности используют сплавы алюминия. Применяется везде, от производства посуды до изготовления запчастей для автомобилей.

Силумин

Начнем с того, что существует несколько различных сплавов, в которых используется алюминий.Однако он считается самым популярным среди прочих. Силумин – следующая ступенька после алюминия. Его получают с использованием сплава кремния, добавленного к этому химическому элементу. Комбинация этих двух элементов обеспечивает полученному сплаву повышенную твердость, а также повышенную износостойкость деталей, полученных из сплава.

Содержание кремния в таких сплавах составляет от 4 до 22%. Также стоит сказать, что можно добавить еще несколько элементов. К ним относятся медь, цинк, титан, железо или кальций.Также известно, что силумин состоит из 5-14% кремния.

Свойства силумина

Важно, что все силумин – это сплавы, полученные на основе кремния и алюминия, но необходимо понимать, что не все конечные материалы обладают одинаковыми свойствами. Нужно знать, что с увеличением процентного содержания кремния конечная прочность материала увеличивается, но при этом увеличивается его хрупкость. К основным преимуществам, которые можно выделить в этом сплаве, можно отнести:

• Высокая прочность.
• Низкая физическая масса.
• Высокая износостойкость.
• Также устойчивы к коррозии.
• Одним из важных плюсов является цена силумина, которая считается довольно низкой. Предположим, посуда из этого материала стоит от 250 р. до 2000-3000 р.

Все эти преимущества в совокупности смогли обеспечить высокую популярность этого материала.

Единственный недостаток этого материала – повышенная хрупкость. Если говорить о механических нагрузках, то силумин способен выдерживать большие нагрузки, но если, например, уронить изделие из этого сплава, то оно может треснуть.Также стоит отметить, что температура плавления силумина не слишком высока – всего 580 градусов по Цельсию.

Маркировка

Поскольку силумин представляет собой сплав алюминия и кремния, а также лишь одну из его разновидностей, была разработана специальная этикетка, позволяющая быстро и легко определить процентное содержание компонентов, а также какие химические элементы использовались в изготовление сплава. Для нанесения маркировки на силумин сплава используйте буквенные и цифровые обозначения.Например, АК12 или АК9Ц7. Первая буква всегда указывает на содержание алюминия в сплаве, а вторая – на содержание кремния. Цифры точно указывают, какой процент этого химического элемента в силе. В данном случае это 12%. Поскольку могут быть добавлены другие элементы, также указывается их буква. Второй пример показывает маркировку алюминия – А, кремния – К 9% и цинка – С 7%.

Также важно отметить, что сплав обладает повышенной текучестью в расплавленном состоянии, а также хорошей свариваемостью.Если учесть, что температура плавления силумина составляет всего 580 градусов по Цельсию, то это можно отнести к списку преимуществ материала.

Типы силумина

Чаще всего говорят, что силумин – это аллоалюминий и кремний. Однако это не совсем верное утверждение. Такое название получили сплавы, в которых содержание такого элемента, как кремний, находится в районе 12-13%. Такую группу сплавов принято называть эвтектическим, нормальным или обыкновенным силумином.Однако существует и другая классификация этого материала.

• Первый тип сплава называется доэвтектическим. Характерной особенностью этой группы является то, что содержание кремния составляет всего от 4 до 10% от общего количества. Кроме того, могут быть добавлены такие элементы, как магний, марганец или медь.
• Группа износостойких силуминов – содержание кремния увеличивается до 20% от всего сплава.
• Для решения конкретных задач изготавливаются специальные сплавы силуминов, например цинк.

Свойства нормального силумина

Алюминий первая группа изэвтектических силуминов. Их прочностные параметры довольно небольшие, но преимущество у этого типа другое. Имеет отличные параметры заброса. Материалы из такого сплава используются при отливке тонкостенных изделий, которые в дальнейшем будут использоваться в условиях повышенной вибрации или под действием ударных нагрузок.

Также важно отметить, что при отливке сплавов этой группы к ним могут предъявляться такие требования, как удлинение микроструктуры.Для выполнения этого требования необходимо во время операции литья в кокиль или в форму модифицировать силумин натрием.

Также важно отметить, что высокая стойкость только у тех, у кого высокая чистота состава, оказывает влияние на сплав в агрессивной среде. Другими словами, такие материалы должны иметь минимальное содержание различных примесей, таких как железо и другие.

Группы сплавов

Существует несколько групп, на которые подразделяется силумин.Это разделение осуществляется по применению этого материала для различных целей.

Эвтектический силумин, который имеет маркировку АК12, то есть содержит всего 12% кремния, не затвердевает при термической обработке и не образует прочности на усадку, рекомендуется использовать для изготовления герметичных частей устройств или низко- агрегаты нагрузки.

В качестве примера доэвтектического силумина можно взять сплав АК9ч. При его изготовлении уже применялась закалка при температуре 530 градусов со временем выдержки от 2 до 6 часов.После этого материал охлаждается в горячей воде и активируется процесс старения при температуре 175 градусов, который длится 15 часов. Применение силумина данной группы осуществляется для изготовления нагруженных и крупногабаритных деталей.

Третья группа сплавов – это высоколегированный сверхэвтектический силумин, маркировка которого – АК21М2. Принадлежность этого материала – поршневая группа сплавов. Этот материал предназначен для работы в среде с повышенными температурами, так как отличается высокой термостойкостью, высокой прочностью.

Ремонт

Так как может случиться так, что на деталях из этого сплава появятся трещины или одинаковые неисправности, то есть возможность ремонтных работ. Чаще всего для этого вида работ используют специальное вещество – эпоксидный клей. Однако в том случае, если деталь должна эксплуатироваться в среде с повышенными нагрузками, лучше всего использовать сварку. Однако необходимо учитывать состав сплава, так как не все они способны выдерживать температуру сварочного аппарата, некоторые из них могут просто плавиться.

Сварка

Ремонт силумина в домашних условиях при помощи дуговой сварки считается самым простым способом. Однако все признают, что лучшим решением для ремонта деталей все же будет обращение к профессионалам, но и самосварка тоже вполне реальна.