Сплав ак9ч – Сплав алюминиевый АК9ч (АЛ4) литейный

alexxlab | 22.08.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Литейный сплав алюминия – силумин АК9ч

Технология производства алюминиево-кремниевого сплава, без применения шихтовых заготовок АК9ч происходит по ГОСТ 1583-93.

Технология изготовления

Изготовление АК9ч с применением шихтовой заготовки выполняется следующим образом. В печи ИСТ-0,06 расплавляется лом и отходы. При плавке используются стандартные флюсы. Температурный режим ТВО расплава достигает 1100 градусов, выдержка 20 минут. После расплава выполняется охладительный процесс до 730 градусов. Для этого применяется мелкозернистая шихта соответствующего состава. Далее выполняется заливка сплава в металлические изложницы, используя при этом специальные фильтры. Эти чушки, являются добавкой от 10 до 50% основной шихте литейного сплава АК9ч.

Алюминий этой марки изготавливается по ГОСТ 1583-93. На каждую чушку АК9ч наносится товарный знак завода производителя и маркировка сплава с номером плавки.

Данный сплав служит сырьем, необходимым для изготовления алюминиевой продукции. АК9ч производится в виде слитков, которые удобны в складировании, погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке на дальнее расстояние. Алюминиевые чушки могут иметь небольшие отклонения по химическому составу, допустимые ГОСТом, а также изготавливаться на заказ.

АК9ч обладает высокими литейными технологическими свойствами, механической прочностью и коррозийную стойкость. При этом обладает хорошими механическими свойствами, которые достигаются при соединении с Mg2Si.

Применение АК9ч

Применяется в крупных и средних, сложных по конфигурации деталях, таких как блоки, двигатели и не теряет своих качеств при нагревании до 200 градусов. Этот сплав используется и для отливок крупногабаритных деталей, которые способны выдержать большую нагрузку. Этот сплав востребован, в изготовлении корпусов на насосы и бытовых изделий.

Формирование продукции потребителю происходит следующим образом. Чушки весом до двадцати килограмм пакуются в брикеты массой не более 1,5тонн, при этом на каждый пакет ставится маркировка, указывающая на характеристики содержимой продукции. Слитки весом более 20 кг не пакетируются.

Оптовые поставки товаров

Другие статьи >>

nfmetall.ru

АК9ч алюминиевый литейный сплав в чушках по ГОСТ1583 93, цены за тонну от производителя ПЕРЕПЛАВ.РУ

Алюминиевый сплав высокой чистоты АК9ч относится к категории силуминов. Материал имеет около 8-10% кремния, 0,2-0,5% магния в своем составе и небольшое количество примесей (в пределах 1.5%). Используют данный материал для производства методом литья всевозможных деталей, работающих в условиях большой и средней нагрузки.

Сплав обеспечивает высокую степень герметичности, но имеет склонность к газонасыщению, что ведет к появлению пористости в отливках и снижению качества ответственных деталей. Для предупреждения проблем необходимо производить кристаллизацию под давлением.

Форма выпуска: чушка 8-14 кг.
Упаковка: пачка весом 300-1000 кг
Стандарт: ГОСТ 1583-93
Маркировка: на каждой чушке нанесен несмываемый оттиск номера плавки, на чушках верхнего ряда пачки нанесена краской следующая информация: марка сплава, номер плавки, количество и масса пакета нетто, без учета веса упаковки.
Документы: При отгрузке выдается сертификат производителя унифицированной формы с указанием Поставщика, Получателя товара, химический состав продукции по каждому пакету, вес нетто, вес брутто, а также Товарная накладная по форме Т-1. По требованию Покупателя оговаривается и возможность выпуска дополнительных необходимых документов.
Цена: по запросу

Химический состав сплава марки АК9ч по ГОСТ 1583-93

Al	Si	Mn	Ni	Fe	Cu	Pb	Be	Mg	Zn	Sn	Примесей
осн	8 – 10.5	0.2 – 0.5	до 0.1	0.5	до 0.3	до 0.03	до 0.1	0.2 – 0.35	до 0.3	до 0.008	всего 1.5

Где купить АК9ч?

Если вам необходимо для производства каких-либо деталей или заготовок приобрести алюминиевый сплав АК9ч, то сделать это можно в компании Переплав. Наша организация занимается производством и продажей алюминиевых чушек из различных сплавов. Делая выбор в нашу пользу, вы начинаете сотрудничество с одним из лидеров столичного рынка цветных металлов, получая следующие условия сотрудничества:

• доступные цены;

• оперативная отгрузка;

• возможность доставки собственным транспортом;

• стабильно высокое качество продукции.

Для совершения заказа на алюминиевые чушки марки АК9ч просим связаться с нашими сотрудниками по любому из контактных телефонов. Мы оперативно подготовим счет на оплату и договор, дадим консультацию по всем вопросам.

www.pereplav.ru

Алюминиевый литейный сплав АК9: особенности производства и применение

Запросить цену

Задать вопрос

Литейный алюминиевый сплав АК9 и его более чистые модификации АК9ч, АК9пч применяют для изготовления наиболее ответственных отливок, сложных и крупногабаритных деталей, работающих при больших нагрузках (картер двигателя внутреннего сгорания), для литья мало и средненагруженных деталей приборов, агрегатов и двигателей, а также для бытовых изделий.

Сплав АК9П пригоден для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами.

Сплавы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1583-93.

Ключевые особенности производства сплавов АК9, АК9П, АК9ч, АК9пч в ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина»

ООО «Орион-Спецсплав-Гатчина» специализируется на самостоятельном производстве и поставках сплавов и лигатур высокого качества. Предлагаемая продукция прошла сертификацию и применяется ведущими российскими предприятиями. В число постоянных партнеров компании входят крупные предприятия, входящие в состав оборонного и авиакосмического комплексов РФ.

Марка	Форма	Состав	Маркировка	Стандарт
АК9	Вафельный слиток Размер 40020040 мм Вес 5-7 кг	Al-основа Si-8-11 % Mn-0,2-0,5% Mg-0,2-0,4%	Полоса белая, Полоса желтая	ГОСТ 1583-93 GAlSi9Mg ТУ Заказчика

Примеси, изменение химсостава — по согласованию сторон

Преимущества заказа АК9 и других сплавов в «Орион-Спецсплав-Гатчина»:

обширная сырьевая база;
высокая квалификация сотрудников;
наличие собственной металлургической лаборатории;
непрерывный контроль качества на каждом из производственных этапов.

Для заказа сплавов АК9, АК9П, АК9ч, АК9пч свяжитесь с представительствами нашего предприятия в Санкт-Петербурге или Москве. Позвоните нам по телефонным номерам 8 (812) 438-40-91 , 8 (499) 110-38-71 или присылайте запрос на адрес электронной почты [email protected] .

orion-nm.ru

АК9ч

Характеристика материала АК9ч.

Марка :

АК9ч &nbsp- &nbsp- ( &nbsp- старое название &nbsp- &nbsp- &nbsp- АЛ4 &nbsp- )

Классификация :

Алюминиевый литейный сплав

Продукция, предлагаемая предприятиями-рекламодателями: &nbsp- Нет данных.

Применение:

для изготовления деталей средней и большой нагруженности- сплав отличается высокой герметичностью. Из-за повышенной склонности к газонасыщению и образованию пористости для получения отливок рекомендуется применять кристаллизацию под давлением.Сплав на основе системы алюминий – кремний – магний (силумин)

Химический состав в % материала &nbsp- АК9ч

ГОСТ &nbsp- 1583 – 93

Fe	Si	Mn	Ni	Al	Cu	Pb	Be	Mg	Zn	Sn	Примесей
до &nbsp- 1	8 – 10.5	0.2 – 0.5	до &nbsp- 0.1	86.94 – 91.63	до &nbsp- 0.3	до &nbsp- 0.05	до &nbsp- 0.1	0.17 – 0.3	до &nbsp- 0.3	до &nbsp- 0.01	всего 1.5

Примечание: Al – основа- процентное содержание Al дано приблизительно

Примечание: Для модифицирования структуры допускается введение стронция до 0,08%. В чушках содержание магния 0.2 – 0.35 %

Механические свойства при Т=20^oС материала АК9ч .

Сортамент	Размер	Напр.	s_в	s_T	d₅	y	KCU	Термообр.
–	мм	–	МПа	МПа	%	%	кДж / м²	–
литье в кокиль, ГОСТ 1583-93	&nbsp-	&nbsp-	235	&nbsp-	3	&nbsp-	&nbsp-	Закалка и искуственное старение
литье в кокиль, ГОСТ 1583-93	&nbsp-	&nbsp-	147	&nbsp-	2	&nbsp-	&nbsp-	&nbsp-

&nbsp- &nbsp- Твердость материала &nbsp- АК9ч &nbsp- , &nbsp- &nbsp- &nbsp-

HB 10^-1 = 70 &nbsp- МПа

Физические свойства материала АК9ч .

T	E 10^{– 5}	a 10⁶	l	r	C	R 10⁹
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м³	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	0.7	&nbsp-	&nbsp-	2650	&nbsp-	46.8
100	&nbsp-	21.7	155	&nbsp-	755	&nbsp-

Обозначения:

Механические свойства :
s_в	– Предел кратковременной прочности , [МПа]
s_T	– Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d₅	– Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y	– Относительное сужение , [ % ]
KCU	– Ударная вязкость , [ кДж / м²]
HB	– Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T	– Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E	– Модуль упругости первого рода , [МПа]
a	– Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20^o – T ) , [1/Град]
l	– Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	– Плотность материала , [кг/м³]
C	– Удельная теплоемкость материала (диапазон 20^o – T ), [Дж/(кг·град)]
R	– Удельное электросопротивление, [Ом·м]

pokovka.biz

Свойства литейных алюминиевых сплавов и области их применения.

Свойства литейных алюминиевых сплавов и области их применения.

Литейные алюминиевые сплавы имеют ряд особенностей: повышенную жидкотекучесть, обеспечивающую получение тонкостенных и сложных по конфигурации отливок; сравнительно невысокую линейную усадку; пониженную склонность к образованию горячих трещин. Кроме того, алюминиевые сплавы обладают высокой склонностью к окислению, насыщению водородом, что приводит к таким видам брака отливок, как газовая пористость, шлаковые включения и оксидные включения. Поэтому при разработке технологии плавки и изготовлении фасонных отливок любым из способов литья необходимо учитывать особенности отдельных групп алюминиевых сплавов. Наибольшее распространение в промышленности имеют сплавы А1—Si, Al—Si—Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), которые отличаются хорошими технологическими свойствами,

Достоинством сплавов на основе системы Al—Si является повышенная коррозионная стойкость во влажной и морской атмосферах (АК12, АК9ч и АК7ч). Недостатки этих сплавов — повышенная газовая пористость и пониженная жаропрочность. Технология литья этих сплавов более сложная и требует применения операций модифицирования и кристаллизации под давлением в автоклавах. Особенно это относится к сплаву АК9ч. Из сплава АК12 (эвтектический) изготовляют малонагруженные детали (приборов, агрегатов и двигателей, бытовых изделий) литьем в песчаные формы, кокиль, под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям. Получаемые отливки плотны, герметичны, имеют концентрированную усадочную раковину. Доэвтектические силумины (АК9ч, АК7ч, АК7пч, АК8л) несколько уступают по технологическим свойствам эвтектическому сплаву АК12, но имеют более высокие механические свойства за счет образования соединения Mg2Si, которое влияет на прочность сплава. Применяются сплавы в закаленном и искусственно состаренном состояниях. Пониженное содержание кремния позволяет использовать сплавы без модифицирования в тех случаях, когда необходимы повышенные скорости охлаждения — литье под давлением и в кокиль. При литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям силумины модифицируют. Сплавы АК7 и АК9 отличаются от сплавов АК9ч и АК7ч повышенным содержанием примесей, но меньшей пластичностью. Поэтому их не рекомендуют для деталей, работающих в условиях повышенных вибраций.

Применяют сплавы АК9ч, АК7ч, АК9, АК7 для наиболее ответственных отливок, сложных и крупногабаритных деталей, работающих при больших нагрузках (картер двигателя внутреннего сгорания), для литья мало и средненагруженных деталей приборов, агрегатов и двигателей, а также для бытовых изделий. Сплавы склонны к взаимодействию с газами и образованию газовой пористости. Герметичные крупногабаритные отливки получают в автоклавах при избыточном давлении или применяют комбинированное рафинирование (фильтрацию, вакуумирование). Сплавы АК7пч, АК9пч упрочняются за счет добавок Fe, Mg, Ti и Be. Сплав АК8л обладает хорошими литейными свойствами, его прочность превосходит прочность других силуминов. Полученные из этого сплава отливки высокогерметичны. Сплав АК8л предназначен для литья сложных по конфигурации корпусных деталей, работающих под высоким давлением (до 45 МПа) и температуре не выше 200 °С.

Сплавы на основе системы Al—Si— Сu (АК5М2, АК5М, АК5Мч, АК5М7, АК6М2, АК8м) содержат кроме кремния и меди магний. Эти сплавы отличаются высокой жаропрочностью (рабочие температуры 250—275 °С), но уступают сплавам А1—Si и Al—Si—Mg по литейным свойствам, коррозионной стойкости и герметичности; не требуют модифицирования и кристаллизации под давлением. Сплав АК5м и АК5Мч обладает более высокой жаропрочностью, чем сплавы АК9пч и А7пч, за счет легирования структуры медью, а сплава АК5Мч— титаном (до 0,15 %). Сплав АК5М в термически обработанном состоянии применяют для литья средненагруженных корпусных деталей, работающих при повышенных температурах и давлениях до 23 МПа, а также при температурах до 250 °С (например, головки цилиндров двигателей воздушного охлаждения, детали агрегатов и т. д.). Сплав АК5М7, обладающий более гетерогенной структурой, чем сплавы и АК5М, изготовляют из вторичных отходов. Химический состав сплава варьируется в широких пределах, поэтому его физико-химические свойства нестабильны. Применяют для литья поршней. Литейные свойства и жаропрочность сплава АК5М7 значительно ниже, чем у поршневых сплавов АК12М2МгН, АК12ММгН и др. Сплавы АК5М2, АК7М2 легируют различными элементами; свойства близки к свойствам сплава АК5М7, применяют для малонагруженных деталей. Сплав АК8М по свойствам аналогичен сплаву АК9ч, но имеет жаропрочность ниже; применяют при литье под давлением.

Прочность сплавов на основе системы Al—Mg (АМг10, АМг10ч, АМг5К, АМг11, АМг6л, АМг6лч, АМ5Мц) с увеличением концентрации магния до 13 % возрастает, но пластичность начинает снижаться при содержании более 11 % Mg; основной упрочняющей фазой является химическое соединение р (Al3Mg2). Для литейных сплавов используют сплавы с содержанием Mg, %: 4,5—7 — сплавы средней прочности, применяемые без термической обработки (АМг5к, АМг6л); 9,5—13 — сплавы повышенной прочности, применяемые в закаленном состоянии (АМг10, АМг11). Для улучшения технологических свойств в большинство сплавов вводят до 0,15—0,2 % титана и циркония. Образующиеся на их основе интерметаллиды TiAl3 и ZrAl3 более тугоплавкие, чем основа сплава, и являются модификаторами первого рода. Механические свойства повышаются на 20—30 %. Сплавы системы Al—Mg обладают повышенной склонностью к взаимодействию с газами и к образованию газовой и газоусадочной пористости, а при взаимодействии с азотом и парами воды образуются неметаллические включения и оксидные плены. Плавку сплавов следует проводить под слоем флюса, а если в их состав входит Be, — без флюса. Сплавы АМг10 применяют только в закаленном состоянии. Особенностью сплавов АМг10, АМг10ч является повышенная чувствительность к естественному старению. Поэтому литые детали из этих сплавов можно применять для рабочих температур —60 °С -+80 °С. Детали из сплавов АМг10 применяют в судостроении (в условиях высокой влажности), в летательных аппаратах, где важно значение удельной прочности. Сплавы АМг6л, Амг6лч и АМг5Мц, не содержащие Si, применяют без термической обработки. Механические свойства этих сплавов невысоки, пластичность низкая. Их рекомендуется применять для литья в кокиль и песчаные формы средненагруженных деталей, работающих в коррозионных средах. Сплавы АМг6л и АМг6лч применяются в литом состоянии без термической обработки и в закаленном состоянии. Сплавы АМг6л и АМг6лч в литом состоянии предназначены для изготовления деталей, несущих средние статические и небольшие ударные нагрузки, а в термически обработанном состоянии сплав Амг6лч применяют для изготовления деталей, работающих при средних статических и ударных нагрузках. Сплав АМг5Мц применяют в литом состоянии для изготовления арматуры трубопроводов пресной воды, масляных и топливных систем, а также для деталей судовых механизмов и оборудования. Сплавы АМг5Ки АМг11, содержащие 0,8—1,3 % Si, имеют более высокие литейные свойства, так как кремний увеличивает количество эвтектики, в результате чего: повышается жидко- текучесть и плотность отливок, снижается их склонность к образованию горячих трещин. Рекомендуется применять эти сплавы для литья в кокиль, песчаные формы и, особенно, под давлением. Из сплава АМг5К изготовляют детали морских судов, а также детали, работающие при 180—200 °С (например, головки двигателей воздушного охлаждения).

Эвтектические специальные силумины (АК12ММгН, АК12М2МгН), обладая хорошими литейными свойствами, отличаются более высокой жаропрочностью, так как содержат 0,8—1,3 % Ni, образующего сложные фазы в виде жесткого каркаса; добавка титана улучшает технологические свойства. Сплавы имеют малую склонность к объемным изменениям в процессе эксплуатации при повышенных температурах; применяются для изготовления поршней; в этом случае отливки используют без закалки. Для снятия внутренних напряжений поршни термически обрабатывают.

Заэвтектический силумин АК21М2Н2,5 имеет хорошую жидкотекучесть, твердость и износостойкость. Структура сплава состоит из первичных кристаллов кремния и эвтектики. Добавки никеля и хрома обеспечивают высокую жаропрочность до 300—320 °С. Применяют сплав для литья поршней и других ответственных деталей, работающих при повышенных температурах.

Цинковый силумин АК7Ц9, содержащий 7—12 % Zn, который хорошо растворим в твердом алюминии, создает растворное упрочнение, что позволяет использовать сплав в литом состоянии (без термической обработки). Сплав АК7Ц9 обладает хорошими технологическими свойствами, способностью сохранять прочность, твердость и сопротивление действию знакопеременных нагрузок после кратковременных и длительных нагревов до температур 300—500 °С. Применяют сплав для литых деталей в моторостроении и других отраслях промышленности. Сплав АК7Ц9 используют при литье в песчано-глинистые формы, кокиль и под давлением. Имеет пониженную коррозионную стойкость и сравнительно высокую плотность.

www.splavmet.com

Изменение механических свойств сплава АК9ч. , полученного по технологии селективного лазерного сплавления Текст научной статьи по специальности «Металлургия»

УДК 666.3.017:669.055

Д.К. Рябов1, Л.В. Морозова1, В.А. Королев1, А.О. Иванова1

ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА АК9ч., ПОЛУЧЕННОГО ПО ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ

DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-9-2-2

Обработка материалов с использованием технологий селективного лазерного сплавления позволяет получать различные изделия из широкой номенклатуры металлических материалов. Алюминиевые порошки также позволяют получать сложноконтурные детали различного назначения. Достижение требуемых показателей прочности многих алюминиевых сплавов зависит от применения термической обработки. Представлены результаты исследований влияния параметров термической обработки на характеристики прочности при растяжении, а также результаты фрактографических исследований.

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 сплавление, термическая обработка, аддитивные технологии, прочность.

Treatment of materials using selective laser melting technology allows obtaining different products from a wide range of metallic materials. Aluminum powders allow also manufacturing construction elements. Achieving required strength of many aluminum alloys depends on applied heat treatment. The article presents investigation results of heat treatment parameters influence on tensile strength characteristics as well as the results of fractographic research.

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, strength.

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

Введение

Современные требования к характеристикам сложных технических систем связаны с постоянным усовершенствованием конструкции, что в свою очередь приводит к необходимости совершенствования технологий изготовления деталей. Современные материалы позволяют существенно повысить характеристики изделий и обеспечить требуемую длительность эксплуатации, тем не менее остро стоит вопрос о разработке материалоэффективных технологий их обработки и получения [2, 3]. Аддитивные технологии обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными формообразующими технологиями. Во-первых, они позволяют получать сложнопрофильные детали, которые затруднительно получать по традиционным технологиям. Во-вторых, они позволяют применять новые материалы и получать лучшие механические свойства у тра-

диционных материалов. В третьих, применение аддитивных технологий позволяет существенно сократить цикл изготовления конечного изделия и обеспечить высокий коэффициент использования металла [4-6].

В настоящее время в мире широко применяются аддитивные технологии для изготовления деталей из сталей, никелевых, кобальтовых и титановых сплавов [7-10]. Тем не менее для ряда изделий широко применяются алюминиевые сплавы благодаря комплексу служебных характеристик и низкой плотности. Кроме того, алюминиевые сплавы обладают хорошими показателями коррозионной стойкости, что позволяет использовать их для изделий, работающих в сложных коррозионных условиях [11]. В связи с этим использование аддитивных технологий для изготовления деталей из алюминиевых сплавов является весьма перспективным. При этом необходимо учитывать различные технологические факторы, такие как высокая отражательная способность алюминия и газонасыщаемость, что приводит к образованию пористости.

Важным технологическим аспектом является термическая обработка деталей. В связи с тем, что большинство алюминиевых сплавов являются термически упрочняемыми, применение закалки и последующего старения позволяет варьировать комплекс окончательных служебных характеристик [12-14]. Широко применяемой группой алюминиевых сплавов являются силумины, которые обладают хорошими литейными свойствами, однако по прочности они уступают сплавам на основе систем Al-Cu и Al-Zn. Введение магния в состав силуминов позволяет упрочнять их за счет формирования фазы Mg2Si [15, 16].

В настоящее время в мире ведутся исследования порошков марки AlSi10Mg, из которых исследователи получают сложные заготовки. Данный материал непосредственно после синтеза демонстрирует высокие показатели прочности, которые превосходят показатели прочности традиционных отливок при схожем уровне относительного удлинения [17-19]. В связи с этим очень актуальными являются исследования по разработке режимов термической обработки и поиску составов высокопрочных материалов на основе алюминия для изготовления высоконагруженных и ответственных элементов конструкций. Широкое внедрение перспективных технологий позволит осуществить переход России к следующему технологическому укладу [20].

Материалы и методы

Для проведения исследований использовали сплав АК9ч. по ГОСТ 1583-93. Порошок получали 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 заготовок компактных образцов использовали металлопорошковую композицию с гранулометрическим составом 20-40 мкм. Синтез проводили на установке EOS М290. Мощность лазера установки 400 Вт, скорость сканирования – до 7 м/с.

Механические свойства определяли по ГОСТ 1497 на круглых образцах с использованием универсальной испытательной машины Zwick/Roell. Заготовки образцов изготавливали в двух направлениях: перпендикулярно (Z) и параллельно (X) рабочей платформе, при этом после синтеза образцы подвергали механической обработке.

Термическую обработку проводили в печах с принудительной циркуляцией воздуха, закалку – 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, время выдержки при температурах было одинаковым, охлаждение проводили со скоростью 30°С/ч.

Микроструктуру исследовали методами оптической микроскопии при помощи микроскопа Olympus GX-51, оснащенного цифровой камерой, фрактографические исследования проводили на образцах после испытаний на растяжение с применением растрового электронного микроскопа JSM-6490LV.

Результаты и обсуждение

Полученные материалы исследовали для определения пористости. Пористость определяли на нетравленных шлифах при увеличении *200. Материал после синтеза и при исследуемых параметрах отжига имеет незначительное количество усадочных пор размером 2-20 мкм, при этом параметры отжига не влияют на их размеры и количество. Применение закалки приводит к формированию сферических пор, имеющих газовую природу, и повышает пористость до 0,45% (объемн.). Данные значения являются типичными для материалов, полученных по технологии селективного лазерного сплавления.

Для определения влияния параметров термической обработки на механические свойства проведены испытания на растяжение. В таблице представлены результаты определения механических свойств при растяжении синтезированного сплава АК9ч.

Механические свойства при растяжении сплава АК9ч. _в различных состояниях (средние значения)_

Состояние Направление Предел Предел Относительное

относительно рабочей текучести прочности удлинение

платформы МПа 05, %

Синтезирование X 266 453 10,1

Z 256 470 8,7

Низкотемпературный X 245 389 8,7

отжиг Z 237 427 6,6

Высокотемпературный X 230 370 11,3

отжиг Z 231 405 8,0

Закалка+искусственное X 207 304 15,6

старение Z 223 299 15,1

Синтезированный материал обладает высокими показателями прочности и анизотропией механических свойств. В направлении роста образцов материал демонстрирует повышенные характеристики прочности, в то время как в направлении перпендикулярно росту формируются более высокие показатели относительного удлинения. Отжиги приводят к снижению механических свойств в обоих направлениях, при этом чем выше температура отжига, тем интенсивнее идет разупрочнение, при высокотемпературном отжиге снижение прочности достигает 100 МПа, а предела текучести 30 МПа, при этом незначительно растет характеристика относительного удлинения. Закалка и последующее искусственное старение приводят к устранению анизотропии и повышению относительного удлинения до 15%. Необходимо отметить, что достигнутые характеристики являются не типичными для сплава АК9ч., полученного литьем в землю. Согласно требованиям ГОСТ относительное удлинение материала должно находиться на уровне 3,5%, однако уже в синтезированном состоянии наблюдаются повышенные характеристики пластичности. Сразу после синтеза материал демонстрирует высокие показатели прочности, которые превышают типичные значения для сплава АК9ч. в 2 раза, однако применение закалки и искусственного старения приводит к получению характеристик прочности, которые аналогичны прочности для отливок.

Исследования микроструктуры (рис. 1) в различных состояниях показали, что после синтеза и отжигов материал имеет типичную структуру для алюминиевых сплавов, полученных с использованием технологии селективного лазерного сплавления.

Рис. 1. Микроструктура сплава АК9ч. после синтеза, а также отжига (а) и закалки (б)

Причиной повышенных механических свойств является то, что в процессе кристаллизации формируется ультрамелкая структура, которая приводит к дополнительному упрочнению материала, что не характерно для классических силуминов. В материале не обнаружены крупные кристаллы кремния, что приводит к повышенным характеристикам пластичности. При этом с повышением температуры обработки происходит коагуляция фаз, что приводит к разупрочнению материала. Кроме того, при высоких температурах полностью исчезают границы лазерных треков, которые видны в материале после синтеза и исследуемых отжигов.

Проведены фарктографические исследования образцов после испытаний на растяжение. Исследования изломов проводили в двух направлениях на образцах после всех исследуемых режимов термической обработки.

На рис. 2 представлены изображения изломов образцов материала АК9ч. в направлении X. Разрушение образца в синтезированном состоянии (без термической обработки) проходило от рисок на поверхности преимущественно по механизму вязкого среза, с формированием мелкоямочного рельефа. Данный тип разрушения характерен для пластичных металлических материалов, что обуславливается отсутствием крупных интерметаллидов и высокой пластичностью матрицы.

В образце после низкотемпературного отжига в процессе разрушения сформировался смешанный рельеф: по механизму вязкого среза и мелкоямочный – по телу волокон (треков). Смешанный механизм объясняется некоторым разупрочнением границ треков за счет коагуляции фаз.

Разрушение образца после высокотемпературного отжига развивалось от рисок на поверхности образца с формированием смешанного рельефа: по механизму вязкого среза и мелкоямочного – по телу волокон. В изломе также присутствует единичная пора размером ~40 мкм.

Закалка и искусственное старение приводят к измельчению ямок в изломе, что связано с изменением микроструктуры в процессе высокотемпературного нагрева и исчезновением ячеистой структуры внутри треков.

На рис. 3 представлено изображение образцов в направлении роста У. Данное направление характеризуется иной структурой, особенностью которой является то, что треки в процессе роста детали находились один над другим, формируя слоистую структуру. В образцах, вырезанных в данном направлении, нагрузка приложена перпендикулярно расположению волокон, поэтому в изломе после синтеза наблюдаются участки с разрушением по их границам. При этом разрушение не является хрупким, на поверхности волокон присутствуют мелкие ямки и следы пластической деформации. Разрушение проходит и по телу волокон с формированием мелкоямочного рельефа.

а)

Рис. 2. Микроструктуры и изображения изломов образцов в направлении X после синтеза (а), высокотемпературного отжига (б), низкотемпературного отжига (в), закалки и искусственного старения (г)

Рис. 3. Микроструктуры и изображения изломов образцов сплава АК9ч. в направлении У после синтеза (а), низкотемпературного отжига (б), закалки и искусственного старения (в), высокотемпературного отжига (г)

После низкотемпературного отжига разрушение также прошло преимущественно по границам волокон. При этом на поверхности волокон присутствует мелкоямочный рельеф и следы пластической деформации. Встречаются единичные усадочные поры размером до 50 мкм и вторичные трещины. Высокотемпературный отжиг не приводит к изменению типа разрушения. На изломах также видны границы лазерных треков.

После закалки и искусственного старения в изломах наблюдаются отдельные газовые поры. При этом излом имеет мелкоямочное строение, которое не отличается от строения изломов после закалки и старения в направлении X. Как видно из сравнения изображений изломов, применение отжига приводит к облегчению разрушения по границам треков. Это связано с прохождением диффузионных процессов, во время которых происходит рост кремнийсодержащих фаз по границам. Данные фазы приводят к ослаблению границ и преждевременному разрушению материала. На рис. 4 представлено изображение микроструктуры образцов в месте разрушения. Видно, что применение отжига приводит к разрушению непосредственно по границам лазерных треков, в то время как после синтеза наблюдается промежуточная структура.

Рис. 4. Микроструктура образцов сплава АК9ч. в месте разрушения: а – синтезированное состояние; б – высокотемпературный отжиг

При этом применение закалки, приводящее к исчезновению границ треков и росту кремнийсодержащей фазы, приводит к устранению влияния разницы между направлениями в изломах. Изломы в обоих направлениях идентичны и также характеризуются высокой пластичностью.

Заключение

Термическая обработка оказывает значительное действие на механические свойства при растяжении синтезированного материала АК9ч. Максимальной прочностью характеризуется синтезированное состояние, в то время как любой нагрев приводит к разупрочнению.

Повышение температуры термической обработки приводит к снижению прочностных свойств и повышению пластичности, при этом после всех исследуемых режимов механические свойства сплава превышают требования ГОСТ для отливок. Причиной повышенной прочности является дисперсная структура и отсутствие грубых кристаллов кремния.

В материале наблюдается анизотропия механических свойств, связанная с особенностями процесса ЗD-пeчaти. Во взаимно перпендикулярных направлениях с учетом особенностей структуры и наличия характерных границ от лазерных треков наблюдаются различные типы разрушения. В направлении роста образцов наблюдается отрыв по границам треков, однако излом характеризуется высокой пластичностью.

Данный эффект связан с ослаблением границ вследствие роста фаз на основе кремния в

данных зонах. После закалки и искусственного старения анизотропия свойств нивелируется, изломы образцов в обоих направлениях идентичны.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

2. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.

3. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8-13.

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

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

6. Vilaro T., Colin C., Bartout J.D. et al. Microstructural and mechanical approaches of the selective laser melting process applied to a nickel-base superalloy // Materials Science and Engineering Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 2012. Vol. 534. P. 446-451.

7. 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.

8. Wang Z.M., Guan K., Gao M. et al. The microstructure and mechanical properties of deposited IN718 by selective laser melting // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 513. P. 518-523.

9. Vrancken B., Thijs L., Kruth J.P. et al. Heat treatment of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting: Microstructure and mechanical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 541. P. 177-185.

10. Evgenov A.G., Rogalev A.M., Nerush S.V., Mazalov I.S. Issledovanie svojstv splava EP648, poluchennogo metodom selektivnogo lazernogo splavleniya metallicheskih poroshkov [A study of properties of EP648 alloy manufactured by the selective laser sintering of metal powders] // Trudy VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2015. №2. St. 02. Available at: http://www.viam-works.ru (accessed: July 19, 2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-2-2.

11. Каблов E.H., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4 (37). С. 38-52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.

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

13. Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Хохлатова Л.Б., Рябов Д.К. Структура, свойства и применение сплавов системы Al-Mg-Si-(Cu) // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. №9. С. 40-45.

14. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 157-167.

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

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

17. 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.

18. 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.

19. Brandl E., Heckenberger U., Holzinger V. et al. Additive manufactured AlSi10Mg samples using Selective Laser Melting (SLM): Microstructure, high cycle fatigue, and fracture behavior // Materials & Design. Vol. 34. P. 159-169.

20. Каблов Е.Н. Шестой технологический уклад // Наука и жизнь. 2010. №4. С. 2-7.

cyberleninka.ru

Физические свойства материала ак5м .

T	E 10^– 5	a 10⁶	l	r	C	R 10⁹
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м³	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	0.7			2680		46.2
100		23.1	163		838

АЦ4Мг

Марка :	АЦ4Мг ( другое обозначение АЛ24 )
Классификация :	Алюминиевый литейный сплав
Применение:	для изготовления фасонных отливок; сплав коррозионно-стойкий

Химический состав в % материала ац4Мг

ГОСТ 1583 – 93

Fe	Si	Mn	Ti	Al	Cu	Zr	Be	Mg	Zn	Примесей
до 0.5	до 0.3	0.2 – 0.5	0.1 – 0.2	91.9 – 94.7	до 0.2	до 0.1	до 0.1	1.5 – 2	3.5 – 4.5	всего 0.9

Примечание: Al – основа; процентное содержание Al дано приблизительно

Примечание: В чушках содержание магния 1.55 – 2.05 %

Литейно-технологические свойства материала ац4Мг .

Линейная усадка :

1.2 %

Механические свойства при Т=20^oС материала АЦ4Мг .

Сортамент	Размер	Напр.	s_в	s_T	d₅	y	KCU	Термообр.
–	мм	–	МПа	МПа	%	%	кДж / м²	–
Отливки, ГОСТ 1583-93			216-265		2

Твердость АЦ4Мг , Отливки ГОСТ 1583-93

HB 10^-1 = 60 – 70 МПа

Физические свойства материала ац4Мг .

T	E 10^– 5	a 10⁶	l	r	C	R 10⁹
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м³	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	0.69			2740		67
100		23.2

АК9ч

Марка :	АК9ч ( другое обозначение АЛ4 )
Классификация :	Алюминиевый литейный сплав
Применение:	для изготовления деталей средней и большой нагруженности; сплав отличается высокой герметичностью. Из-за повышенной склонности к газонасыщению и образованию пористости для получения отливок рекомендуется применять кристаллизацию под давлением.Сплав на основе системы алюминий – кремний – магний (силумин)

Химический состав в % материала ак9ч

ГОСТ 1583 – 93

Fe	Si	Mn	Ni	Al	Cu	Pb	Be	Mg	Zn	Sn	Примесей
до 1	8 – 10.5	0.2 – 0.5	до 0.1	86.94 – 91.63	до 0.3	до 0.05	до 0.1	0.17 – 0.3	до 0.3	до 0.01	всего 1.5

Примечание: Al – основа; процентное содержание Al дано приблизительно

Механические свойства при Т=20^oС материала АК9ч .

Сортамент	Размер	Напр.	s_в	s_T	d₅	y	KCU	Термообр.
–	мм	–	МПа	МПа	%	%	кДж / м²	–
литье в кокиль, ГОСТ 1583-93			235		3			Закалка и искуственное старение
литье в кокиль, ГОСТ 1583-93			147		2

Твердость АК9ч термообработанного , ГОСТ 1583-93

HB 10^-1 = 50 – 70 МПа

studfiles.net

TOP HEADLINES