Литейщики Самарского политеха разработали технологии для повышения качества алюминиевых сплавов

Качество литых изделий во многом зависит от технологии получения алюминиевых сплавов и от шихтовых материалов (исходная смесь компонентов, необходимых для сплава). Специалисты центра литейных технологий Самарского политеха сумели не только повысить качество отливок, но и удешевить их производство. Сначала они сократили количество дорогостоящей лигатуры (основной компонент для приготовления сплава, задающий свойства будущего изделия) на отходы в виде алюминиевых банок. А затем приступили к подбору способа обработки лигатурных расплавов, чтобы добиться максимально однородной структуры. Результаты последних исследований ученые опубликовали в авторитетном журнале «Цветные металлы» (DOI: 10.17580/tsm.2023.09.08).

– Чем более измельчённой структурой обладает исходный материал для будущего расплава, тем выше будут физико-механические свойства готового изделия, – рассказывает доктор технических наук, декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта, руководитель научной группы Константин Никитин. – Чтобы добиться благоприятной структуры литого изделия, перед началом литья мы вводим в алюминиевые расплавы специально-обработанные модифицирующие лигатуры – добавки, которые измельчают структуру расплава, не изменяя его основной химический состав.

Наши литейщики провели ряд экспериментов со стандартным сплавом АК9ч (система Al–Si–Mg). Для приготовления сплава применяли лигатуру AlSi20, а для его модифицирования – AlTi5. Наиболее высокие результаты ученые получили при использовании специально-обработанных лигатур (микрокристаллических), которые производят по собственным разработкам в центре литейных технологий Самарского политеха. Предел прочности увеличился почти на 20%, а относительное удлинение (пластичность) – в два раза. При этом расход микрокристаллической модифицирующей лигатуры AlTi5 снижен в три раза.

– Все дело в структурной наследственности металлов и сплавов, – поясняет Никитин. –

После растворения лигатур в расплавах образуется высокодисперсная взвесь унаследованных от лигатур частиц – потенциальных зародышей для формирования кристаллической структуры литого изделия. Чем меньше размер и больше зародышей в расплаве, тем мельче кристаллическая структура и выше физико-механические свойства литого изделия.

Наиболее удачные результаты исследований ученые трансформируют в производственные технологии, которые внедряются не только в научно-производственный процесс центра литейных технологий, но и в литейно-металлургические производства промышленных предприятий.

Фото Антонины Стеценко.