105269 (Исследование применения сплавов системы Al-Mg-Si для производства поршней гоночных автомобилей), страница 9
Описание файла
Документ из архива "Исследование применения сплавов системы Al-Mg-Si для производства поршней гоночных автомобилей", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "металлургия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "металлургия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "105269"
Текст 9 страницы из документа "105269"
Таблица 3.3. Прочностные характеристики сплава 1R в зависимости от способа получения.
Сплав | Температура исследования, оС | |||
20 | 250 | 300 | ||
1R (гранулы) | UTS, MPa | 320 | 155 | 117 |
YS, MPa | 278 | 138 | 96 | |
d, % | 0,5 | 1,0 | 2,0 | |
s 20 | 110 | |||
1R (чешуйки) | UTS, MPa | 530 | 211 | 135 |
YS, MPa | 503 | 170 | 105 | |
d, % | 0,5 | 1,5 | 2,5 |
В микроструктуре сплава первичных кристаллов не наблюдалось. При увеличении х1600 на сером фоне наблюдались отдельные кристаллы Mg2Si звездообразной формы.
Наиболее важные физические свойства (твёрдость, сопротивление текучести, прочность при комнатной и высокой температуре) сплава 1R намного выше, чем сплав фирмы Mahle – мирового лидера в области изготовления поршней гоночных автомобилей (RR 58, Mahle 124 – в российской номенклатуре АК4-1 и АК 12 D соответственно).
Однако теплопроводность повысилась незначительно. Очевидно, для повышения теплопроводности требуется увеличить объём a-твёрдого раствора, что можно достичь путём снижения содержания легирующих элементов. Анализ остаточной твёрдости показал, что все сплавы систем Al – Mg2Si и Al - Mg2Si – Si обладают более высокой твёрдостью после воздействия высоких температур (300, 350оС), чем АК4-1(таблица 4).
Таблица 3.4. Остаточная твёрдость исследуемых сплавов после 100 часов выдержки
при разных температурах.
Сплав № | Состояние | Температура, оС | ||||||
После прессования | После «старения» | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | ||
1R (гранулы) | 92,8…98,3 | - | 89,7…95.0 | 88,7…93,3 | 88,7…98,3 | 93,9…97,2 | 91,7;95,0 | |
1R (чешуйки) | 178 | - | 150;159;164 | 155;157;161 | 159;166;177 | 166;169; 171 | 150;159; 171 | |
2R | 91,7 | 120 | 121;123;129 | 102;110;123 | 86,8;89,7; 92,8 | 81,3;84,9; 88,7 | 81,3;84,9; 85,8 | |
3R | 83,0 | 150 | 136;138;142 | 97,2;98,3; 101 | 75,5;80,4; 81,3 | 73,2;78,7; 79,6 | 77,1;77,9; 80,4 | |
4R | 98,3 | 157 | 146;148;152 | 108;111;111 | 90,7;92,8; 93,9 | 90,7;91,7; 91,7 | 84,0;92,8; 93,9 | |
5R | 89,7 | 152 | 144;144;146 | 95,0;96,1; 98,3 | 80,4;85,8; 85,8 | 77,9;80,4; 80,4 | 77,9;79,6; 83,0 | |
6R | 101 | 162 | 146;150;152 | 115;117;117 | 95,0;98,3; 98,3 | 88,7;93,9; 95,0 | 91,7;92,8; 93,9 |
Исследование сплавов №№ 2R – 6R было проведено, главным образом, в условиях высоких температур: искусственное старение.
По этой причине все сплавы, кроме № 2R, обладают высокой твёрдостью – HB ~ 150…160 МПа (таблица 4). После нагрева да 150 и 200оС твёрдость понизилась в результате распада твёрдого раствора.
Структура сплавов при высокой температуре очень стабильна – остаточная твёрдость после 250, 300 и 350оС почти такая же, как в состоянии после прессования. Высокая жаропрочность сплавов подтвердилась результатами исследования «длительной прочности» (таблица 5).
Таблица 3.5. Длительная прочность сплавов, в течение 20 часов при температуре
250оС
Сплав № | s 20 , МПа |
1R (гранулы) | 110 |
2R | 110 |
3R | 100 |
4R | 105 |
5R | 100 |
6R | 110 |
Таблица 3.6. Прочностные свойства прутков, полученных путём прессования
исследуемых гранулированных сплавов.
Сплав № | Комнатная температура | 250оС | 300оС | 350оС | |
1R | UTS, MPa | 320 | 155 | 135 | - |
YS, MPa | 278 | 138 | 105 | - | |
d, % | 0,5 | 1,0 | 2,5 | ||
2R | UTS, MPa | 358 324 2,6 | 185 176 17,2 | 130 122 20,8 | 77 75 28,4 |
YS, MPa | |||||
d, % | |||||
3R | UTS, MPa | 378 | 185 | 119 | - |
YS, MPa | 359 | 173 | 115 | - | |
d, % | 1,0 | 2,0 | 1,2 | - | |
4R | UTS, MPa | 383 | 195 | 132 | - |
YS, MPa | 372 | 189 | 129 | - | |
d, % | 0,4 | 3,4 | 2,4 | - | |
5R | UTS, MPa | 345 | 215 | 133 | 80 |
YS, MPa | 326 | 203 | 110 | 70 | |
d, % | 2,8 | 2,8 | 9,6 | 18,4 | |
6R | UTS, MPa | 393 | 241 | 83 | |
YS, MPa | 342 | 218 | 72 | ||
d, % | 1,2 | 1,2 | 16,8 |
Таблица 3.7. Теплопроводность изучаемых гранулированных сплавов, W/mK
Температура, оС | 1R чешуйки гранулы | 2R | 3R | 4R | 5R | 6R | |
20 | 88,8 | 93 | 115 | 100 | 108 | 133 | 110 |
50 | 89,2 | 93 | 119 | 96,1 | 110 | 136 | 110 |
100 | 90,8 | 93 | 125 | 95,8 | 113 | 141 | 110 |
150 | 92,9 | 94 | 131 | 101 | 116 | 145 | 111 |
200 | 95,1 | 94 | 134 | 109 | 119 | 149 | 112 |
250 | 96,8 | 93 | 135 | 118 | 122 | 150 | 114 |
300 | 97,6 | 92 | 135 | 124 | 122 | 148 | 116 |
350 | 97,0 | 90 | 134 | 124 | 122 | 144 | 119 |
400 | 94,5 | - | 135 | 115 | 122 | 137 | 122 |
Таблица 3.8. Плотность и модуль Юнга исследуемых гранулированных сплавов
Сплав № | Плотность, г/см3 | E, ГПа |
1R (чешуйки) | 2,60 | - |
2R | 2,63 | 81 |
3R | 2,62 | 81,5 |
4R | 2,55 | 82 |
5R | 2,62 | 86 |
6R | 2,61 | 83 |
Микроструктура сплавов 2R, 3R и 4R состояла из звездообразных частиц Mg2Si фазы, размером около 2…3 мкм, которые однородно распределены в твёрдом растворе. На микроструктуре сплава 6R вдобавок были видны частицы первичного Si. Результаты испытаний показали, что сплавы №№ 3R – 6R обладают низкой пластичностью при комнатной температуре. В итоге, лучшим комплексом свойств обладал сплав 2R. Все сплавы обладали высоким модулем Юнга, низким коэффициентом линейного расширения, но теплопроводность оказалась ниже, чем ожидалось, причину этого в ходе данного этапа исследования выявить не удалось. Наибольшую теплопроводность имеет сплав № 5R – 144…150 W/mK при температуре 250…350оС .
Однако, сплав № 2R, содержащий больше алюминия, чем сплав № 5R, имеет теплопроводность ~ 135 W/mK при той же температуре. Очевидно, одной из причин этого является наличие в сплаве свободного магния. Соотношение Mg : Si в этом сплаве больше, чем 1,73. На кривой графика коэффициента линейного расширения для этого сплава где изменения зависят от температуры, наблюдается значительное отклонение (рис.2 пункта 3.3). Возможно, всякие примеси тоже оказывают негативное влияние на теплопроводность. Электропроводность сплава № 2R почти такая же, как у сплава Д16Т. Рекомендуется подробное исследование всех факторов.
Плотность сплавов достаточно низкая (2,55…2,63 г/см3), очевидно, что она может быть ещё более снижена с помощью оптимизирования содержания тяжелых металлов – Zr, Ni, Fe в сплаве (в сплавах №№ 1R – 6R содержание этих компонентов около 4…5 %).