Руденко М. А. Мідні сплави монотектичного типу з покращеними показниками механічних, фізичних і спеціальних властивостей.

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0414U003972

Здобувач

Спеціальність

  • 05.16.04 - Ливарне виробництво

22-09-2014

Спеціалізована вчена рада

Д 26.232.01

Анотація

Об'єкт дослідження - процес розчинення компонентів дисперсних фаз в основі мідних сплавів системи Cu - (Fe - Cr - C) при температурах до 850 °С. Метою роботи є розробка технологічного процесу отримання виливків із удосконаленого (з покращеними показниками експлуатаційної стійкості, твердості та електропровідності при підвищених температурах) монотектичного Cu - (Fe - Cr - C) сплаву. Методи дослідження: методи мікрорентгеноспектрального і хімічного аналізів - для визначення складів зміцнювальної добавки і сплавів в цілому; методи оптичної металографії - для дослідження структури сплавів; метод термодинамічного аналізу - для визначення термодинамічних параметрів фаз і ймовірного рівноважного стану системи в цілому. Твердість зразків визна-чали за методом Брінеля. Електричний опір зразків визначали методом вольтметра-амперметра за чотиризондовою схемою підключення. Кількість фази, яка утворилася в структурі досліджуваного сплаву через зменшення ро-зчинності елементів при охолодженні твердого розчину на основі міді, оці-нювали за величинами зміни показників твердості і питомого електричного опору після штучного старіння (при температурі 500 С) попередньо загарто-ваних (з температури 850 С) зразків. Зміну ступеня розчинності компонентів дисперсних вкраплень в основі при нагріванні оцінювали за температурними залежностями питомого електричного опору сплавів. Наукова новизна отриманих результатів. Ґрунтуючись на результа-тах аналізу термодинамічних параметрів фаз встановлено, що систему Cu - Fe можна вважати системою монотектичного типу. Розплави цієї системи, в залежності від вмісту заліза, можуть існувати у вигляді двох рідких фаз, які різняться за будовою: фази на основі міді та фази на основі заліза. Проте, внаслідок недостатніх значень параметра взаємодії як в рідкій фазі на основі міді, так і в рідкій фазі на основі заліза, концентраційна протяжність області двофазного стану розплавів гранично мала. Підтверджено, що додаткове введення вуглецю спричинює розширення концентраційної протяжності області двофазного стану розплавів системи Cu - Fe. Застосування системи Cu - (Fe - Cr - C) для створення сплавів, змі-цнених вкрапленнями, що утворюються в розплаві, є виправданим. Встановлено, що існування розплавів системи Cu - (Fe - Cr - C) в двофазному стані можливе при вмісті вуглецю в (Fe - Cr - C) добавці не меншому від 0,5 мас. %. Внаслідок розчинення компонентів добавок в рідкій фазі на основі міді, в структурі сплавів системи Cu - (Fe - Cr - C) окрім вкраплень, що утвори-лись в рідкому стані на базі (Fe - Cr - C) добавки, можуть бути присутніми і вкраплення, які утворились при охолодженні внаслідок зменшення розчин-ності елементів в основі (фаза на основі міді). Встановлено, що найбільшу стійкість, щодо розчинення в рідкій міді, мають компоненти (Fe - Cr - C) до-бавок, структура яких в інтервалі кристалізації складається з гамма-твердого розчину на основі заліза і рідкої фази. При цьому збільшення кількості вуглецю у зазначених добавках призводить до зменшення вмісту їх компонентів в рідкій фазі на основі міді. В той же час в твердому стані найбільша стійкість компонентів дисперсних фаз щодо розчинення в основі досягається при введенні в розплав (Fe - Cr - C) добавок, фазовий склад яких в інтервалі криста-лізації представлений дельта-твердим розчином (на основі заліза) і рідкою фазою. Збільшення вмісту хрому від 27,6 до 32,2 мас. % і зменшення вмісту вуглецю від 1,5 до 1 мас. % в добавках призводить до збільшення стійкості вкраплень. Встановлено, що в Cu - (Fe - Cr - C) сплавах, (Fe - Cr - C) добавки, яких містять 1,4 - 1,6 мас. % вуглецю і 15 - 17 мас. % хрому (основа - залізо), оптимально поєднуються технологічні властивості з характеристиками твердості і електропровідності при температурах, що перевищують 650 0С. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці складу сплаву системи Cu - (Fe - Cr - C), з поліпшеними показниками екс-плуатаційної стійкості і кондуктивних властивостей при підвищених температурах, а також технології виробництва виливків з нього. Зазначений сплав пройшов промислові випробування на ПрАТ "Вентиляційні системи". Результати випробовувань свідчать, що експлуатаційна стійкість електродів контактного зварювання з розробленого сплаву перевищує стійкість таких еле-ктродів з бронзи БрХ 1 в півтора рази.

Файли

Схожі дисертації