Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 «Ливарне виробництво». Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2025.
Дисертація присвячена зміцненню алюмінієво-магнієвих та алюмінієвомідних та алюмінієво-кремнієвих ливарних сплавів цирконієм введеним із тетрафториду цирконію та діоксиду цирконію, які є проміжними продуктами отримання металічного цирконію і використання яких дозволяє позбутися необхідності отримання алюмінієво-цирконієвої лігатури.
Об’єктом дослідження є явище зміни структури та властивостей алюмінієвомагнієвих, алюмінієво-мідних та алюмінієво-кремнієвих ливарних сплавів під впливом флюсів, що містять в собі сполуки цирконію. Розглянуто експериментальне дослідження переходу цирконію з діоксиду цирконію або тетрафториду цирконію в алюмінієві сплави із комплексного флюсу. Проведено дослідження механічних характеристик литих зразків отриманих із алюмінієвих сплавів з цирконієм, введеним із його діоксиду або тетрафториду в литому та термічно обробленому стані.
Визначено, що реакція між ZrO2 і рідким Al термодинамічно можлива, але в реальних умовах процесів плавлення і лиття алюмінієвих сплавів введення чистого ZrO2 неможливо через міцну плівку оксиду алюмінію на поверхні металу. Реакція між ZrF4 і рідким Al термодинамічно можлива, але протікає повільно. У роботі встановлено, що компонентами, які дозволяють відновлювати цирконій із ZrO2 і ZrF4 та насичувати ним рідкий алюміній є LiF, NaF, KF. На основі проведення комплексу досліджень встановлено, що цирконій відновлюється із оксиду і фториду цирконію алюмінієм та магнієм. Підбір складу флюсів необхідно робити із таким співвідношенням компонентів, яке б забезпечувало б утворення фторцирконатів калію, літію або натрію. Після відновлення, при вмісті цирконію у алюмінієвому розплаві більшому за межу його
розчинності при цій температурі, термодинамічно більш імовірною є реакція відновлення цирконію до сполуки Al3Zr ніж розчинення цирконію в алюмінієвому
розплаві. На основі результатів досліджень мікроструктури та механічних властивостей алюмінієвих ливарних сплавів систем Al-Si, Al-Mg-Si, Al-Cu, Al- Cu- Mn уточнено механізм зміцнення. На основі повного факторного експерименту розраховані оптимальні кількості сполук цирконію та інших складових комплексних флюсів, що призначені для відновлення цирконію у середовищі рідкого алюмінію та переведенні його у металевий розплав, а також призначені для його рівномірного розподілу по об'єму розплаву. Досліджено вплив температури та часу витримки на структуру та механічні характеристики вищевказаних сплавів.
Ключові слова: зміцнення, цирконій, флюс, алюмінієві ливарні сплави, оксид цирконію, фторид цирконію, механічні властивості, мікроструктура.
