трусики женские украина

На головну

 Дослідження застосування сплавів системи Al-Mg-Si для виробництва поршнів гоночних автомобілів - Металургія

ЗМІСТ

1. Введення

2. Літературний огляд по темі диплома

2.1. Сплави системи Al - Si - Mg

2.2. Сплави системи Al - Mg - Si

2.3. Жароміцність поршневих ливарних алюмінієвих сплавів

2.3.1.Вліяніе легуючих елементів на жаропрочность поршневих сплавів

2.3.2. Жароміцність висококремніевих легованих сплавів

2.4. Короткочасні випробування ливарних алюмінієвих сплавів при підвищених

температурах

2.4.1. Короткочасні випробування сплавів на розтягнення за звичайною методикою

2.5. Діаграма Al - Mg - Si

2.6. Бистрозакрісталлізованние сплави на основі алюмінію і способи їх отримання

3. Експериментальна частина

3.1 Обгрунтування вибору сплавів для дослідження

3.2. Дослідження гранульованих сплавів

3.3. Коефіцієнт лінійного розширення досліджуваних сплавів

3.4. Висновки

4. Економіка

4.1. Техніко - економічне обгрунтування НДР

4.2. Організація і планування НДР

4.3. Індивідуальне виробниче завдання на виконання НДР

4.4. Складання кошторису витрат на дипломну НДР

5. Промислова екологія і безпека виробництва

5.1. Загальний аналіз умов праці при проведенні досліджень

5.2. Розробка інженерних заходів щодо захисту від ОПФ і ВПФ

5.3. Забезпечення пожежної безпеки при проведенні досліджень

5.4. Захист навколишнього середовища

6. Висновок

7. Література

1. ВСТУП

Пріоритетні властивості матеріалів для поршнів двигунів внутрішнього згорання і дизельних двигунів можна класифікувати таким чином: низький коефіцієнт лінійного розширення, висока міцність і жароміцність, зносостійкість і, відповідно, висока технологічність і ефективність при виробництві.

Очевидно, що особливі експлуатаційні умови для двигуна сучасної гоночної машини зумовлюють інший список пріоритетів для поршневих матеріалів.

Метою даної дослідницької роботи є розробка поршневого матеріалу, що має особливий комплекс властивостей: низька щільність, висока жароміцність і термостабільність, висока теплопровідність і т.д.

Основними матеріалами, використовуваними в двигунах Формули-1, є алюмінієві магнієві, титанові і сталеві сплави, хоча в окремих випадках можуть застосовуватися й інші, наприклад, кераміка і вуглеволокно.

Алюміній - найпоширеніший матеріал завдяки його жорсткості. Тому з нього роблять головні елементи двигуна, наприклад, головки циліндрів, блок циліндрів, поршні. Багато з цих компонентів виробляються зі спеціальних алюмінієвих сплавів, наприклад Metal Matrix Composite (MMC), який тільки почав з'являтися у Формулі-1. Додатковим плюсом у використанні алюмінію є його висока теплопровідність. В результаті цього тепло, створюване всередині двигуна, швидко відводиться назовні і ефективно розсіюється.

Магній легше алюмінію, але його жорсткість нижче, так що він використовується в таких частинах як оболонки кулачків. Шатуни зроблені з титану. Хоча ці матеріали важче алюмінію, але набагато жорсткіше. Зі сталі (до складу якої входять різні кількості нікелю та хрому) роблять колінчастий вал, оскільки на цей вузол впливає величезна енергія, а значить, потрібен високий рівень міцності. Углеволокно (карбонове волокно), широко застосовується при виготовленні шасі, у виробництві двигуна майже не бере участь. Але його все ж можна побачити наприклад в якості оболонки пружин. Низька вага і ізоляційні властивості кераміки представляють широкий інтерес для застосування, однак недостатня міцність поки обмежують її використання в двигунах Формули-1. Деякі виробники застосовують її як покриття впускних клапанів, щоб запобігти теплопередачу від вихлопних газів до голівок циліндра. У деяких командах з кераміки зроблені вихлопні труби. Сама система вихлопу зроблена з інконель, спеціального сплаву нікелю, цинку і хрому, який застосовується в авіаційних двигунах. Це дуже тонкий і легкий метал, але витримує високі температури, порядку 800-900 градусів. Він з легкістю витримує режими швидкого нагрівання та охолодження, властиві роботі системи вихлопу боліда Формули-1.

У форсованих моторах застосування кованих поршнів якщо вже не обов'язково, то у всякому випадку бажано. Але перш ніж говорити про їх переваги, внесемо ясність у термінологію. Точна назва процеси не ковка, а ізотермічне штампування, оскільки заготовку поршня отримують з прутка видавлюванням без плавлення - єдиним ходом преса при постійній температурі 495 ± 5 ° С.

Фотографії поршнів гоночних болідів Formula-1 фірми Mahle

У порівнянні з литими штамповані поршні легше і одночасно міцніше, їх форма оптимальна для форсованих двигунів, схильність до прогорання менше. На підтвердження звернемося до цифр. Твердість кованих поршнів 120-130 од. по Бріннелю проти 80-90 од. у звичайних. Термоциклічною стійкість вище в 5-6 разів. Якщо литі до появи перших тріщин витримують в середньому 400 випробувальних циклів «нагрів-охолодження», то штамповані - 2500.

В якості предмета дослідження в даній роботі були обрані сплави на основі Al - Mg - Si, отримані методом високошвидкісної кристалізації (розпилення з перфорованого склянки) у вигляді гранул.

2. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД ПО ТЕМІ ДИПЛОМА

2.1 Сплави системи Al - Si - Mg

Найбільш типовим сплавом силумін системи Al-Si-Mg, що знайшли широке застосування, є сплав АЛ9 (6-8% Si, 0,25- 0,4% Mg, решта Al). Сплав АЛ9 застосовується як в загартованому (Т4), так і в частково состаренном стані (Т5).

Сплав АЛ9 розроблений у середині тридцятих років. В основному він призначений для лиття тонкостінних і складних по конфігурації деталей, несучих середні по величині навантаження (деталі карбюраторів, корпуси помп і різної апаратури).

До переваг сплаву АЛ9 слід віднести:

а) хороші ливарні властивості (висока вологотекучість, мінімальна лінійна усадка), близькі до властивостей сплаву АЛ2, чтопозволяет отримувати тонкостінні виливки складної конфігурації;

б) малу схильність до утворення гарячих тріщин;

в) порівняно високу міцність і задовільну пластичність;

г) у порівнянні зі сплавом АЛ4 менш складну технологію лиття деталей: не вимагається застосування автоклава для кристалізації під тиском; модифікування зазвичай проводиться потрійним стандартним модифікатором, що економічніше.

До недоліків сплаву АЛ9 відносяться:

а) знижена оброблюваність різанням;

б) хоча зі збільшенням вмісту магнію міцність сплаву підвищується і оброблюваність різанням поліпшується, але пластичність сплаву при цьому знижується;

в) знижена корозійна стійкість до азотної кислоти;

г) знижена жаропрочность, яку можна підвищити, збільшуючи вміст кремнію і магнію, а також додатково легіруя сплав міддю.

Основна упрочняющая фаза потрійних сплавів - фаза Mg2Si, що належить до дальтонідному типом з певними хімічним складом, властивостями і нормальної валентностью. Ця фаза має кубічну елементарну комірку і не утворює твердих розчинів зі своїми компонентами, що характерно для іонних сполук на відміну від фаз бертоллідного типу (наприклад, фази Al3Mg. :).

Методом рентгеноструктурного аналізу та металографічними дослідженнями процесу старіння сплавів алюмінію з кремнієм

і магнієм встановлено, що процес розпаду твердого розчину магнію і кремнію в алюмінії здійснюється за наступною схемою:

1. З'являються ЗДП в кристалічній решітці твердого розчину, т. Е. Відбувається перегрупування в напрямку зближення атомів кремнію і магнію для освіти метастабільною фази Mg2Si. Ці процеси йдуть повільно при кімнатній температурі і інтенсивно при підвищеній. Така перегрупування атомів супроводжується сильним спотворенням кристалічної решітки, що є причиною зміцнення сплавів типу силумін при кімнатній температурі і початкового зниження жароміцності при температурах старіння (160-170 С і вище).

2. Утворюються одномірні і двовимірні зародки метастабільною фази Р '(Mg2Si), яка має гексагональну решітку. Вважається, що формування фази Mg.2Si - основна причина зміцнення сплавів системи Al-Si-Mg, але з появою стабільної фази Mg, Si помітно знижується жароміцність потрійних сплавів. Це особливо проявляється при 170-180 ° С протягом 25-ч витримки.

3. Утворюється стабільна фаза Mg.2Si в загартованих сплавах типу силумін при 185-220 ° С протягом декількох годин, а при 300оС - протягом 30 хв старіння з різким зниженням міцності сплаву.

Застосовуючи старіння в інтервалі температур 180-225 ° С з малим часом витримки, можна забезпечити сплаву АЛ9 високу міцність і знижену пластичність.

Жароміцність цих сплавів можна значно підвищити двома шляхами: упрочнить твердий розчин комплексним легуванням і межі зерен стійкими фазами, кристалізуються у розгалуженій формі; вільний (елементарний) кремній зв'язати в стійкі сполуки (Al8Si8Mg3Fe, Al4Si2Fe, Al5SiFe та ін.). При цьому кремній не слід пов'язувати в такі сполуки, в яких другий компонент має підвищений коефіцієнт дифузії. Таким прикладом може служити фаза Mg2Si, яка є упрочняющей фазою; вона міститься в структурі більшості сплавів типу силумін (АЛ4, АЛ9 та ін.).

Фаза Ai2Si ??формується через ряд фазових перетворень, сильно спотворюють кристалічну решітку матриці, що зумовлює значне зміцнення сплавів при кімнатній температурі. Це досягається застосуванням відповідної термічної обробки (загартування і старіння). В потрійних сплавах системи А1-Si-Mg були вперше виявлені в алюмінієвій матриці зони, що характеризують стадії предвиделенія. Автори робіт, користуючись у своїх дослідженнях методом рентгеноструктурного аналізу, в сплавах, постарених при кімнатній температурі, не могли виявити структуру зон, хоча механічні властивості тронних сплавів підвищувалися. Лише тільки при температурі 150оС зони скупчення магнію і кремнію в матриці розташовуються локально. За допомогою вакансій (утворилися в процесі загартування) розчинені атоми спочатку збираються в ланцюжки без будь-якого порядку, потім атоми легуючих елементів поступово розташовуються у певному

Таблиця 2.1

Зміна механічних властивостей сплаву АЛ9 в залежності від вмісту кремнію .і температури випробувань (Гагаринские зразки, вирізані з кокільних заготовок)

 Хімічний склад,% (решта А1) Термічна обробка Температура випробуванні, ° С

 20150200250

 s b

 кГ / мм 2 d. %

 s b

 кГ / м.і- d. %

 s b

 кг / мм-d. %

 s b

 кГ / мм 2 d. %

 Si Mg Fe

 6,5 0,30 0,25 Т5 26,7 2,3 24,2 3,0 20,1 4,3 15,8 6,7

 7,2 0,30 0,25 Т5 26,8 2,0 23,1 3,2 19,4 4,8 14,3 7,2

 8,5 0,30 0,25 Т5 26,2 2,1 22,8 3,4 18,5 5,7 13,7 8,5

 9,1 0,3 0,25 Т5 26,3 1,8 22,1 3,0 18,1 5,6 13,2 9,0

порядку і параметр (4,04 А) утворюється ланцюжка стає таким же, як у елементарної комірки матриці.

При підвищених температурах ряди атомів легуючих компонентів створюють будова областей, дещо відмінне від будови матриці. У цьому випадку фаза B "поступово перетворюється на фазу B '. Атомна перебудова супроводжується великою спотворенням кристалічної решітки матриці, що є причиною значного підвищення механічних властивостей сплавів типу силумін. Однак таке напружений стан кристалічної решітки сприяє пониженню жароміцності сплавів. Це особливо переконливо виявляється в зміні структури твердого розчину сплаву типу АЛ9. І. Ф. Колобнев, Т. І. Решетник та В. К. Мостіпан, досліджуючи потрійні сплави типу силумін Електронномікроськопічеськие методом, показали, що при температурі старіння 165оС процес розпаду твердого розчину сплаву типу АЛ9 (А1 + 8,9% Si + 0,46% Mg) протікає порівняно швидко.

У процесі старіння при температурі 135 ° С протягом 15 год утворилися скупчення ультрадисперсних частинок елементарного кремнію. Форма скупчень таких частинок кремнію аналогічна формі скупчень таких же часток кремнію, отриманих в роботі Н. Н. Буйнова при старінні подвійного сплаву Al-Si. Крім скупчень ультрадисперсних частинок кремнію, в структурі твердого розчину є атомні скупчення у вигляді круглих (білих) точок, очевидно ЗГП2, або, як у багатьох роботах прийнято позначати «фазу» B ". Такі продукти розпаду твердого розчину, що утворюються у вигляді ланцюжків, в сплавах системи Al-Si-Mg характерні для початкової стадії старіння. Структура сплаву АЛ9, зістареного при температурі 150 ° С протягом 15 год, підтверджує це.

При більш високих температурах старіння кількість і величина ультрадисперсних частинок елементарного кремнію, а також і білих точкових виділень сильно зростають. Структура твердого розчину сплаву АЛ9 після старіння 15 і 25 год при температурі 165 ° С характеризується великим скупченням частинок, кремнію і утворенням частинок метастабільною фази B ', а також і стабільної Mg2Si.

З підвищенням температури розпад твердого розчину протікає дуже інтенсивно і утворюються скупчення частинок метастабільних фаз підвищеної щільності за більш короткий час. При цьому розмір часток метастабільних фаз значно збільшується з подовженням тривалості старіння. Особливо інтенсивно твердий розчин розпадається при температурі 175оС з витримкою 10 год. Частинки силицида магнію (у вигляді білих тонких смуг) розташовані орієнтовано. Розпад твердого розчину в процесі старіння при температурі 200 ° С практично закінчується протягом 10 ч. Тому і міцність сплаву АЛ9 при температурі 200 ° С низька.

Дані табл. 1 і 2 дозволяють зробити два висновки: для тривалої роботи при високих температурах сплав типу АЛ9 рекомендувати не слід; зі збільшенням вмісту кремнію в сплаві (модифіковане стан) міцність цих сплавів з підвищенням температури знижується. Подальше підвищення часу витримки при температурі 300 ° С зумовлює зростання часток продуктів розпаду твердого розчину.

Всі зазначені вище процеси протікали в нерівноважних умовах.

Таблиця 2.2

Зміна тривалої міцності сплаву АЛ9 в залежності від температури :. і прикладеної напруги (зразки діам. 10 мм, відлиті в піщані форми)

 Температура

Повний текст реферату

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка