Effect of modification by titanium aluminide powder on the structure of aluminum castings
Keywords:
modification, titanium aluminide, aluminium castings, macro- and microstructure, hardnessAbstract
Purpose. Validation of proposed based on the results of computer model recommendations for modification of aluminium castings by TiAl powder and study of its effect on the characteristics of the metal structure. Methodology. Casting material is technical aluminium which contains 0,3...0,4% Mn, 0,1...0,2% Cu and less than 0,1% Si and Fe. A pre-refined processing of manganese chloride MnCl2 was performed. For modifier input capsules filled with powder including TiAl - 57%, Al powder - 29% and MnCl2 - 14% were used. Fractional composition of TiAl powder was corresponding to the parameters of the lognormal distribution ^ = 0,90 and c = 0,47. The metal processing temperature was 7 5 0 .7 6 0 ° C. Consumption of TiAl was 0,4 g/kg. Methods: Quantitative optical metallography, measurement of the Vickers hardness. Findings. By modifying the decrease in the average crosssectional areas of macro-grains in sections 6...8 times has been achieved. That corresponds to the average linear size reduction by 2.5...2.8 times. Columnar grains were eliminated. Globularization of microstructure was achieved. Approaching of the microstructure grains shape to equiaxed in the modified metal is accompanied by a decrease in the average area of their cross sections in the plane of the sample section. Microstructure refinement is most manifested in the peripheral zone and the half radius area of the casting is approximately 4x (sectional area). Structure refinement leads to an increase in their hardness up to 23.5%. Originality. It was found that the distribution of the grain size of the microstructure for both experimental and comparative castings described as lognormal, but modification significantly affects the parameters c but rather slightly to It is shown that the conditional characteristic shape of the grains in the microstructure of the unmodified casting tends to be rectangular; in modified it approaches the elliptical (centre) and rhombic (the periphery). Practical value. The effectiveness of the theoretically proposed recommendations for modification of small swiftly cooled aluminium castings was confirmed. Achieved results can significantly improve either quality of cast products from technical aluminium or technological properties of cast billets for further shaping
References
Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т 1. / Под общ. ред. Н. П. Лякишева. - М.: Машиностроение. - 1996. - 992 с.
Diagrams of binary metallic systems: Enchiridion. In 3 volumes. Vol. 1. T /, ed. by N. P. Lyakishev. - Moscow: Mechanical engineering. - 1996. - 992 p. http://www.twirpx.com/file/337860
Каверинский В. В. Модифицирование алюминиевого сплава АК9 дисперсным порошком меди / В. В. Каверинский, В. А. Воронич, Г. А. Иванов // Вісник ДонНАБА - Збір. наук. праць.- вип. 2013-4(102). Актуальні проблеми фізико-хімічного матеріалознавства. - Макіївка.- ДонНАБА.- С. 125 - 130.
Kaverinsky V. Modification of Aluminium alloy AK9 bydispersed copper powder / V. V. Kaverinsky, V. A. Voronich, G. A. Ivanov // News of DonNABA - Scientific Papers - Vol. 2013-4 (102). Actual problems of physical and chemical materials science. - Makeyevka - DonNABA. - P. 125 - 130.
Калинина Н. Е. Повышение технологических свойств литейных алюминиевых сплавов при модифицировании нанодисперсными частицами / Н. Е. Калинина, О. А. Кавац, В. Т. Калинин // Авиационнокосмическая техника и технология. - 2010.-№ 4.-С. 17- 20.
Kalinina N. E. Increasing of technological properties of cast aluminium alloys in the modification nano-particles / N. E. Kalinina, O. A. Kavats, V. T. Kalinin // Aviation and space equipment and technology. - 2010. - № 4. - P. 17 - 20. http://www.khai.edu/csp/nauchportal/Arhiv/AKTT/2010/AKTT410/Kalinina.pdf
Монфольдо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Л. Ф. Монфольдо. - М.: Металлургия. - 1979. - 640 с.Monfoldo L. F. Structure and properties of aluminium alloys / L. F. Monfoldo. - Moscow: Metallurgy. - 1979. - 640 c. http://www.twirpx.com/file/374705/
Пат. 69720 Україна, МПК С22С 1/06. Рафінувально -модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів / Н.В. Широкобокова, О. А. Мітяєв, І. П. Вовчок, С. В. Кюрчев, О. С. Колодій; заявник і патентоутримувач Запорізький нац.. техн.. ун-т; заявл. 31.10.2011; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 9. - 6 с.
Patent 69720 Ukraine, IPC S22S 1/06. Refining-modifying complex for aluminium alloys / N. V. Shyrokobokova, O. A. Mityaev, I. P. Vovchok, S. V. Kyurchev, O. S. Kolodiy; applicant and patentee Zaporozhye National Technical University; announced 31.10.2011; published 10.05.2012, Bull. № 9. - 6 p. http://uapatents.com/6-69720-rafmuvalno-modifikuvalnijjkompleks-dlya-alyuminiehvikh-splaviv.html
Пат. 28570 Україна, МПК6 С 22 С 1/00. Склад для модифікування алюмінієвих сплавів / О. А. Кавац, Н. Є. Калінина, Д. А. Кавац, О. К. Федорчук; заявник і власник ДП «Вироб. об’єдн. Півд. машинбуд. з-д ім.О.М.Макарова». - №u200709846; заявл. 03.09.07; опубл. 10.12.07, Бюл. №20 (І кн.).
Patent 28570 Ukraine, IPC 6 C 22 C 1/00. Ingredients for the modification of aluminium alloys / O. A. Kavatsiv, N. E. Kalinyna, D. A. Kavatsiv, O. K. Fedorchuk; applicant and patentee “Yuzhny Machine-Building Plant named after A. Makarov”. - №u200709846; announced 03.09.07; published10.12.07, Bull. №20 (book 1).http://www.khai.edu/csp/nauchportal/Arhiv/AKTT/2008/AKTT708/Kalinina.pdf
Пат. 2348718 Российская Федерация, МПК C22C1/03, C22C21/04. Способ модифицирования эвтектических силуминов /А. Я. Лавринов, В. А. Изотов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева. - №ru2007114430/02; заявл. 16.04.2007; опубл. 10.03. 2009.
Patent 2348718 Russian Federation, IPC C22C1 / 03, C22C21/04. A method of modifying of the eutectic silumin / A. Ya. Lavrinov, V. A. Izotov; applicant and patentee Rybinsk State Aviation Technological Academy named after P. A. Solovyov. - №ru2007114430/02; announced 16.04.2007; published 10.03.2009. http://www.freepatent.ru/patents/2348718
Троцан А. И. Влияние фракционного состава порошка TiAl на его эффективность в качестве модификатора для алюминиевого литья / А. И. Троцан, В. В. Каверинський, И. Л. Бродецький, З. П. Сухенко // Металл и литьё Украины. - 2015. - №1. - С. 1 - 6.
Trotsan A. I. The influence of fractional composition of TiAl powder on its effectiveness as a modifier for the aluminium casting / A. I. Trotsan, V. V. Kaverinsky, I. L. Brodetsky, Z. P. Suhenko // Metal and casting of Ukraine. -2015. - №1. - P. 1 - 6. http://ptima.kiev.ua/index.php?option=com_content&task=category§ionid=8&id=27&Itemid=68&lang=ru
Троцан А. И. Модифицирование железоуглеродистых расплавов дисперсными порошками / А. И. Троцан, И. Л. Бродецкий, В. В. Каверинский. - Саарбрюккен: «LAP Lambert Academic Publishing. GmbH & Co. KG», 2012. - 182 c.
Trotsan A. I. Modification of iron-carbon melts by disperse powders / A. I. Trotsan, I. L. Brodetsky, V. V. Kaverinsky. - Saarbruecken: International Publishing House «LAP Lambert Academic Publishing. GmbH & Co. KG », 2012. - 182 p. https://www.lap-publishing.com/ catalog
Троцан А.И. Оценка числа дополнительных центров кристаллизации для получения заданной степени дисперсности структуры /А. И. Троцан, В. В. Каверинский, И.Л. Бродецкий // Строительство, материаловедение, машиностроение. Сб. научн. трудов. - Днепропетровск. - ПГАСА, 2011. - Вып. 62. - С. 690 - 693.
Trotsan A. I. Assessment of additional nucleation for a given degree of the structure dispersion / A. I. Trotsan, V. V. Kaverinsky, I. L. Brodetsky // Construction, materials science, mechanical engineering. Scientific Papers. - Dnepropetrovsk. - Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture, 2011. - Vol. 62 - P. 690 - 693.
Kattner U. R. Thermodynamic Assessment and Calculation of the Ti-Al System / U. R. Kattner, J. C. Lin, Y. A. Chang // Metallurgical and Materials Transactions A. - Vol. 23, № 8. - 1992. - P. 2081-2090. http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF0264601#page-1
Mohammed R. Role of Ti & B in microstructure and mechanical properties of a 360 alloy / R. Mohammed, A. Kumar, M. Arun // IMPACT: International Journal of Research in Engineering & Technology.-2014.-Vol.2, Issue 2.-P.75- 83. http://www.impactjournals.us/download.php?fname=--1392286567-9.%20Eng-Role%20of%20Ti%20and%20B%20in%20Microstructure-Riyaz%20Mohammed.pdf
Prasada Rao A.K. A melt inoculant for simultaneous grain refinement and modification of hypoeutectic Al-Si alloys / A. K. Prasada Rao, K. Das, B. S. Murty, M. Chakraborty] // Journal of Alloys and Compounds -2009.-Vol.480.-P. 49 - 51. http://www.researchgate.net/publication/236170113_AlTiCSr_master_alloyA_melt_inoculant_for_simultaneous_grain_refinement_and_modification_of_hypoeutectic_AlSi_alloy.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
