НДР III-27-18 № ДР 0118U000341 «Дослідження процесів електрострумової обробки ливарних сплавів на основі алюмінію під час плавлення та кристалізації, які забезпечують сприятливу морфологію залізовмісної фази та підвищення службових характеристик виливків»

НДР III-27-18 № ДР 0118U000341 «Дослідження процесів електрострумової обробки ливарних сплавів на основі алюмінію під час плавлення та кристалізації, які забезпечують сприятливу морфологію залізовмісної фази та підвищення службових характеристик виливків», замовник – Національна академія наук України, термін виконання науково-дослідної роботи: початок – I кв. 2018 р., закінчення – IV кв. 2020 р., науковий керівник – Цуркін Володимир Миколайович, провідний науковий співробітник, к.ф.-м.н., доцент.

Результат виконання НДР:

Проведено багатофакторне, багатопараметричне чисельне моделювання комплексу процесів, що утворюються при кондукційній електрострумовій обробці (КЕСО) розплаву доевтектичного силуміну у рідкому стані дало змогу визначити можливості КЕСО позитивно змінювати кристалізаційну здатність розплаву з підвищеним вмістом Fe. Такими умовами визначено: обробка імпульсним струмом; застосування паралельних різно заглиблених електродів з ізольованою бічною поверхнею; введення у розплав за час обробки визначеної дози густини енергії. 

Експериментально підтверджено ефективність цих умов. При КЕСО рідкого стану сплаву АК7пч отримано підвищення σ_в до рівня вимог стандарту (157 МПа) при кількості Fe до 2,6%. Шкідлива груба первинна β-фаза Fe (A_l5FeSi) не утворюється, формуються евтектичні компактні морфології фаз заліза (Al₈Fe₂Si; Al₁₅(FeMn)₃Si₂), у  тому числі у вигляді китайських ієрогліфів, елементи евтектики здрібнюються. Структура виливка стає більш однорідною. Відносне подовження залишається на рівні 1%. 

Запропоновано принципово новий підхід до методу керування КЕСО. Його концепція базується на системному аналізі режимів обробки з урахуванням мультифізичних процесів  КЕСО шляхом співставлення даних верифікованих результатів математичного моделювання різними чисельними методами з показниками якості виливка на рівні стандарту. 

Результати досліджень відповідають міжнародним стандартам високого рівня. Наукова значимість результатів досліджень полягає у подальшому розвитку наукового доробку щодо загальних закономірностей структурних та фазових перетворень у розплаві силуміну, у тому числі з підвищеним вмістом заліза, за умов кондукційної електрострумової обробки рідкого стану. Практична значимість результатів полягає у забезпеченні високих показників якості виливка зі сплаву силуміну, який містить до 3% заліза.