Отчет о выполнении прикладных научных исследований и экспериментальных разработок по теме "Экспериментальные исследования поставленных перед ПНИЭР задач. Обобщение и оценка результатов исследований" (заключительный) этап третий

Выбрана базовая система легирования Al-Ca-Fe-Sc-Zr. В результате проведенного моделирования фазового состава и литой структуры сплавов системы Al-Ca-Fe-Zr-Sc-Si-Mg-Mn-Znвыбраны три сплава для изготовления тестовых образцов: Al-6%Ca-1%Fe, Al-6%Ca-1%Fe-0,3%Sc, Al-6%Ca-1%Fe-0,4%Zr. По разработанным методикам изготовления тестовых образцов фасонных отливок из коррозионностойких алюминиево-кальциевых сплавов получены тестовые образцы сплавов Al-6%Ca-1%Fe, Al-6%Ca-1%Fe-0,3%Sc, Al-6%Ca-1%Fe-0,4%Zr. По результатам экспериментальных исследований свойств тестовых образцов произведена корректировка химического состава перспективных химических составов и технологических режимов изготовления образцов фасонных отливок и деформированных полуфабрикатов.Разработаны программы и методики экспериментальных исследований и исследовательских испытаний фасонных отливок и деформированных полуфабрикатов. Проведены технологические испытания сплавов систем Al-Ca-Fe-Zn-Mg-Sc-Zr, Al-Ca-Si-Sc-Zr, Al-Ca-Mn-Fe-Si-Sc-Zr, предназначенных для производства фасонных отливок. В результате экспериментальных исследований для проведения исследовательских испытаний фасонных отливок выбраны сплавы Al2Zn4Mg0.5Fe2.5Ca0.2Zr0.1Sc и Al2.5Ca1Mn0.5Fe0.15Zr0.2Sc. В результате исследовательских испытаний определены свойства фасонных отливок из сплава Al2.5Ca1Mn0.5Fe0.15Zr0.2Sc: временное сопротивление 293 МПа, предел текучести 204 МПа, относительное удлинение 2,6%, твердость по Виккерсу 862 МПа, плотность 2,63 г/см3, температура неравновесного солидуса 612,7 оС, средний размер вторичных выделений фазы L12 18 нм, после выдержки (24 часа) в корозионно-активной среде временное сопротивление 257 МПа, потеря массы 0,36%. Определен режим полунепрерывного литья слитков из коррозионностойких алюминиево-кальциевых сплавов, предназначенных для производства деформируемых полуфабрикатов на машине полунепрерывного литья с винтовым приводом: скорость вытягивания слитка 170 мм/мин, температура расплава 800 оС, температура воды 15 оС, расход воды 12,8 м3/мин. Разработан проект технических условий на коррозионностойкий алюминиево-кальциевый сплав Al2.5Ca1Mn0.5Fe0.15Zr0.2Sc, предназначенный для производства фасонных отливок. В результате проведенных исследовательских испытаний деформированных полуфабрикатов по разработанной программе и методикам получены значения свойств деформированных полуфабрикатов из сплава Al2.5Mg2.5Ca1Mn0.4Fe0.25Zr0.12Sc: временное сопротивление 335 МПа, предел текучести 280 МПа, относительное удлинение 7,6%, твердость по Виккерсу 1184 МПа, плотность 2,61 г/см3, температура неравновесного солидуса 590 оС, средний размер вторичных выделений фазы L12 18 нм, после выдержки в корозионно-активной среде временное сопротивление 305 МПа, потеря массы 0,20%. Разработан проект технических условий на коррозионностойкий алюминиево-кальциевый сплав Al2.5Mg2.5Ca1Mn0.4Fe0.25Zr0.12Sc, предназначенный для производства деформированных полуфабрикатов. Разработан проект Технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии изготовления фасонных отливок для применения в изделиях транспортного машиностроения (литые колесные диски, корпусные отливки и другие изделия) из коррозионностойких алюминиево-кальциевых сплавов, упрочняемых без использования закалки.В результате исследования свойств тестовых образцов фасонных отливок определено, что литые образцы выбранных сплавов имеют высокую коррозионную стойкость (потеря массы менее 0,5%) и плотность ниже 2,65 г/см3, и обеспечивают предел прочности более 200 МПа. В результате исследования свойств тестовых образцов деформированных полуфабрикатов определено, что образцы выбранных сплавов имеют высокую коррозионную стойкость (потеря массы менее 0,5%) и плотность ниже 2,65 г/см3, и обеспечивают предел прочности более 300 МПа и относительное удлинение не менее 8%.Разработанный сплав Al2.5Ca1Mn0.5Fe0.15Zr0.2Sc позволяет осуществлять производство фасонных отливок удовлетворяющих требованиям Технического задания и обладающих литейными свойствами не уступающими свойствам сплава АК12М2 по ГОСТ 1583-93. Разработанный технологический режим полунепрерывного литья слитков из коррозионностойких алюминиево-кальциевых сплавов позволяет осуществлять выпуск деформируемых коррозионностойких алюминиево-кальциевых сплавов в промышленных масштабах. Разработанный сплав Al2.5Mg2.5Ca1Mn0.4Fe0.25Zr0.12Sc позволяет осуществлять производство деформированных полуфабрикатов (листового проката), удовлетворяющих требованиям Технического задания.