Специалисты Политеха повышают качество сплавов
Увеличить срок службы изделия можно с помощью металлических отходов
Как правило, фасонные отливки (заготовка или готовое изделие), получаемые из первичных металлов, очень дорогие. Научный коллектив под руководством доктора технических наук, декана факультета машиностроения, металлургии и транспорта Константина Никитина снизил их стоимость и повысил качество, просто заменив лигатуру (основной компонент для приготовления сплава) на отходы.
– На предприятиях накапливается большое количество отходов. Перед нами стояла задача – максимально вовлечь их в производство, – отмечает Никитин. – Каждый элемент шихты содержит в себе определенную структурную информацию, которая оказывает наследственное влияние на качество рабочих сплавов и литых изделий из них. Такое многообразие структурной информации в многофакторной системе «шихта-расплав-литое изделие» затрудняет понимание механизмов модифицирования и управление ими. Нам удалось в них разобраться.
Литейщики Политеха провели эксперименты по получению двух видов сплавов (Al–Si–Mg и Al–Mg) из двух вариантов шихты (исходная смесь компонентов, необходимых для получения сплава), в одном случае состоящей только из первичных металлов, а во втором – из металлических отходов.
Расплавы (Al–Si–Mg) получали с использованием первичных шихтовых материалов (более чистых по примесям, но и более дорогих) и вторичных. Так, в качестве «заменителей» чистого алюминия ученые использовали электротехнические отходы в виде проволоки, а вместо чушковой лигатуры (основной компонент для приготовления сплава) – отходы в виде алюминиевых банок.
Что касается второго сплава (Al–Mg), то оба варианта его приготовления включают использование отходов. Разница в том, что в одном варианте они литые, а в другом – деформированные в виде пластин.
В результате проведенных экспериментов ученые пришли к выводу, что сплавы, полученные на основе отходов, получаются более качественными. Все дело в структурной наследственности металлов и сплавов.
– При переплавке отходов, например, баночных, по традиционным технологиям выход годного металла не велик. Но так как в свое время при изготовлении они прошли сильное деформационное воздействие, то характеризуются мелкодисперсной структурой, которую нам удалось сохранить и через расплавленное состояние транслировать в твердую фазу, то есть в литое изделие, – поясняет Константин Никитин.
Таким образом, для того, чтобы достичь оптимального измельчения фазовых составляющих в структурах рабочих сплавов, политеховцы увеличивают количество деформируемых отходов определенного вида и за счет этого вводят меньшее количество дорогостоящей лигатуры, которая обычно применяется в качестве модификатора. Формирование мелкодисперсных фазовых составляющих в структуре рабочих сплавов обеспечивает повышенный уровень их физико-механических свойств даже по сравнению со сплавами, полученными из первичных шихтовых материалов. А это означает, что снижается себестоимость литых изделий, повышается срок их службы и эксплуатационная надежность.
