Автомодельное приближение в модели образования газовой микропористости в расплаве Al-Si
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Теоретическая физика
Издательство:
Удмуртский Государственный университет
Год издания: 2011
Кол-во страниц: 12
Дополнительно
Доступ онлайн
В корзину
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 51 ФИЗИКА. ХИМИЯ 2011. Вып. 1 УДК 536.75 Д.А. Федосимов, А.В. Обухов, В.Г. Лебедев, Т.А. Новикова АВТОМОДЕЛЬНОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ В МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВОЙ МИКРОПОРИСТОСТИ В РАСПЛАВЕ Al-Si Представлена модель образования газовой пористости (ГП) в рамках подхода двухфазной зоны. В автомодельном приближении исследовано появление ГП за счет выделения водорода при затвердевании расплава Al-Si. Проанализировано влияние параметров затвердевания на характер проявления ГП. Ключевые слова: затвердевание алюминиевых сплавов, сегрегация водорода, усадочная пористость, газовая пористость, автомодельные решения. Микропористость металлов и сплавов (рис. 1) является одним из основных дефектов, возникающих в процессе их затвердевания и приводящих к существенному ухудшению механических свойств [1], в частности к развитию усталости металла и снижению пределов прочности при растяжении. Основные представления о природе возникновения микропористости были заложены еще в [2], различные аспекты процессов образования пористости развивались позднее в [3-7]. Основные выводы этих работ состоят в том, что пористость вызывается двумя основными процессами, происходящими при затвердевании: падением давления из-за усадки металла и сегрегацией примеси (вытеснением из твердой фазы растворенного газа). Падение давления в двухфазной зоне, в совокупности с уменьшением температуры, понижает предел растворимости растворенных газов в жидкости. Кроме того, выталкивание газовой примеси в процессе затвердевания через границу между твердой и жидкой фазами приводит к обогащению концентрации газа в жидкости. При достижении критического значения, определяемого пределом растворимости газа в жидкости, образуются зародыши пор, растущие с течением времени. Количественная информация относительно развития пористости, в зависимости от характеристик сплава и параметров затвердевания, важна для управления технологическими процессами металлургического литья, особенно легких металлов, она позволяет предсказывать развитие пористости и микропористости в конечных изделиях. Поэтому актуальность вопроса о возникновении микропористости в настоящее время тесно связана с распространением компьютерных технологических пакетов, требующих для своего развития как теоретических [8-10], так и экспериментальных [11-13] исследований. Подробный обзор используемых моделей образования микропористости можно найти в [14]. Феноменология образования микропористости Определенное количество газа, растворенного в жидкости, существует в большинстве металли ческих сплавов. По отношению к алюминиевым сплавам наиболее существенна сегрегация водорода, влиянием на формирование микропористости других элементов будем пренебрегать. Для характеристики наличия различных фаз в рамках квазиравновесной теории введем объем ные доли (сечения) твердой S, жидкой L и газовой G фаз, сумма которых равна единице (L+S+G=1). Усредненные физические характеристики по двухфазной зоне с учетом выделения газовой фазы определим следующим образом: . = G A L A S A A G L S (1) Будем предполагать, что слагаемое S A L A G A S L G , , поэтому его вкладом в средние значения также будем пренебрегать. Запишем последовательно уравнения квазиравновесной теории двухфазной зоны с учетом выделения газовой фазы. Рис. 1. Фотография дендритной поры в тонком шлифе сплава Al-7Si-0,4Mg [1]
Доступ онлайн
В корзину