Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Автомодельное приближение в модели образования газовой микропористости в расплаве Al-Si

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 489809.0011.99.0007
Доступ онлайн
от 49 ₽
В корзину
Автомодельное приближение в модели образования газовой микропористости в расплаве Al-Si / Д. Федосимов, А. В. Обухов, В. Ю. Лебедев, Т. Новикова. - Текст : электронный // Вестник Удмуртского университета. Серия 4. Физика и химия. - 2011. - №1. - С. 51-62. - URL: https://znanium.com/catalog/product/514782 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
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
от 49 ₽
В корзину