Теплофизические особенности и методики оценки скоростей охлаждения гранулированных алюминиевых сплавов

Abstract

RU: Постанова проблеми. Получение поршневых сплавов на основе алюминия с новыми или улучшенными физико-механическими свойствами возможно путем формирования неравновесного/метастабильного структурно-фазового состава. Изменить фазовый состав и структуру можно с помощью высоких скоростей охлаждения при кристаллизации в рамках технологии порошковой и гранульной металлурги. Цель работы. Провести аналитическую оценку значений скоростей охлаждения (рассчитанных или полученных экспериментально), которые реализуются при гранулировании расплавов на основе Al в атмосфере воздуха и в водо-воздушной среде. Основная часть. В статье анализируются экспериментальные данные, а также данные расчетов скоростей охлаждения гранул (диаметром от 0.1 до 2.0 мм) сплавов на основе алюминия с учетом различных граничных условий. Приведен анализ оценки величины переохлаждения расплава перед фронтом кристаллизации в зависимости от скорости охлаждения гранул. Выводы. Показано, что экспериментальные данные согласуются с расчетными алгоритмами оценки скоростей охлаждения гранул в интервалах температур кристаллизации 800-6000С, а также с эмпирическими формулами по оценке скорости охлаждения гранул в зависимости от их размера.

UK: Постанова проблеми. Отримання поршневих сплавів на основі алюмінію з новими або покращеними фізикомеханічними властивостями можливо шляхом формування нерівноважного / метастабільного структурно-фазового складу. Змінити фазовий склад і структуру можна за допомогою високих швидкостей охолодження при кристалізації в рамках технології порошкової і гранульной металурги. Мета роботи. Провести аналітичну оцінку значень швидкостей охолодження (розрахованих або отриманих експериментально), які реалізуються при гранулюванні розплавів на основі Al в атмосфері повітря і в водо-повітряному середовищі. Основна частина. У статті аналізуються експериментальні дані, а також дані розрахунків швидкостей охолодження гранул (діаметром від 0.1 до 2.0 мм) сплавів на основі алюмінію з урахуванням різних граничних умов. Наведено аналіз оцінки величини переохолодження розплаву перед фронтом кристалізації в залежності від швидкості охолодження гранул. Висновки. Показано, що експериментальні дані узгоджуються з розрахунковими алгоритмами оцінки швидкостей охолодження гранул в інтервалах температур кристалізації 800-6000С, а також з емпіричними формулами по оцінці швидкості охолодження гранул в залежності від їх розміру.

EN: Summary. Statement of a problem. Receiving piston alloys on the basis of aluminum with the new or improved physical and mechanical properties is possible by formation of nonequilibrium / metastable structural and phase composition. It is possible to change phase composition and structure by means of high cooling rates during crystallization with help of technology of powder and granular metallurgy. Research objective. To carry out analytical assessment of values of cooling rates (calculated or received experimentally) which are implemented by means of granulation of Aluminum alloys in the atmosphere of air and in the air-andwater environment. Main part. In article the experimental data, and data of calculations of cooling rates of granules (diameter from 0.1 to 2.0 mm) of alloys on the basis of aluminum with various boundary conditions are analyzed. The analysis of assessment of size of overcooling of a melt before the front of a crystallization depending on cooling rate of granules is carried out. Conclusions. It is shown that the experimental data will be coordinated with calculated algorithms of assessment of cooling rates of granules in intervals of crystallization temperatures 800-6000C, and also with empirical formulas according to cooling rate of granules depending on their size.