hrvatski

Utjecaj uvjeta skrućivanja i hlađenja na svojstva polukontinuirano lijevanih blokova Al-Mg slitine

U okviru ovog doktorskog rada proučavan je tijek skrućivanja i razvoj mikrostrukture blokova slitine EN AW-5083 lijevanih polukontinuiranim, vertikalnim postupkom izravnog hlađenja (Direct Chill). Određivan je utjecaj lokalne brzine hlađenja, ovisno o mjestu uzimanja uzoraka u bloku na udio, broj i veličinu prisutnih intermetalnih faza i pora u lijevanom i homogeniziranom stanju. Mjerenjem veličine, odnosno broja zrna po jedinici površine, sadržaja magnezija kao glavnog legirajućeg elementa, elektrovodljivosti, vlačnih svojstava i tvrdoće kroz poprečno izrezane ploče s početka i kraja 6 ispitanih blokova u lijevanom stanju, te nakon provedenog postupka homogenizacije, određena je homogenost ispitanih blokova u cjelini i kvantificiran utjecaj homogenizacije na spomenuta svojstva. Radi određivanja utjecaja lokalne brzine hlađenja na vrstu i slijed izlučivanja pojedinih faza u slitini EN AW-5083 provedena je simultana toplinska analiza (STA) metodom diferencijalne pretražne kalorimetrije (DSC), čiji su rezultati uspoređeni s termodinamički izračunatim ravnotežnim fazama dobivenim programskim paketom „Thermo-Calc“ (TCW 5.0). Rezultati su uspoređeni i s rezultatima jednostavne toplinske analize (JTA) koja je provedena lijevanjem u posebno konstruirane mjerne ćelije izrađene Croning postupkom, te u metalnu mjernu ćeliju stožastog oblika. Određeni su temperaturni intervali značajnih temperatura faznih promjena (likvidus temperatura TL, temperature izlučivanja prvog TE1 i drugog eutektika TE2, te solidus temperatura TS) i vremena skrućivanja Δts slitine EN AW-5083, te su izrađeni matematički modeli koji opisuju promjene navedenih parametara u ovisnosti o brzinama hlađenja. Numeričkom simulacijom polukontinuiranog „DC“ procesa skrućivanja i razvoja temperaturnog polja metodom konačnih elemenata simulacijskim programom „ProCast“ dobivene su krivulje hlađenja, a iz njih vremena skrućivanja za ispitane uzorke slitine EN AW-5083 uzete s početka industrijski lijevanog bloka šarže 3116. Na osnovi određenih vremena skrućivanja i dobivenog matematičkog modela ovisnosti vremena skrućivanja o brzinama hlađenja dobivenih eksperimentom, izračunate su lokalne brzine hlađenja ispitanih uzoraka šarže 3116 u bloku koje, ovisno o njihovom mjestu u bloku, iznose od 0, 01 - 11, 50 °C/s. Kvantitativnom analizom putem energijsko disperzivne spektrometrije (EDS) utvrđeni su slijedeći mikrostrukturni konstituenti: intermetalna faza Al6(Fe, Mn) koja zbog neravnotežnog izlučivanja odgovara prvom eutektiku (αAl + Al6(Fe, Mn)) i intermetalna faza Mg2Si, kao druga eutektička faza (αAl + Mg2Si), te je utvrđena prisutnost pora. Ukupni površinski udio pojedinih intermetalnih faza i pora, njihov broj, veličina i raspodjela u ovisnosti o lokalnoj brzini hlađenja u bloku ispitana je svjetlosnim i skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM). Na osnovi kvantifikacije broja zrna po jedinici površine NA uzoraka slitine EN AW-5083 poluautomatskom metodom mjerenja srednje duljine presijecanja zrna, pomoću svjetlosnog mikroskopa, izrađeni su matematički modeli koji opisuju ovisnost broja zrna po jedinici površine u ovisnosti o lokalnoj brzini hlađenja u bloku za lijevano i homogenizirano stanje. Obrada rezultata mjerenja vlačnih svojstava, broja zrna po jedinici površine, tvrdoće, elektrovodljivosti i sadržaja magnezija provedena je programskim paketom StatSoft® STATISTICA 7.1. Njihovom statističkom obradom utvrđene su razlike po presjeku svake pojedine poprečno izrezane ploče, a usporedbom početaka i krajeva ispitanih blokova ocijenjena je strukturna, mehanička, fizikalna i kemijska homogenost blokova u cjelini. Kvantificiran je utjecaj i značaj homogenizacije na vlačnu čvrstoću, granicu razvlačenja, izduženje, tvrdoću, broj zrna po jedinici površine, elektrovodljivost i sadržaj magnezija usporedbom dobivenih rezultata mjerenja za lijevano i homogenizirano stanje ispitivane slitine EN AW-5083.

aluminijska slitina EN AW 5083; DC postupak; homogenizacija; skrućivanje; mikrostrukturne karakteristike; toplinska analiza; homogenost

nije evidentirano