1
УДК 538.91
Влияние электрического тока
на дендритную структуру алюминиевого сплава
© С.Л. Тимченко
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Обнаружено изменение конфигурации дендритной структуры при кристаллизации
алюминиевого сплава под действием тока. Получена экспериментальная зависи-
мость размера дендритной ячейки от силы электрического тока и определен ин-
тервал, в котором влияние электрического тока на размер дендритной ячейки
является максимальным. В результате анализа условий равновесия жидкой и
твердой фаз получено выражение для критического радиуса зародыша при дей-
ствии тока.
Ключевые слова:
электрический ток, сплав, кристаллизация, зародыш, эвтектика,
дендритный параметр, твердость.
Введение.
При формировании отливок из алюминиевых сплавов
с использованием традиционных литейных технологий процесс
дендритной кристаллизации сплава является наиболее характерным.
Сплавы системы алюминий—кремний, относящиеся к литейным
алюминиевым сплавам — силуминам, имеют относительно простую
эвтектику. Структура сплава состоит из дендритов α-фазы и эвтекти-
ки Al—Si, а также возможных интерметаллидных соединений при
наличии примесей Ni, Ti, Cr, Cu и др.
Обобщая различные воззрения на проблему формирования денд-
ритных структур, можно сделать вывод, что параметры дендритов
определяются сочетанием исходных физических и концентрацион-
ных неоднородностей в кристалле и окружающем расплаве [1].
Процесс формирования дендритов и возможность управления
дендритной структурой сплава представляют практический интерес
для литейного производства. Способы управления процессом форми-
рования дендритной структуры материала включают использование
модификаторов, а также внешних воздействий. Применение внешних
энергетических воздействий позволяет изменять кинетику и динами-
ку физического процесса независимо от фазового состояния материа-
ла. Одним из эффективных и доступных видов воздействия на объект
является действие электрического тока, которое позволяет изменить
температуру рекристаллизации жидкого металла [2] и обеспечить
формирование необходимых свойств при кристаллизации металла
[3]. Однако природа данного воздействия является неоднозначной и
включает ряд взаимосвязанных эффектов: выделение теплоты Джоу-
ля — Ленца, пондеромоторное действие силы тока, а при больших
