Влияние электрического тока на дендритную структуру алюминиевого сплава
3
Микроструктуру материала исследовали на оптическом микро-
скопе Leika DM ILM. Параметры структуры рассчитывали с помо-
щью компьютерной программы анализа изображений Qwin. Шлифы
для анализа структуры и свойств сплава изготовляли из характерных
сечений отливки. Поперечные шлифы вырезали из области сечений
А
–
А
и
В
–
В
(см. рис. 1) перпендикулярно, а продольные — вдоль оси
отливки и направления тока. Площадь сечений
S
A–A
= 287 мм
2
,
S
B–B
=
= 10,5 мм
2
, а их соотношение
S
A–A
/
S
B–B
составляет ≈ 27. Более по-
дробное описание формы отливки и расположения электродов пред-
ставлено в работе [3].
Для анализа эффективности применения электрического тока при
кристаллизации и количественной оценки его влияния измеряли
средний размер дендритного параметра сплава и твердость сплава.
Измерения твердости по Бринеллю проводили на твердомере
Wilson
Wolpert Universal Testor 930
, погрешность измерений по паспорту
прибора составляла 1 %. Параметры воздействия: внешняя нагрузка
62,5 кг; диаметр шарика 2,5 мм; время воздействия 10 с.
Обсуждение результатов эксперимента.
Применение электри-
ческого тока на этапе кристаллизации активизирует процесс массо-
переноса в расплаве за счет влияния на электронно-ионные подси-
стемы сплава [6]. Электрический ток, представляя собой, упорядо-
ченное движение электронов, оказывает влияние на формирование
дендритной структуры сплава. Обнаружено изменение конфигурации
дендритной структуры и ее частичное разрушение. В структуре появ-
ляется тонкодифференцированная эвтектика, не наблюдаются ярко
выраженные дендритные ячейки
-
твердого раствора. В результате
воздействия электрического тока на сплав в процессе кристаллизации
изменяется размер дендритной ячейки, увеличивается твердость.
Микроструктура сплава отливок, кристаллизация которых происхо-
дила без воздействия электрического тока и при пропускании электри-
ческого тока силой 25 и 66 A, приведена на рис. 2. Структура сплава,
закристаллизовавшегося без воздействия тока, представляет характер-
ные дендритные ячейки
-твердого раствора и эвтектики. Размер денд-
ритных ячеек — дендритный параметр (ДП) — колеблется от 14,5 мкм
в поперечном сечении
В–В
до 32 мкм в поперечном сечении
А–А
, а пла-
стинчатые эвтектические кристаллы AlSi имеют грубое игольчатое
строение в плоскости шлифа (рис. 2,
а
,
б
). Наблюдаемое различие раз-
меров дендритных ячеек связано с различным объемом кристаллизую-
щегося сплава в приведенных сечениях, т. е. с влиянием граничных
условий на темп кристаллизации.
На рис. 2,
в
,
г
приведена микроструктура сплава в поперечном
сечении
А–А
, кристаллизация которого осуществлена под воздей-
ствием постоянного электрического тока силой 25 и 66 А. Значение
ДП составило 24 мкм при
I
= 25 A и 20 мкм при
I
= 66 A, а твердость
