Введение
1. Литературный обзор 10
1.1. Литейные алюминиевые сплавы 12
1.2. Перераспределение компонентов между фазами при кристаллизации алюминиевых сплавов 16
1.2.1. Равновесный темп выделения первичной твердой фазы 16
1.2.2. Диффузионные процессы при неравновесном выделении первичной твердой фазы 20
1.3. Формирование микроструктуры алюминиевых сплавов 23
1.3.1. Статистические модели для расчета параметров дендритной структуры 27
1.3.2. Численные и аналитические модели для расчета вторичных междуосных промежутков дендритов 33
1.3.3. Формирование эвтектической структуры 35
1.4. Компьютерный анализ процесса формирования дендритной структуры 39
1.4.1. Информационное обеспечение моделирования 41
1.4.2. Параметризация моделей кристаллизации многокомпонентных сплавов 44
Постановка цели и задач исследования 48
2. Методика выполнения работы 51
2.1. Выбор сплавов для исследования 51
2.2. Постановка и решение мезомасштабной кристаллизационной задачи
2.2.1. Тепловая задача 52
2.2.2. Выделение первичного твердого раствора 54
2.2.3. Выделение эвтектической твердой фазы 59
2.2.4. Формирование дендритной структуры 60
2.2.5. Формирование эвтектической структуры
2.3. Программное обеспечение компьютерного моделирования 64
2.4. Информационное обеспечение компьютерного моделирования 67
2.5. Методика проведения экспериментов
2.5.1. Заливка и металлографический анализ структуры образцов 74
2.5.2. Оценка условий затвердевания литых образцов 77
3. Темп выделения первичной твердой фазы при неравновесной кристаллизации алюминиевых сплавов 80
3.1. Постановка задачи 81
3.2. Влияние легирующих компонентов на равновесный темп выделения твердой фазы 82
3.3. Численное моделирование неравновесного хода кристаллизации 86
3.4. Влияние условий кристаллизации на соотношение структурных составляющих 93
3.5. Экспериментальная оценка результатов численного расчета 97
4. Изменение состава жидкой фазы в условиях подавления диффузии в твердой фазе 103
4.1. Постановка задачи 103
4.2. Кристаллизация двойных сплавов 105
4.3. Кристаллизация тройных сплавов 108
4.3.1. Этап выделения твердого раствора 114
4.3.2. Этап выделения эвтектики 118
4.4. Оценка адекватности численного анализа изменения состава жидкой фазы 121
5. Параметры микроструктуры, формирующейся в процессе кристаллизации алюминиевых сплавов 123
5.1. Расчет параметров микроструктуры 124
5.2. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений величины междуосных промежутков дендритов 126
5.3. Комплексное влияние различных факторов на процесс кристаллизации и параметры микроструктуры 128
5.4. Междуосные промежутки дендритов в двойных и тройных сплавах 131
5.5. Экспериментальная оценка параметров дендритной и эвтектической структуры 143
5.6. Локальная неоднородность микроструктуры сплавов 147
6. Технологический анализ хода неравновесной кристаллизации и формирования микроструктуры литых заготовок 154
6.1. Прогнозирование хода кристаллизации и микроструктуры отливок 154
6.2. Диагностика процесса питания отливок 158
Заключение 167
Список литературы 169
