Рафинирование и модифицирование сплавов рециклинговыми наноструктурированными материалами

Abstract

Современный этап развития металлургии связан с созданием эффективных материало- и энергосберегающих технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья. В этом отношении представляется перспективным использование в процессах подготовки литейных сплавов рециклинговых наноструктурированных материалов, таких как высокодисперсный алмазный порошок, являющийся сопутствующим продуктом при получении искусственных алмазов, и мелкофракционные отходы производства электродов. В результате исследований разработаны способы рафинирования и модифицирования чугуна и алюминиевых сплавов указанными материалами. Разработанный способ рафинирования и модифицирования чугуна позволяет устранить пироэффект и повысить физико-механические свойства отливок за счет измельчения зерна и уменьшения склонности к отбелу при кристаллизации расплава. Модифицирование алюминиевых сплавов тугоплавкими частицами наноструктурированного алмазного порошка приводит к измельчению структурных составляющих, в том числе создаются условия для диспергирования упрочняющих интерметаллидов при последующей термообработке таких отливок. В результате существенно улучшаются литейные свойства сплава и физико-механические характеристики отливок. Разработанные способы рафинирования и модифицирования сплавов могут быть использованы в отечественных и зарубежных литейных цехах при изготовлении продукции для нужд машиностроения, металлургии, авиации и других областей промышленности. The current stage of metallurgy development is aimed at creating material-efficient and energy-saving technologies providing the integrated use of raw materials. In this regard, much attention is paid to the usage of recycling nanostructured materials, such as finely divided diamond powder (a co-product of synthetic diamonds production) and small fraction wastes of electrodes’ production in the process of alloy preparation. Thus, the methods of refining and modification of cast iron and aluminum alloys of these materials have been developed. The method for refining and modification of cast iron eliminates the pyroeffect and improves the physical and mechanical properties of castings due to grain refinement and the reduction of chilling effect at melt crystallization stage. The modification of aluminum alloys by refractory particles of nanostructured diamond powder leads to the refinement of the structural components, and the conditions for the refinement of strengthening intermetallic compounds during the subsequent heat treatment of the castings are created. As a result, the alloy castability as well as physical and mechanical properties of castings are significantly improved. The developed methods of refining and modification of alloys can be used in Russian and foreign foundries in the manufacture of products for the mechanical engineering, metallurgy, aviation, and other industries. Keywords: cast iron; aluminum alloy; refining; modification; recycling; nanostructured material; casting.