QUALITY IMPROVEMENT OF SECONDARY SILUMINS BY USING REFINING-MODIFYING, HEAT AND LASER TREATMENTS

I. P. Volchok, O. L. Skuibida, O. V. Liutova, N. V. Shyrokobokova

Abstract


Purpose. As a rule secondary silumins are characterized by lower quality than their primary analogues. During manufacture of alloys a large quantity of intermetallides, first of all on the basis of iron, in their structure is ignored. To achieve the optimum level of properties it is necessary to search for ways to adapt refining-modifying, heat and laser treatments to peculiarities of the structure of secondary Al-Si alloys. Methodology. The research was carried out by using standard methods of metallographic analysis, determination of foundry, mechanical and service properties of alloys according to rotatable plans of multifactor experiments. Findings. It was established, that refining-modifying treatment is a required procedure during manufacture of secondary silumins as it permits to effectively influence the iron-containing phases' segregations by changing their morphology, size and distribution and to increase the effectiveness of further treatment in solid state. It was found that standard modes of heat treatment are not optimal for secondary silumins. Laser treatment has shown high effectiveness in increasing of strength, wear resistance, corrosion and cavitation resistance of secondary Al-Si alloys, and the increased iron content contributed to additional solid solution hardening. Originality. It was established, that after refining-modifying treatment the phase Al5SiFe, which crystallizes in the shape of long stretched plates transformed into phase Al15(FeMn)3Si2 in skeletal or polyhedral shape. The relationship between iron content in secondary silumins and holding time during heat treatment that ensures optimum of mechanical properties was obtained. It was proved that the presence of iron-containing intermetallides Al5SiFe results in the decrease of hardened layer's depth during laser treatment. It was established, that with increasing of iron concentration the corrosion rate of secondary silumins in 3 % NaCl + 0.1 % H2O2 and 10 % HCl environments increases. Practical value. The offered technical solutions are instrumental in upgrading second silumins to the level which allows to utilize them as raw material for making of alloys on the basis of aluminium.


Keywords


silumins; modification; heat treatment; pulse laser treatment; foundry, mechanical and service properties

References


Volchok I.P, Lyutova O.V. Primeneniye vtorichnykh alyuminiyevykh splavov v transportnom mashinostroyenii [Use of secondary aluminium alloys in transport engineering]. Vіsnyk Dnіpropetrovskoho natsіonalnoho unіversytetu zalіznychnoho transportu іmenі akademіka V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2007, issue 14, pp. 225-227.

Volchok I.P., Skuybeda Ye.L. Termicheskaya obrabotka zhelezosoderzhashchikh siluminov [Heat treatment of iron-containing silumins]. Litye i metallurgiya − Foundry and metallurgy, 2012, no. 3 (67), pp. 94-97.

Ishchenko A.A., Andreyev S.I., Andreyev D.S. Ob ispolzovanii otkhodov alyuminiyevoy tary [About usage of waste of aluminium containers]. Metallurgiya mashinostroyeniya – Metallurgy of engineering, 2012, no. 5, pp. 18-19.

Lyutova O.V., Volchok I.P. Svarivayemost vtorichnykh siluminov [Weld ability of secondary silumins]. Stroitelstvo, materialovedeniye, mashinostroyeniye [Construction, material science, machine building], Dnipropetrovsk, 2011, issue 58, pp. 440-445.

Nemenenok B.M. Teoriya i praktika kompleksnogo modifitsirovaniya siluminov [Theory and practice of silumins complex modification].Minsk, Tekhnoprint Publ., 1999. 272 p.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A., Ostrovska A.Ye., Skuibida O.L. Modyfikator aliuminiievykh splaviv [Modifier of aluminium alloys]. Patent UA, no. u200902454, 2009.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A., Liutova O.V., Shyrokobokova N.V., Povzlo V.M. Modyfikator dlia aliuminiievykh splaviv [Modifier for aluminium alloys]. Patent UA, no. 200800105, 2008.

Shyrokobokova N.V., Mitiaiev O.A., Volchok I.P., Kiurchev S.V., Kolodii O.S. Rafinuvalno-modyfikuvalnyi kompleks dlia aliuminiievykh splaviv [Refining and modifying complex for aluminium alloys]. Patent UA, no. u201112705, 2012.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A., Liutova O.V., Shyrokobokova N.V., Povzlo V.M. Flius dlia obroblennia aliuminiievykh splaviv [Flux for aluminium alloys processing]. Patent UA, no. 200713840, 2008.

Volchok I.P., Mitiaiev O.A., Ostrovska A.Ye., Skuibida O.L. Flius dlia obroblennia aliuminiievykh splaviv [Flux for aluminium alloys processing]. Patent UA, no. 200902450, 2009.

Skuybeda Ye.L. Osobennosti izmeneniya morfologii zhelezistykh intermetallidov v strukture vtorichnykh siluminov pod vozdeystviyem termicheskoy obrabotki [Peculiarities of changes of iron-based intermetallides morphology in the structure of secondary silumins under the influence of heat treatment]. Litye i metallurgiya Foundry and metallurgy, 2013, no. 4 (73), pp. 42-44.

Skuibida O.L., Volchok I.P. Pidvyshchennia mekhanichnykh vlastyvostei vtorynnoho syluminu AK5M2 [Improving of mechanical properties of secondary silumin АК5М2]. Vіsnyk Dnіpropetrovskoho natsіonalnoho unіversytetu zalіznichnoho transportu іmenі akademіka V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 34, pp. 215-218.

Xinjin C., Campbell J. Morphology of β-Al5FeSi Phase in Al-Si Cast Alloys. Materials Transactions, 2006, vol. 47, no. 5 (2006), pp. 1303-1312. Available at: http://www.jim.or.jp/journal/e/pdf3/47/05/1303.pdf (Accessed 25 September 2014). doi: 10.2320/matertrans.47.1303.

Gorny A. Characterization of Major Intermetallic Phases in solidified Al-xSi-yFe-zSr (x = 2 to 12,5 wt. %, y = 0 to 0,5 wt. % and z = 0 and 0,02 wt. %) alloys : (Open Access Dissertations and Theses. Paper 7445). Available at: http://digitalcommons.mcmaster.ca/opendissertations/7445/ (Accessed 25 September 2014).

Mityayev A. The role of intermetallic phases in fracture of aluminium alloys. Problems of modern techniques in engineering and education.Cracow, 2009, pp. 59-66.


GOST Style Citations


1. Волчок, И. П. Применение вторичных алюминиевых сплавов в транспортном машиностроении / И. П. Волчок, О. В. Лютова // Вісн. Дні-пропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д., 2007. – Вип. 14. – С. 225−227.

2. Волчок, И. П. Термическая обработка железосо-держащих силуминов / И. П. Волчок, Е. Л. Скуй-беда // Литье и металлургия. – 2012. – № 3 (67). – С. 94−97.

3. Ищенко, А. А. Об использовании отходов алюминиевой тары / А. А. Ищенко, С. И. Андреев, Д. С. Андреев // Металлургия машиностроения. – 2012. – № 5. – С. 18−19.

4. Лютова, О. В. Свариваемость вторичных силуминов / О. В. Лютова, И. П. Волчок // Стр-во, материаловедение, машиностроение : сб. научн. тр. – Вып. 58. – Д. : ГВУЗ «ПГАСиА», 2011. – С. 440–445.

5. Немененок, Б. М. Теория и практика комплексного модифицирования силуминов : моногр. / Б. М. Немененок. – Минск : Технопринт, 1999. – 272 с.

6. Пат. 42653 Україна, МПК (2009) С22С 1/100. Модифікатор алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О. А., Островська А. Є., Скуйбіда О. Л. (Україна) ; заявник та патентовласник Запоріз. націон. техн. ун-т. – № u200902454 ; заявл. 19.03.2009 ; опубл. 10.07.2009, Бюл. № 13. – 4 с.

7. Пат. 32929 Україна, МПК (2006) С22С1/00. Модифікатор для алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О. А., Лютова О. В., Широкобокова Н. В., Повзло В. М. (Україна) ; заявник та патентовласник Запоріз. націон. техн. ун-т. – № 200800105 ; заявл. 02.01.2008 ; опубл. 10.06.2008, Бюл. № 11. – 4 с.

8. Пат. 69720 Україна, МПК С22 С1/06(2006.1). Рафінувально-модифікувальний комплекс для алюмінієвих сплавів / Широкобокова Н. В., Мітяєв О. А., Волчок І. П., Кюрчев С. В., Колодій О. С. (Україна) ; заявник та патентовласник Запоріз. націон. техн. ун-т. – № u201112705 ; заявл. 31.10.2011 ; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 9. – 4 с.

9. Пат. 31862 Україна, МПК (2006) С22В21/00 С22В9/00. Флюс для оброблення алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О.А., Лютова О. В., Широкобокова Н. В., Повзло В. М. (Україна) ; заявник та патентовласник Запоріз. націон. техн. ун-т. – № 200713840 ; заявл. 10.12.2007; опубл. 25.04.2008, Бюл. № 8. – 4 с.

10. Пат. 44463 Україна, МПК (2009) С22В 1/00, С22В 9/00. Флюс для оброблення алюмінієвих сплавів / Волчок І. П., Мітяєв О. А., Островська А. Є., Скуйбіда О. Л. (Україна) ; заявник та патентовласник Запоріз. націон. техн. ун-т. – № 200902450 ; заявл. 19.03.2009; опубл. 12.10.2009, Бюл. № 19. – 4 с.

11. Скуйбеда, Е. Л. Особенности изменения морфологии железистых интерметаллидов в структуре вторичных силуминов под воздействием термической обработки / Е. Л. Скуйбеда // Литье и металлургия. – 2013. – № 4 (73). – С. 42–44.

12. Скуйбіда, О. Л. Підвищення механічних властивостей вторинного силуміну АК5М2 / О. Л. Скуй-біда, І. П. Волчок // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Д., 2010. – Вип. 34. – С. 215−218.

13. Cao Xinjin. Morphologyof β-Al5FeSi Phase in Al-Si Cast Alloys [Електронний ресурс] / Xinjin Cao, John Campbell // Materials Transactions. – 2006. – Vol. 47, № 5 (2006). – P. 1303–1312. – Режим доступу: http://www.jim.or.jp/journal/e/pdf3/47/05/1303.pdf. − Назва з екрана. – Перевірено : 25.09.2014. doi: 10.2320/matertrans.47.1303.

14. Gorny, Anton. Characterization of Major Intermetallic Phases in solidified Al-xSi-yFe-zSr (x = 2 to 12,5 wt. %, y = 0 to 0,5 wt. % and z = 0 and 0,02 wt. %) alloys : (Open Access Dissertations and Theses. Paper 7445) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://digitalcommons.mcmaster.ca/opendissertations/7445/. − Назва з екрана. – Перевірено : 25.09.2014.

15. Mityayev, A. The role of intermetallic phases in fracture of aluminium alloys / A. Mityayev, S. Belikov, K. Loza // Problems of modern techniques in engineering and education. –Cracow, 2009. – P. 59−66.



DOI: https://doi.org/10.15802/stp2014/30427

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)