Кафедра «Металлургия литейных сплавов» Белорусский национальный технический университет Компьютерный анализ фазовых превращений в алюминиевых сплавах с учетом металлургической наследственности Аспирант БНТУ: Научный руководитель д.т.н., профессор: Арабей Анастасия Витальевна Немененок Болеслав Мечеславович

Проблемы получения литых изделий, моделирования литейных процессов: 1. Учет влияния металлургической наследственности на структуру и свойства отливок из алюминий- кремниевых сплавов (силуминов); 2. Построение адекватных компьютерных моделей затвердевания на основе данных термического анализа: - объемной доли выделяющейся твердой фракции в интервале кристаллизации; - реальных значений температур фазовых превращений.

Цель работы : - исследование влияния температурного режима плавки и металлургической наследственности шихтовых материалов на формирование кристаллической структуры и механические свойства Al-Si сплавов с использованием компьютерного анализа фазовых превращений; - решение проблемы адекватного компьютерного моделирования процесса затвердевания промышленных сплавов на основе алюминия с использованием микропроцессорной системы термического анализа металлов и сплавов.

Задачи : 1. Разработка универсальной микропроцессорной системы для сбора и анализа данных о фазовых превращениях в сплавах; 2. Разработка эффективных алгоритмов и программного обеспечения для автоматической идентификации фазовых превращений и определения объемной доли твердой фазы, выделяющейся при кристаллизации сплава (для получения адекватных компьютерных моделей литейных процессов); 3. Исследование фазовых превращений в металлических системах на основе алюминия с учетом влияния эффектов металлургической наследственности; 4. Разработка практических рекомендаций для получения алюминиевых сплавов с повышенными механическими свойствами.

Разработка универсальной микропроцессорной системы для сбора и анализа данных о фазовых превращениях в сплавах Источник данных о фазовых превращениях - результаты экспрессного термического анализа пробы расплава. Универсальная микропроцессорная система термического анализа - цифровое запоминающее устройство для комплексного использования в качестве: - цифрового прецизионного термометра при измерении высоких температур в агрессивных средах; - для регистрации фазовых и структурных превращений в материалах при изменении их агрегатного состояния; -для анализа и управления температурными режимами работы теплового, плавильного оборудования; -для экспрессного контроля качества промышленных сплавов при производстве литых изделий.

Экспрессный анализ качества сплавов Определение основных элементов химического состава сплава (для чугунов %С, %Si, %СЕ; для силуминов %Si); Мониторинг процесса модифицирования литейного сплава: - Для сплавов системы Al-Si – натрием, стронцием; - Для чугунов – магнием, РЗМ. Report writing time: :18 Name of person: ing.Kiselev Number of melt: 023 Number of TA cooling curve: 12 Carbon content (C, %) 3,08 Silicon content (Si, %) 2,48 Carbon equivalent (CE, %) 3,91

Микропроцессорная система для сбора и анализа данных о фазовых превращениях в сплавах - Серебряная медаль VII Международного салона инноваций и инвестиций 2007 г. (г.Москва, РФ); - Серебряная медаль Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» 2007г. (г.Санкт-Петербург, РФ); - Диплом Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» 2008г. (г.Санкт-Петербург, РФ)

Исследование фазовых превращений в металлических системах на основе алюминия с учетом влияния эффектов металлургической наследственности С использованием разработанной системы термического анализа о фазовых превращениях изучены эффекты влияния исходной структуры шихтовых материалов, температурной предыстории выплавки, модифицирующих добавок и примесей на процесс кристаллизации сплавов на основе алюминия.

Разработка программного обеспечения и баз данных о фазовых превращениях в сплавах для получения адекватных компьютерных моделей процесса затвердевания ProCAST LVMFlow (NovaFlow, LVMSolid) ПОЛИГОН MAGMA ………………..... Полученные данные микропроцессорной системы сбора и анализа информации о фазовых превращениях были использованы для построения адекватных компьютерных моделей затвердевающих отливок и прогнозирования структуры и свойств сплавов системы алюминий-кремний.

Расчетная сетка (ANSYS, NASTRAN, UNIGRAPHICS ) 3D- Модель отливки и литниковой системы Расчет затвердеавания в СКМ (ProCAST, LVMFlow, Полигон) Получение адекватной компьютерной CAE-модели затвердевания литейных сплавов Термический тест-анализ сплава и формирование базы теплофизических свойств сплава Анализ результатов расчета Годная отливкаПроизводство

Результаты компьютерного моделирования затвердевания отливок из алюминиевых сплавов Повторный расчет затвердевания отливки Повторный расчет затвердевания отливки производился после корректировки температуры фазовых превращений с использованием полученных данных компьютерного термического анализа. Исходный расчет затвердевания отливки

Основные полученные результаты: 1.Алгоритмы и программное обеспечение для автоматической идентификации фазовых превращений и расчета объемной доли твердой фазы, выделяющейся в интервале кристаллизации. 2.Адекватные компьютерные модели процесса затвердевания алюминиевых сплавов с учетом: - функции выделения твердой фракции в интервале кристаллизации; - реальных значений температур фазовых переходов. 3.Данные о влиянии металлургической наследственности и температурной обработки расплава на температуры фазовых переходов и параметры кристаллизации сплавов. 4.Рекомендации при разработке технологических процессов литья силуминов с целью повышения уровня механических свойств и эксплуатационных характеристик литых изделий.

Участие в выставках, конкурсах, семинарах: - Республиканский конкурс студенческих научных работ Министерства образования Республики Беларусь (2004 – 2008гг.); - V-IX Республиканские студенческие научно-технические конференции «Новые материалы и технологии их обработки», ( гг.); - Международная научно-техническая конференция молодых работников «Металл-2007», (2007г., РУП «БМЗ», г.Жлобин, Беларусь); -Международный докторский научный семинар Словацкого технического университета, ( гг., г.Трнава, Словакия.); -V Международная конференция «Сотрудничество для решения проблемы отходов», (2007г., г.Харьков, Украина); - 14 и 15 Международная специализированная выставка и конгресс по телекоммуникациям, информационным и банковским технологиям «ТИБО », (2007, 2008гг., г.Минск); - 10 и 11 Международная специализированная выставка «Перспективные технологии и системы», (2007, 2008гг., г.Минск); др.

Спасибо за внимание