1. Wstęp teoretyczny

Do procesów modyfikacji podeutektycznych i eutektycznych stopów aluminium-krzem stosuje się sód metaliczny lub mieszaniny o zróżnicowanych składach zawierających jednak zawsze NaF. Rzadziej stosuje się stront, antymon czy inne pierwiastki.

W szczególnych przypadkach do modyfikacji stopu AK12 można zastosować fosfor.

Na ogół większe efekty modyfikacji uzyskuje się po zastosowaniu sodu metalicznego niż mieszaniny soli. Ilość sodu niezbędnego do prawidłowego zmodyfikowania struktury odlewów jest uzależniona od szeregu parametrów jak np.: jakości wsadu metalowego, technologii przygotowania ciekłego metalu, temperatury i czasu przetrzymywania metalu w podwyższonej temperaturze, a także od warunków krzepnięcia odlewów.

Z kolei od ilości wprowadzonego sodu zależy czas odczekania na przebieg procesu modyfikacji oraz czas maksymalnych własności, które uzyskuje się po wprowadzeniu danej ilości dodatku sodu.

Rys 1. Zmiana własności mechanicznych stopu AK12 od czasu modyfikacji.

Na ogół ilości sodu niezbędne do modyfikacji stopu ustala się w zależności od od rodzaju stopów, rodzaju odlewów i warunków ich wykonywania. W technice najczęściej uzaleznia się ilość dodawanego sodu, do procesu modyfikacji, od warunków krzepnięcia, a więc również od tworzywa formy.

W związku z tym przewiduje się niezbędne dodatki sodu w zakresach:

0,06-0,08% Na - dla odlewów wykonywanych w formach piaskowych wilgotnych,

0,08-0,1,% Na - dla odlewów wykonywanych w formach piaskowych suszonych,

0,1-0,15% Na - dla odlewów wykonywanych w formach metalowych.

2. Przebieg ćwiczenia

Podczas dwiczenia dokonywaliśmy modyfikacji stopu Aluminium - Krzem o symbolu AK11. Jest to stop o zawartości krzemu 11% a więc stop podeutektyczny.

W tyglu znajdowało się 10kg ciekłego stopu o temperaturze 720-750°C, z którego zostały odlane do kokili trzy próbki do zbadania wytrzymałości na rozciąganie, oraz jedna próbka w której za pomocą termopary przyłączonej do komputera rejestrowaliśmy przebieg krzepnięcia naszego stopu. Odczytana przez nas z wykresu temperatura eutektyki miała wartośd 577°C.

Kolejną czynnością wykonaną przez nas był zabieg modyfikacji ciekłego stopu. W tym celu użyliśmy sodu jako modyfikatora w ilości 0,1-0,15% w stosunku do ilości stopu. Został on wprowadzony wewnątrz folii aluminiowej. Modyfikacja zastosowana przez nas to modyfikacja przez przechłodzenie, jej głównym efektem jest przesunięcie punktu eutektycznego ku wyższym zawartościom krzemu i niższej temperaturze krzepnięcia eutektyki. Następuje to jednak wyłącznie w czasie krzepnięcia stopu, natomiast gdy ten sam stop po raz kolejny wprowadzimy w stan ciekły nie wykazuje już on przesunięcia punktu eutektycznego. Proces modyfikacji sodem jest nietrwały, i trwa w zależności od ilości sodu i pierwiastków stopowych od 7 do 40min.

Po wprowadzeniu sodu również odlaliśmy trzy próby do przeprowadzenia badania wytrzymałości na rozciąganie. Podczas rejestrowania procesu krzepnięcia na komputerze odczytana przez nas temperatura eutektyczna wynosiła 564°C.

W związku z tym w obniżonej temperaturze krzepnięcia eutektyki zmniejsza się wielkośd krytyczna trwałych zarodków krystalizacyjnych i ciecz wykrystalizowuje się na zwiększonej ilości zarodków co prowadzi do uzyskania bardziej drobnoziarnistej struktury co za tym idzie podniesienie wszystkich właściwości wytrzymałościowych stopu.

Po zakrzepnięciu próbek udaliśmy się na stanowisko do badania wytrzymałości na rozciąganie. Uzyskane przez nas wyniki zrywania próbek przedstawiają się następująco:

Typ	Wytrzymałość na rozciąganie [MPa]			średnia[MPa]
		1	2		3
Niemodyfikowane	221,66	222,29	174,52	221,97
Modyfikowane	250,32	242,68	250,96	247,98

3. Wnioski

Z wykresu można zauważyć, że wytrzymałość na rozciąganie badanych próbek znacznie wzrosła. Jest to związane ze zmniejszeniem się ziaren, a co za tym idzie granic międzyfazowych. Powierzchnia metalu po modyfikacji zmienia się, tzn. z metalicznej robi się bardziej matowa. Na przełomie można zauważyć znaczne mniejsze ziarna niż w przypadku próbki niemodyfikowanej. Otrzymane przez nas wyniki mają niewielkie rozbieżności poza próbką nr. 3 stopu niemodyfikowanego. Wynika to z tego, iż na przełomie widoczna była wada co znacznie osłabiło próbkę.

Modyfikacja stopów aluminium pozwala na poprawienie ich właściwości, jednak trzeba pamiętać iż od momentu wprowadzenia modyfikatora do kąpieli mamy tylko określony czas w którym zabieg ten następuje. W przypadku modyfikacji stopów aluminium sodem jest to czas w granicach do ok. 40 min., zatem musimy szybko przystępować do zalewania form zanim zaniknie.

---