Формирование новых структур авиационных материалов и их покрытий

Не требуется вмешательство в ход технологического процесса.
Генератор сигналов размещается вблизи объекта воздействия и подсоединяется непосредственно к нему проводами.
Генератор сигналов запитывается от электрической сети напряжением ~220в, выходная мощность – 10 Вт

Схема подключения

Генератор сигналов ФАРС

Схема подачи акустической волны
в литейную форму

1 -формирователь одноканальный,
2 - антенна короткозамкнутая,
3 - вакуумная камера печи,
4 - тигель с жидким металлом,
5- плоский кокиль,
6 - литейная форма.

Токовая генерация акустических волн

Е - напряженность электрического поля;
Н - напряженность магнитного поля;
J - ток в скин-слое антенны;

Еинд- индуцированное электрическое поле;

НАВ1 - нормальная акустическая волна, созданная в скин-слое;

НАВ2 - нормальная акустическая волна, созданная под
действием первичной Н;
ПК - первичный кластер;
ВКП - вторичный кластер перколяции.

4

5

Результаты исследований могут быть использованы в технологических
рекомендациях для получения слитков для прокатки листовых заготовок
на основе легких матриц, например из алюминия, и других материалов.

Таким образом можно исследовать частотную зависимость фонового акустического воздействия на свойства литой заготовки, а также на структуру материала.

Акустическая волна – это упругие колебания диспергированной среды, которые, как «стоячие» волны, хорошо проявляются в закристаллизованном материале на уровне макроструктуры

Исследования показали, что в отличие от обычного режима кристаллизация при акустическом воздействии сводится к явлению самоорганизуемой критичности, при котором распространению фронта кристаллизации представляется диффузией в ультраметрическом пространстве иерархически соподчиненных кластеров перколяции. Образующиеся кластеры перколяции имеют разветвленную фрактальную структуру, характерной для образований, возникающих в результате процесса, ограниченного теплопроводностью.

Микроструктура «стоячей волны»

Литые сплавы являются высокодисперсными термодинамическими неравновесными системами, обладающими диссипативными свойствами. Концепция диссипативных структур позволяет создать устойчивые субмелкозернистые структуры, основанные на применении резонансно-акустического воздействия.
Исследована частотная характеристика акустического поля на свойства литой заготовки.

Плавильная электропечь ПП20

Данные ЦЗЛ завода ООО “Альфа–Люм”, г. Самара, 2007 г..

прошедшего кристаллизации
с ФАРС – 250 кГц

Тёмные участки между частицами
α-твёрдого раствора кремния
в алюминии — мелкодисперсная эвтектика
(Al + Si). С увеличением частоты сигнала
ФАРС с 250 кГц до 1000 кГц на­блюдается измельчение участков α-твёрдого раствора и эвтектики. При этом структура представляется как статистически более равномерная и мелкозернистая.

Элементный состав сплава АК9
в опытах по ФАРС
кристаллизации

С увеличением частоты сигнала ФАРС с 250 кГц
до1000 кГц наблюдается измельчение участков
α-твёрдого раствора и эвтектики. При этом
структура представляется, как статистически
более равномерная и мелкозернистая.

Кристаллизация в штатном режимах.

получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.

Кристаллизация в режиме ФАРС -100кГц

получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.

Кристаллизация в режиме ФАРС - 500кГц

получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.

Кристаллизация в режиме ФАРС - 2000кГц

получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.

Кристаллизация в режиме
ФАРС– 900 кГц

Сплав КХС

Кристаллизация
спонтанно

Сплав НХС

Кристаллизация
спонтанно

кристаллизация
в режиме ФАРС – 900 кГц

Сплав НХС

кристаллизация
спонтанно

кристаллизация
в режиме ФАРС – 500 кГц

Вариации микротвёрдости (Виккерс)
для сплавов КХС и НХС, прошедших кристаллизацию в режиме ФАРС
на разных частотах ИТ

Данные БНТУ, г. Минск, 2008 г.

В штатном режиме

В режиме ФАРС -100 кГц

В режиме ФАРС

260 кГц

500 кГц

Кривые плавления и охлаждения алюминия :
а – контроль,
б – при частоте ФАРРС 250 кГц.

Кинетика кристаллизации.

Воспроизводимость времени кристаллизации аккумуляторного сплава СКА7 в спонтанном режиме (а), его сокращение (б) в режиме ФАРС (цикл 1) и эффект фазово-переходной памяти при повторных процессах
с тем же образцом сплава, но без ФАРС – спонтанно (циклы 2–7).

Эффект фазово-переходной памяти при повторных процессах.

белое олово

свинец

а)

б)

Микротвёрдость металлов изменяется, максимальное влияние ИТ ФАРРС наблюдается для легкоплавких олова и свинца.

Появление сверхпластичности кручения в режиме пропускания импульсов (500 кГц) сквозного электрического тока вдоль медного стержня.

Пластические деформации металлических материалов в режиме ФАРС

Схема измерения микротвёрдости металлических
материалов в режиме пропускания через них сквозных импульсах тока ФАРС

индентор

при акустическом воздействии 200 кГц

при акустическом воздействии 500 кГц

при акустическом воздействии 1000 кГц