Алюминиевый сплав с 12 % Zn со стеклянным армированием и без него был изготовлен методом композитного литья. Арматура из стеклянных частиц или коротких стеклянных волокон в пределах 5 % по массе введена в вихрь, созданный в расплавленном сплаве импеллером, вращающимся со скоростью 600 - 800 об/мин. Образцы из армированного и неармированного сплавов подвергали термообработке Т₆ в течение 2 и 4 ч. Микроструктура исследована на материалах в литом состоянии при помощи оптического микроскопа. Для исследования трещин и трущихся поверхностей использован сканирующий электронный микроскоп. Испытания на разрыв и износ проведены на материалах в литом состоянии и после термообработки, а испытания на разрыв при 150 °С - для литых образцов. Результаты показывают, что стеклянная арматура улучшает структуру сплава Zn-12 Al. С другой стороны, механические свойства и износостойкость сплавов в литом состоянии и после термообработки улучшаются при увеличении арматуры. В случае использования коротких волокон и частиц предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение увеличиваются по сравнению с армированием в виде частиц. При высокой температуре наблюдается снижение удлинения матрицы и композитных сплавов, но при стеклянной арматуре - некоторое увеличение удлинения для сплава Zn-12 Al при существенном росте пластичности.

Експериментально визначено особливості подолання бар'єрів (намороженої сталевої оболонки на твердому алюмінію та сталої міжфазної поверхні у випадку їх рідкого стану) під час обробки розплавленої сталі алюмінієм і визначено прийоми вдосконалення такої обробки.

Проанализированы преимущества литья намораживанием с использованием электромагнитного давления. Предложена оптимальная схема узла кристаллизатор - металлопровод. Исследованы закономерности намораживания втулок из алюминиевых сплавов с применением МГД оборудования. Определены технологические параметры процесса, обеспечивающие получение качественных отливок с максимальным выходом годного.

Проанализированы физические процессы, происходящие в форме, и зависимости изменения свойств составляющих замороженной формы от температуры. Предложена сопряженная математическая модель для исследования процессов теплопереноса в замороженной форме и в отливке, предусматривающая фазовые превращения материала отливки и компонентов формы в процессе ее прогрева, и зависимость теплофизических характеристик от температуры.

Разработана математическая модель теплопередачи при формировании полого слитка способом электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью. Рассчитаны теплофизические условия кристаллизации слитка в зависимости от технологических параметров плавки - электронно-лучевого нагрева и производительности процесса. Определены оптимальные параметры плавки полого слитка титанового сплава Ti - 6Al - 4V с внутренним (200 мм) и внешним (600 мм) диаметрами.

Розглянуто схеми одержання виливків типу "втулка" методом лиття наморожуванням з використанням електромагнітного тиску, створюваного магнітодинамічною установкою. Вивчено особливості формування виливків за різних умов кристалізації, досліджено їх макроструктуру.

Рассмотрены способы дополнительного охлаждения замороженной формы (ЗФ), способствующие продлению сохранения их низкой температуры и прочности. Рассмотрены возможности применения хладагента, в частности жидкого азота, путем подачи его в толщу и рабочую полость формы из емкостей размещенных извне ЗФ, внутри крупного песчаного стержня или выполненных в составе опок для формовки. Показана возможность получения низкотемпературных форм методом вакуумной формовки. Для безопочной горизонтально-стопочной формовки предложено хладагентом охлаждать склиз, а также рассмотрена возможность использования склиза в качества холодильника для отливок. Предложенные решения можно использовать также при литье в традиционные песчаные формы.

На підставі аналізу теплової взаємодії рідкої сталі та добавки з температурою плавлення нижчою, ніж у сталі встановлено умови, які забезпечують її повне розплавлення під сталевою оболонкою, що намерзає, а для композитної присадки - утворення рідкого сплаву.

Рассмотрены предпосылки создания технологии литья по ледяным моделям, а также прочность льда как материала для создания конструкций моделей. Описан ряд изобретений по технологии литья с использованием ледяных моделей. Показан перечень проблем для дальнейших исследований по совершенствованию этой новой технологии.

Представлен расчет тепловых потерь расплава в установке литья выжиманием с кристаллизацией под избыточным регулируемым давлением. На базе установленных зависимостей предложена формула для определения начальной температуры заливаемого в камеру выжимания расплава.

Розроблено та досліджено ливарні методи, що сприяють підвищенню якості виливок із сплавів на мідній основі. Подано механізми і методики математичних розрахунків параметрів течії матричного розплаву в каркасі з армуючої фази під час гравітаційного лиття та лиття під тиском, процеси лиття за моделями, що газифікуються, з орієнтованою пористістю, дані експериментів, які доводять їх адекватність. Визначено типові структури, фізико-механічні, триботехнічні та пружно-динамічні характеристики даних матеріалів і виливок, що дали змогу створити методи вибору й оптимізації їх складів і технологічних параметрів отримання відповідно до умов експлуатації. На підставі одержаних закономірностей створено технологічні процеси отримання армованих матеріалів і виливок із сплавів на мідній основі за моделями, що газифікуються з орієнтованою пористістю, з використанням гравітаційного просочування, тиску та вакууму.

Розв'язано науково-прикладну задачу розрахунку взаємозумовлених процесів теплопереносу, гідродинаміки та затверднення у разі формування багатошарових і армованих зливків. Відзначено, що вибір раціональних режимів і технологічних параметрів затверднення дозволяє одержувати багатошарові зливки й армовані зливки з високими властивостями. За результатами числових досліджень установлено, що у разі заливання зверху заливальний струмінь поширюється на глибину, що узгоджується з експериментальними даними. Для багатошарових зливків визначено оптимальну температуру розплаву, що коливається в інтервалі <$E1~560~-~1~600~ symbol Р roman C> відбувається збільшення кінетичної енергії розплаву сталі на 30 %, що інтенсифікує процеси теплообміну між зливком і виливницею. За результатами аналізу безрозмірних критеріїв оптимальності, одержаних під час затверднення армованих зливків, зроблено висновок, що найбільш раціональні розміри внутрішнього холодильника перебувають в інтервалі 100 - 120 мм. Розроблено програмне забезпечення та практичні рекомендації щодо вибору раціональних технологічних параметрів багатошарових і армованих зливків, які запропоновано використовувати на підприємствах машинобудування та металургійної промисловості.

Одержано й узагальнено результати теоретичних та експериментальних досліджень, які забезпечили наукове обгрунтування та практичне рішення важливої прикладної науково-технічної проблеми - створення принципів конструювання та економічної високопродуктивної технології металургійного одержання та переробки сталевих композитних зливків для виробництва ефективних зварювальних дротів. На основі дослідження фізико-хімічних властивостей мікролегуючих елементів, фізичного та математичного моделювання кристалізації сталевих композитних зливків із порошковими вставками, заповнених металевими та неметалевими матеріалами, лабораторного та промислового експерименту, визначено широкі технологічні можливості композитного способу введення різноманітних домішок (мікролегуючих, розкиснювальних, флюсувальних) у зливки сталі для створення ефективних композитних зварювальних дротів різного складу та призначення з використанням металу зливка як уніфікованої матриці.

Изложены результаты освоения безотходной технологии получения полых изделий, в частности выплавляемых стержней, из алюминиевых сплавов путем совмещения литья под низким давлением и намораживания. Показаны конструктивные особенности литейной машины и формы, технологическая схема процесса, оптимальные параметры литья, возможные виды брака и методы их устранения. Доказана возможность получения отливок с заданной, в том числе переменной, толщиной стенки до 20 мм без затвердевшего литникового остатка, что позволяет использовать их по назначению без какой-либо механической обработки.

Предложена математическая модель кристаллизации при непрерывном литье меди, которая связывает температуру поверхности слитка с основными технологическими параметрами процесса.

Представлены преимущества нового метода производства полых заготовок из чугуна. Рассмотрены тепловое состояние кристаллизатора при циклических температурных воздействиях на его внутреннюю поверхность, затвердевание отливки и структурообразование чугуна в условиях интенсивного одностороннего теплоотвода. Приведены сравнительные данные по свойствам и эксплуатационным характеристикам деталей, полученных различными способами литья, а также техническая характеристика литейного оборудования.

Рассмотрены методы повышения долговечности литых стальных отливок "Рама боковая", "Балка надрессорная", "Корпус поглощающего аппарата". Предложен вариант выбора узлов армирования данных отливок, разработан технологический процесс армирования и получены результаты, которые показали рост механических свойств типовых отливок на 15 - 20 %.

Описаны закономерности роста кристаллов льда при замерзании ледяной модели, роста дендритных структур при помощи фрактальной геометрии, которая дает подход к измерению площади дендритной поверхности замерзающей ледяной модели, фронта ее кристаллизации, что открывает возможность по-новому исследовать процессы получения ледяной модели, используемые для песчаной формовки.

Исследована возможность изготовления алюминиевых цилиндрических заготовок диаметром <$E 25~times~120> мм из сплава АК7 в металлическую форму толщиной 300 мкм из алюминиевой фольги путем закалки на воду из жидкого состояния охлаждением, душированием, либо в атмосферных условиях. Получена дендритная, глобулярная, либо смешанная микроструктура заготовок в зависимости от условий охлаждения. Приведены кривые охлаждения расплава в форме, микроструктура, уровень физико-механических свойств, схемы получения заготовок.

Рассмотрена современная технология получения заготовок из бронз, латуней, износостойких и коррозионных чугунов намораживанием непосредственно в расплаве. Описаны технологические особенности получения моно- и биметаллических отливок, приведены параметры процесса, в том числе температурные параметры расплава (ТВіО) и кристаллизатора, длительность выдержки в расплаве, особенности охлаждения биметаллических отливок. Представлены составы флюса и огнеупорных покрытий, сравнительные данные по свойствам и эксплуатационные характеристики изделий. Описаны принципиальные схемы оборудования и даны фотографии этого оборудования.