Изменение морфологии и размеров первичных интерметаллидов при затвердевании сплава на основе системы Al–Cu с редкоземельными металлами под воздействием охлаждения и постоянного магнитного поля

Е. В. Середенко

Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03142 Киев, Украина

Получена: 29.06.2020. Скачать: PDF

Проблемой использования сплавов алюминия с редкоземельными металлами (РЗМ), получаемых обычными способами литья (скорость охлаждения $\sim$(1–10) К/с), является формирование больших по размеру ($\sim$100 мкм) первичных кристаллов интерметаллидов. Получение качественных сплавов алюминия, легированных РЗМ, основывается на измельчении данных включений. Для влияния на форму и размер первичных интерметаллидов в литом сплаве на основе Al–Cu с 13% масс. РЗМ было использовано постоянное магнитное поле с индукцией $\sim$0,1 Тл. Образцы сплава были получены при скоростях охлаждения 4, 10, 11, 15 и 30 К/с. Магнитное поле было наложено на сплав, во время его охлаждения и затвердевания. Структура литых образцов исследована металлографическим методом. В сплаве присутствовали интерметаллиды разных размеров и с различной морфологией. На поверхности шлифов наблюдались включения с характерными формами, которые были объединены в 3 группы: 1 — огранённые, 2 — с волновыми контурами, 3 — содержащие трещины, нарушения целостности и разрушенные на фрагменты включения. Определено, что увеличение скорости охлаждения способствовало росту количества включений группы 3. Магнитное поле усиливало эту тенденцию, увеличивало количество трещин в кристаллах и уменьшало размеры образовавшихся фрагментов. В результате измельчение большинства интерметаллидов происходило за счёт их разрушения на компактные фрагменты с размерами 3–15 мкм. Магнитное поле так же способствовало рассредоточению частей включений в объёме сплава.

Ключевые слова: сплав Al–Cu–РЗМ, интерметаллиды, скорость охлаждения, затвердевание, магнитное поле.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i02/0219.html

PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 71.20.Lp, 81.30.Fb, 81.40.Rs


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. X. Yu, Z. Zhao, D. Shui, H. Dai, J. Sun, and X. Dong, Materials, 9, No. 12: 1521 (2019). Crossref
  2. E. Aghaie, Effect of Cerium Addition on Improvement of Mechanical Properties of B319 Power Train Aluminium Alloy (Thesis of Disser. for Master of Applied Sci.) (Okanagan: The University of British Columbia: 2019).
  3. Yu. Xinxiang, Yin Dengfeng, Yu Zhiming, Zhang Yiran, and Li Shufei, Rare Met. Mater. Eng., 45, Iss. 7: 1687 (2016). Crossref
  4. J. Du, D. Ding, W. Zhang, Z. Xu, Y. Gao, G. Chen, W. Chen, X. You, R. Chen, Y. Huang, and J. Tang, Appl. Surf., 422: 221 (2017). Crossref
  5. H. C. Liao, C. Liu, C. Lu, and Q. G. Wang, Inv. J. Cast Met. Res., 28, Iss. 4: 213 (2015). Crossref
  6. D. H. Xiao, J. N. Wang, and D. Y. Ding, Mater. Sci. Technol., 20, Iss. 10: 1237 (2004). Crossref
  7. R. Ahmad and M. B. A. Asmael, Mater. Manuf. Processes, 31, Iss. 15: 1948 (2016). Crossref
  8. D. Weiss, Aluminium Alloys and Composites (Ed. K. Cooke) (IntechOpen: 2020), p. 419. Crossref
  9. А. В. Хван, Оптимизация фазового состава высокотехнологичных алюминиевых сплавов с композитной структурой на основе Се- и Ca-содержащих эвтектик (Дис. ... канд. техн. наук) (Москва: МИСиС: 2008).
  10. Z. C. Sims, O. R. Rios, D. Weigs, P. E. A. Turchi, A. Perron, J. R. I. Lee, T. T. Li, J. A. Hammons, B. Hancen, T. M. Willey, Ke An, Y. Chen, A. H. King, and S. K. McCall, Materials Horizons, 6, No. 4: 1070 (2017). Crossref
  11. D. Weiss, J. Mater. Eng. Perform., 28: 1903 (2019). Crossref
  12. W. Wang, X. Zyang, Z. Gao, Y. Jia, L. Ye, D. Zheng, and L. Liu, J. Alloys Compound., 491, Iss. 1–2: 366 (2010). Crossref
  13. В. М. Фёдоров, Ю. М. Пономаренко, А. М. Дискин, З. В. Макарова, Технология лёгких сплавов, № 9: 14 (1983).
  14. D. Weiss, Advanced Casting Technologies (Ed. T. R Vijayaram) (IntechOpen: 2018), p. 557. Crossref
  15. F. Czerwinski, J. Mater. Sci., 55, No. 12: 24 (2020). Crossref
  16. Z. Zhang, Y. Wang, and X. Bian, J. Cryst. Growth, 260, Nos. 3–4: 557 (2004). Crossref
  17. Е. А. Наумова, Разработка научных основ легирования алюминиевых сплавов эвтектического типа кальцием (Дис. ... д-ра техн. наук) (Москва: МИСиС: 2019).
  18. А. А. Беспалый, Процессы литья, № 4: 3 (2012).
  19. Е. А. Наумова, Исследование структуры и свойств жаропрочных литейных сплавов эвтектического типа на базе системы алюминий–церий (Дис. ... канд. техн. наук) (Москва: МИСиС: 1999).
  20. Дж. У. Раттер, Жидкие металлы и их затвердевание (Москва: Металлургиздат: 1962).
  21. T. Zheng, B. Zhou, J. Wang, S. Shuai, Y. Zhang, W. Ren, Z. Ren, F. Debray, and E. Beaugnon, Mater. Sci. Eng. A, 733: 170 (2018). Crossref
  22. X. Li, Y. Fautrelle, Z. Ren, A. Gagnoud, Y. Zhane, and C. Esling, J. Cryst. Growth, 318, No. 1: 23 (2011). Crossref
  23. X. Li, Z. Ren, A. Gagnoud, O. Budenkova, A. Bojarevics, and Y. Fautrelle, ISIJ Int., 19, Suppl. 1: 9 (2012).
  24. Y. Shen, Z. Ren, X. Li, W. Ren and Y. Xi, J. Cryst. Growth, 336, No. 1: 67 (2011). Crossref
  25. Н. А. Аристова, И. Ф. Колобнёв, Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов (Москва: Металлургия: 1977).
  26. Е. Л. Скуйбеда, Литьё и металлургия, № 4: 42 (2013).
  27. В. А. Тиллер, Жидкие металлы и их затвердевание (Москва: Металлургиздат: 1962).
  28. W. Ren, Z. Ren, K. Deng, Y. Zhong, Z. Lei, and X. Li, Steel Res. Int., 78, Iss. 5: 373 (2007). Crossref
  29. Y. He, Nucleation and Magnetism of Supercooled Co–B Metallic Liquid under High Magnetic Field (Grenoble: 2019) (Thesis of Disser. for Dr. Sci.).
  30. М. Н. Сосненко, Современные литейные формы (Москва: Машиностроение: 1967).
  31. Г. И. Баталин, В. П. Казимиров, Б. Ф. Дмитрук, Известия АН СССР. Металлы, № 1: 88 (1972).
  32. З. Павловский, Введение в математическую статистику (Москва: Статистика: 1967).
  33. В. Е. Гмурман, Теория вероятностей и математическая статистика (Москва: Высшая школа: 2004).