Сегрегационное измельчение зёренной структуры алюминия и его сплавов

Е. В. Луценко$^{1}$, В. А. Крещенко$^{2}$, Н. Д. Рудь$^{3}$, О. В. Соболь$^{4}$, М. А. Глущенко$^{4}$, А. И. Зубков$^{4}$

$^{1}$Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, ул. Академическая, 1, 61108 Харьков, Украина
$^{2}$Государственное предприятие Научно-производственный комплекс газотурбостроения «Зоря»–«Машпроект», просп. Богоявленский, 42А, 54018 Николаев, Украина
$^{3}$АО «Мотор Сич», просп. Моторостроителей, 15, 69068 Запорожье, Украина
$^{4}$Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», ул. Кирпичёва, 21, 61002 Харьков, Украина

Получена: 08.02.2017; окончательный вариант - 16.03.2017. Скачать: PDF

Изучена структура конденсатов и отливок алюминия, сплавов Al–Fe и Al–Zr, кристаллизующихся из паровой фазы и расплава в вакууме. Показано, что легирование парового потока матричного металла, — алюминия, — железом до $\cong$ 3 ат.% позволяет снизить величину зерна конденсатов от 2 мкм до 50 нм. Диспергирующее влияние железа и циркония на зёренную структуру алюминия продемонстрировано на отливках этого металла, где наблюдается уменьшение размера зерна более чем на порядок. Измельчение зёренной структуры алюминия объясняется формированием зернограничных сегрегаций атомами легирующих элементов при кристаллизации как из пара, так и из расплава.

Ключевые слова: конденсация, кристаллизация, сегрегация, размер зерна, алюминий.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i05/0607.html

PACS: 61.66.Dk, 64.75.Op, 68.35.Fx, 68.55.Ln, 81.05.Ni, 81.10.Fq, 81.15.Kk


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Н. А. Азаренков, О. В. Соболь, В. М. Береснев, А. Д. Погребняк, Д. А. Колесников, П. В. Турбин, И. Н. Торяник, Металлофиз. новейшие технол., 35, № 8: 1061 (2013).
  2. V. I. Ivashchenko, S. N. Dub, P. L. Scrynskii, A. D. Pogrebnjak, O. V. Sobol’, G. N. Tolmacheva, V. M. Rogoz, and A. K. Sinel’chenko, J. Superhard Mater., 38, No. 2: 103 (2016). Crossref
  3. Е. Э. Гликман, Р. Э. Брувер, Металлофизика, 43: 42 (1973).
  4. С. А. Фирстов, Ю. Ф. Луговской, Электронная микроскопия и прочность материалов. Сер.: Физическое материаловедение, структура и свойства материалов, 15: 83 (2008).
  5. J. W. Gibbs, Collected Works (New Haven: Yale University Press: 1948), vol. 1, p. 219.
  6. I. Langmuir, I. Am. Chem. Soc., 38: 222 (1916).
  7. D. McLean, Grain Boundaries in Metals (New York: Oxford Univ. Press: 1957).
  8. M. P. Seah, Acta Metall. Mater., 28, No. 7: 955 (1980). Crossref
  9. K. E. Kniplinga, D. C. Dunand, and D. N. Seidman, Acta Mater., 56, No. 6: 1182 (2008). Crossref
  10. P. Zhang, J. Y. Zhang, J. Li, G. Liu, K. Wu, Y. Q. Wang, and J. Sun, Acta Mater., 76: 221 (2014). Crossref
  11. A. Inoue, F. L. Kong, S. L. Zhu, C. T. Liu, and F. Al-Marzouki, Mat. Res., 18, No. 6: 1414 (2015). Crossref
  12. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справочник (Ред. Дж. Е. Хэтч) (Москва: Металлургия: 1989).
  13. Я. Е. Гольдштейн, В. Г. Мизин, Инокулирование железоуглеродистых сплавов (Москва: Металлургия: 1993).
  14. M. T. Thomas, D. R. Baer, R. H. Jones, and S. M. Bruemmer, J. Vac. Sci. Technol., 17, No. 1: 22 (1980). Crossref
  15. H. J. Grabke, Steel Res., 57, No. 4: 178 (1986). Crossref
  16. M. P. Seah and E. D. Hondros, Proc. Roy. Soc., A335: 191 (1973). Crossref
  17. S. S. Nayaka, M. Wollgartenb, J. Banhartb, S. K. Pabia, and B. S. Murtyc, Mater. Sci. Eng. A, 527: 2370 (2010). Crossref
  18. B. D. Saller, T. Hu, K. Ma, L. Kurmanaeva, E. J. Lavernia, and J. M. Schoenung, J. Mater. Sci., 50, No. 13: 4683 (2015). Crossref
  19. M. F. Francis, M. N. Neurock, X. W. Zhou, J. J. Quan, H. N. G. Wadley, and E. B. Webb, J. Appl. Phys., 104: 034310 (2008). Crossref
  20. J. R. Trelewicz and C. A. Schuh, Phys. Rev. B, 79, No. 9: 094112 (2009). Crossref
  21. N. Q. Vo, J. Schäfer, R. S. Averback, K. Albe, Y. Ashkenazy, and P. Bellon, Scr. Mater., 65, No. 8: 660 (2011). Crossref
  22. A. Ye. Barmin, O. V. Sobol’, A. I. Zubkov, and L. A. Mal’tseva, Phys. Metal. Metalogr., 116, No. 7: 706 (2015). Crossref
  23. Е. В. Луценко, О. В. Соболь, А. И. Зубков, Журнал нано- и электронной физики, 7, № 3: 03042 (2015).
  24. Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев, Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия (Москва: Металлургия: 1982).
  25. Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков, Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы (Екатеринбург: УрО РАН: 2003).
  26. Р. З. Валиев, И. В. Александров, Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией (Москва: Логос: 2000).
  27. H. Brune, Physics of Covered Solid Surfaces (Ed. H. P. Bonzel), vol. III/42, subvol. A, pt. 1 of Landolt Börnstein New Series, Group III: Condensed Matter (Berlin: Springer: 2001), p. 217.
  28. Э. Зенгуил, Физика поверхности (Москва: Мир: 1990).
  29. В. К. Семенченко, Поверхностные явления в металлах и сплавах (Москва: Гос. изд-во технико-теорет. лит.: 1957).