Влияние меди, редкоземельных металлов и железа на изменение формы первичных интерметаллидов в сплаве алюминия при охлаждении и затвердевании расплава в постоянном магнитном поле
Е. В. Середенко, В. А. Середенко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03142 Киев, Украина
Получена: 17.12.2020. Скачать: PDF
Редкоземельные металлы (РЗМ) в сплавах алюминия улучшают их свойства. Эти сплавы являются перспективными для транспортной отрасли, авиационной, космической, военной техники и электроники, а также для замены деталей из титана, чугуна, стали и меди. Использование добавок РЗМ в литых сплавах алюминия сдерживается существенным укрупнением первичных интерметаллидов (более 100 мкм), которые приобретают огранку, игольчатую и крестообразную форму. Исследования были проведены на многокомпонентном сплаве Al–Cu–РЗМ–Mn–Ti–Fe–Zn–Si при среднем содержании Cu 3,7% масс. и добавки 13% масс. сплава РЗМ. Алюминиевый сплав охлаждался и затвердевал со скоростью 10 К/с. В структуре сплава наблюдались первичные интерметаллиды с огранкой и волнистым контуром. По сравнению с плоскими поверхностями интерметаллидов, на волнистых наблюдался рост диапазона концентрации всех компонентов, кроме Mn. Наиболее существенно изменились концентрации Cu, РЗМ и Fe. Под действием постоянного магнитного поля с индукцией 0,1 Тл на охлаждавшийся и затвердевавший расплав, изменение морфологии включений с огранкой, похожей на волнистую, сопровождалось наиболее интенсивным ростом содержания железа на поверхности интерметаллидов. С помощью математического планирования эксперимента получены уравнения регрессий, которые характеризуют влияние концентрации Cu, РЗМ и Fe, а также индукции магнитного поля на содержание железа на поверхности интерметаллидов. Установлено, что самым влиятельным фактором является магнитное поле, а содержание РЗМ и Cu соответственно в 4,7 и 3,8 раза слабее. В интервале варьирования содержания железа в сплаве, обработанного магнитным полем, не обнаружено влияния количества этой примеси на концентрацию Fe на поверхности интерметаллида. Выявлено, что под воздействием поля поведение примеси Fe становится аналогичным модификатору первичных интерметаллидов и её накопление на поверхности включений сопровождается потерей кристаллами огранки.
Ключевые слова: сплав Al–Cu–РЗМ, первичные интерметаллиды, математическое планирование эксперимента, затвердевание, магнитное поле.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0971.html
PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 61.72.S-, 61.72.Yx, 81.30.Fb, 81.40.Wx