Особливості кристалізації, формування фазового складу і морфології структурних складових стопу Al–7Si–4Fe у разі магнето-імпульсної обробки розтопу

І. М. Максимчук, А. О. Хрипливий, В. В. Фрізель, П. М. Романко

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03142 Київ, Україна

Отримано: 30.10.2019; остаточний варіант - 19.08.2020. Завантажити: PDF

Методами рентґенівської дифрактометрії, прямого термографічного і ДСК аналізу досліджено вплив магнето-імпульсної обробки (МІО) розтопу силуміну Al–7Si–4Fe на кінетику його кристалізації, фазовий склад і морфологію структурних складових. Показано, що підвищений вміст Феруму в розтопі зміщує температуру початку кристалізації первинних дендритів алюмінію в область температури кристалізації чистого алюмінію. МІО розтопу не впливає на температурні інтервали кристалізації компонентів, проте в три рази збільшує швидкість кристалізації евтектики. Ефект пояснюється підсиленням мікроліквації розтопу, яка інтенсифікується зі збільшенням частоти проходження імпульсів магнетного поля, до того ж області мікронеоднорідностей істотно диспергуються. У рамках кластерної моделі викладено уявлення про імовірну будову розтопу Al–7Si–4Fe поблизу температури ліквідуса і вплив режимів МІО на її формування. Вперше висунуто гіпотезу, що в умовах швидкого охолодження розтопу реалізація роздільного або абнормального механізмів евтектичної кристалізації пов’язана зі співвідношенням у розтопі часток кластерів Al$_{1-x}$Si$_x$ з металічним та ковалентним зв’язком. МІО призводить до формування та істотного збільшення частки кластерів з ковалентним типом зв’язку та посилення абнормального механізму евтектичної кристалізації. Показано, що збільшення частоти імпульсів вдвічі, а, отже, і подвоєння енергетичного впливу на розтоп не тільки підсилює диспергування областей мікроліквації розтопу, але і приводить до утворення стійкої (стабільної) конфігурації кластерів Al$_n$Fе$_m$Si$_l$, які характеризуються ближнім порядком, подібним упорядкуванню атомів у фазі Al$_9$Fe$_2$Si$_2$.

Ключові слова: магнето-імпульсна обробка, кластерна структура розтопу, кінетика кристалізації.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i10/1373.html

PACS: 61.25.Mv, 61.66.Dk, 61.72.Mm, 64.70.dg, 81.70.Pg, 83.60.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. Ji, W. Yang, F. Gao, D. Watson, and Zh. Fan, Mater. Sci. Eng. A, 564: 130 (2013). Crossref
  2. B. Fragoso and H. Santos, J. Mater. Res. Technol., 2(2):100 (2013). Crossref
  3. Y. Osawa, S. Takamori, T. Kimura, K. Minagawa, and H. Kakisawa, Mater. Trans., 48, No. 9: 2467 (2007). Crossref
  4. B. Xiufang, W. Weimin, Y. Shujuan, and Q. Jingy, Sci. Technol. Adv. Mater., 2, Iss. 1: 19 (2001). Crossref
  5. A. H. Pryhunova, M. V. Koshelev, S. S. Petrov, and S. V. Pryhunov, Protsessy Litya, No. 3 (111): 27 (2015).
  6. D. G. Chernikov, V. A. Glouschenkov, F. V. Grechnikov, A. J. Igolkin, and R. J. Jusupov, Proc. 3rd Int. Conf. High Speed Form., (March 11–12, 2008) (Germany, Dortmund: 2008), p. 223. Crossref
  7. N. Waki, K. Sassa, and S. Asai, Tetsu-to-Hagane, 86: 363, (2000). Crossref
  8. V. A. Gluschenkov, F. V. Grechnikov, V. I. Nikitin, D. G. Chernikov, A. Yu. Igolkin, K. V. Nikitin, and A.A. Pozdnyakov, Liteyshchik Rossii, No. 7: 34 (2010).
  9. V. A. Gluschenkov, F. V. Grechnikov, A. Yu. Igolkin, V. I. Nikitin and K. V. Nikitin, Liteynoe Proizvodstvo, No. 9: 8 (2011).
  10. V. A. Efimov, L. A. Anisovich, V. N. Babich, Spetsialnye Sposoby Litya. Spravochnik (Ed. V. A. Efimov) (Moscow: Mashinostroenie: 1991).
  11. G. Iu. Berk, Spravochnoe Posobie po Magnitnym Yavleniyam (Moscow: Energoatomizdat: 1991).
  12. I. M. Maksymchuk, A. O. Khryplyvyiy, V. G. Tkachenko, and V. V. Frizel, Metaloznavstvo ta Obrobka Metaliv, No. 4: 10 (2012).
  13. I. M. Maksymchuk, V. G. Tkachenko, A. S. Vovchok, N. P. Medalovich, and E. S. Makarenko, Metallofiz. Noveishie Tehnol., 36, No. 1: 1 (2014).
  14. I. N. Maksimchuk, A. A. Hriplivyiy, V. G. Tkachenko, and V. V. Frizel, Visnyk UMT, No. 1 (5): 78 (2012).
  15. Sanghwan Lee, Bonghwan Kim, and Sangmok Lee, Alloys Mater. Trans., 52, No. 6: 1308 (2011). Crossref
  16. S. S. Petrov, A. H. Pryhunova, and D. M. Klyuchnyk, Metaloznavstvo ta Obrobka Metaliv, No. 1: 12 (2007).
  17. S. S. Petrov, A. H. Pryhunova, D. M. Klyuchnyk, and S. V. Pryhunov, Metaloznavstvo ta Obrobka Metaliv, No. 2: 1 (2008).
  18. John A. Taylor, Procedia Mater. Sci., 1: 19 (2012). Crossref
  19. Wang Qiang, Wang En-Gang, He Ji-Cheng, and Hu Ke, Mater. Sci. Forum, 546–549: 1003 (2007). Crossref
  20. Xiufang Bian and Weimin Wang, Mater. Lett., 44: 54 (2000). Crossref
  21. Yong Zhang, Hongliang Zheng, Yue Liu, Lei Shi, Rongfu Xu, and Xuelei Tian, Acta Mater., 70: 162 (2014). Crossref
  22. Jianbo Yu, Zhongming Ren, Weili Ren, Kang Deng, and Yunbo Zhong, Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 22, Iss. 3: 191 (2009). Crossref
  23. Songyou Wang, C. Z. Wang, C. X. Zheng, and K. M. Ho, J. Non-Cryst. Solids, 355: 340 (2009). Crossref
  24. N. K. Tolochko and A. A. Andrushevich, Lityo i Metallurgiya, No. 4: 59 (2013).