Вплив постійного магнетного поля на перерозподіл між інтерметалідними фазами феро-, пара- і діамагнетних компонентів під час твердіння стопу на основі Al–Cu–РЗМ

О. В. Середенко, В. О. Середенко

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна

Отримано: 31.05.2021; остаточний варіант - 15.09.2021. Завантажити: PDF

Додавання РЗМ (рідкісноземельних металів) у стопи Al підвищує їхні експлуатаційні та технологічні властивості. Міцність стопів зростає зі збільшенням кількості добавки і до цього ж їхня густина залишається відносно невисокою. Тому такі стопи мають перспективу для застосування як конструкційні і електротехнічні матеріали. Проблемою одержання литих стопів заевтектичних складів є утворення інтерметалідів з розмірами більше 100 мкм, зокрема з огранкою за невисоких швидкостей охолодження — до 100°С/с. Вивчали вплив слабкого постійного магнетного поля (число Гартмана $Ha$ = 13,6), накладеного на розтоп, що охолоджувався і тверднув зі швидкістю охолодження 10°С/с, на перерозподіл компонентів, які відносять до класів феро-, пара- і діамагнетиків зі вмістом, характерним для домішок, модифікаторів і леґувальних елементів, в інтерметалідних фазах стопу на основі Al з 3,7% мас. Cu і 13,7% мас. РЗМ у вигляді мішметалу (Pr, Nd, La і Ce). Встановлено, що в структурі стопу, одержаного в умовах звичайного способу лиття, під дією слабкого магнетного поля відбулися зміни, характерні для більш вартісних обробок стопів (високих перегрівів розтопу, швидкого охолодження, термообробки, модифікування, деформації). Мало місце подрібнення інтерметалідів в 2–3 рази, втрата ними огранки у кількості до 70–100%, руйнування на фрагменти включень з розмірами більше 100 мкм, зростання вмісту заліза (феромагнетика) в інтерметалідних фазах стопу за зменшення кількості включень, в основу яких входило залізо до 10 разів, підвищення концентрації більшості елементів в евтектиках (грубої і тонкої), зміни форми і зменшення довжини пластин грубої евтектики і збільшення частки тонкої евтектики у 5 разів.

Ключові слова: стоп Al–Cu–РЗМ, інтерметаліди, твердіння, феро-, пара-, діамагнетики, магнетне поле.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i12/1611.html

PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 68.35.Dv, 81.30.Fb, 81.40.Wx


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. В. В. Каминский, С. А. Петрович, В. А. Липин, Записки горного института, 233: 512 (2018). Crossref
  2. Н. С. Упорова, Магнитная восприимчивость интерметаллических соединений Al2РЗМ и сплавов Al–Y, Al–Ni–РЗМ при высоких температурах (Дисс. ... канд. физ.-мат. наук) (Екатеринбург: Уральский государственный педагогический университет: 2011).
  3. 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, 4: 1070 (2017). Crossref
  4. 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).
  5. Z. Zhang, Y. Wang, and X. Bian, J. Cryst. Growth, 260, No. 3–4: 557 (2004). Crossref
  6. Е. А. Наумова, Разработка научных основ легирования алюминиевых сплавов эвтектического типа кальцием (Дисс. ... докт. техн. наук) (Москва: МИСиС: 2019).
  7. I. Brodova, J. Siberian Federal Univ., Engineering and Technology, 4, No. 8: 519 (2015). Crossref
  8. Y. A. Gorbunov, J. Siberian Federal Univ., Engineering and Technology, 5, No. 8: 636 (2015).
  9. X. Yu, D. Yin, Z. Yu, Y. Zhang, and S. Li, Rare Met. Mater. Eng., 45, Iss. 7: 1687 (2016). Crossref
  10. А. В. Хван, Оптимизация фазового состава высокотехнологичных алюминиевых сплавов с композитной структурой на основе Се- и Ca-содержащих эвтектик (Дисс. ... канд. техн. наук) (Москва: МИСиС: 2008).
  11. D. G. Eskin and J. Mi, Solidification Processing of Metallic Alloys under External Fields (Cham: Springer Nature Switzerland AG: 2018). Crossref
  12. Yixuan He, Nucleation and Magnetism of Supercooled Co–B Metallic Liquid under High Magnetic Field (Grenoble: UGA: 2019).
  13. T. Zheng, B. Zhou, Y. Zhong, J. Wang, S. Shuai, Z. Ren, F. Debray, and E. Beaugnon, Sci. Rep., 9: 266 (2019). Crossref
  14. Q. Wang, X. Pang, C. Y. Wang, and J. He, Proc. the 5th Int. Symp. on EPM (Sendai, Japan: 2006), p. 387.
  15. S. He, C. Li, R. Guo, W. Xuan, Z. Ren, X. Li, and Y. Zhong, ISIJ International, 58, No. 5: 899 (2018). Crossref
  16. Ю. М. Гельфгат, О. А. Лиелаусис, Е. В. Щербинин, Жидкий металл под воздействием электромагнитных сил (Рига: Зинатне: 1975).
  17. В. А. Быков, Магнитная восприимчивость разбавленных сплавов Al–Ce, Al–Dy, Al–Yb при повышенных температурах (Дисс. ... канд. техн. наук) (Екатеринбург: Институт металлургии Уро РАН: 2007).
  18. Н. С. Упорова, С. А. Упоров, В. Е. Сидоров, Н. И. Ильиных, Т. В. Куликова, Материаловедение, № 11: 22 (2011).
  19. Г. Н. Еланский, В. А. Кудрин, Вестник ЮУрГУ. Сер. Металлургия, 15, № 3: 11 (2015).
  20. С. В. Вонсовский, Магнетизм (Москва: Наука: 1971).