Термодинамічне моделювання та термічна аналіза стопу АК5М2 із 0,8–3,3% Феруму
А. Г. Пригунова, О. А. Щерецький, М. В. Кошелєв, В. Д. Бабюк, Є. А. Жидков
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
Отримано: 11.09.2021; остаточний варіант - 12.03.2022. Завантажити: PDF
Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень особливостей фазових перетворень у складнолеґованому стопі АК5М2, що виготовляється з брухту та відходів при зміні вмісту Феруму від 0,83 до 3,3%. З використанням програмного забезпечення фірми «Thermo-Calc» (Швеція) і бази термодинамічних даних «COST2» здійснено моделювання фазових перетворень, розраховано температури виділення фаз та їх масові частки при рівноважному та нерівноважному (модуль Scheil–Gulliver) твердненні. Для визначення переохолодження на початку тверднення та температур фазових перетворень використано різні термоаналітичні методи: комп’ютерна аналіза кривої охолодження (КТА), диференційна термічна аналіза (ДTА) та диференційна сканувальна калориметрія (ДСК). Показано, що термодинамічне моделювання фазових діяграм є ефективним інструментом прогнозування фазового складу складнолеґованих стопів, сприяє ідентифікації результатів термічної аналізи, забезпечує одержання більш достовірної інформації. Спільне використання цих метод дало змогу встановити, що збільшення вмісту Феруму приводить до зменшення переохолодження зародження і збільшення інтервалу температур солідус–ліквідус для досліджуваних стопів і збільшення кількости залізовмісних фаз, а також до зміни порядку і механізму їх утворення. Формування стопу АК5М2 з 0,83% Fe починається з виділення з розтопу первинних кристалів твердого розчину алюмінію (Al). При підвищенні вмісту Феруму до 1,46% — з фази Al$_{8}$Fe$_{2}$Si ($\alpha$). У стопі з 2,0% Fe до цієї фази додається ще одна — Al$_{13}$Fe$_{4}$, яка виділяється з розтопу першою. Проте, при обох концентраціях Феруму (1,46% і 2,0%) об’ємна частка цих первинних фаз досить незначна. З підвищенням концентрації Феруму до 3,3%, подібно до стопу з 2% Fe, з розтопу також виділяється дві залізовмісні фази — Al$_{13}$Fe$_{4}$ і Al$_{8}$Fe$_{2}$Si ($\alpha$), перша з них утворюється з досить помітним тепловим ефектом. Незалежно від вмісту Феруму в стопі, максимальна кількість залізовмісних фаз Al$_{5}$FeSi ($\beta$), Al$_{15}$(Fe, Mn)$_{3}$Si$_{2}$ або AlMnSi ($\alpha$), Al$_{8}$Fe$_{2}$Si ($\alpha$) виділяється при евтектичних реакціях, які реалізуються після утворення первинних кристалів (Al). Процеси формування інтерметалідів Mg$_{2}$Si і Al$_{2}$Cu($\theta$), що відбуваються на останніх етапах тверднення, практично не залежать від концентрації Феруму в стопі.
Ключові слова: фазові діяграми, термічна аналіза, термодинамічне моделювання, стоп АК5М2, залізовмісні фази, фазові перетворення.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i05/0671.html
PACS: 05.70-а, 61.66.Dk, 64.70.K-, 64.70.kd, 81.30.Bx, 81.70.Pg