Застосування індукційного топлення та постійного магнетного поля для впливу на перерозподіл компонентів з різними магнетними властивостями в зернах стопу на ос-нові 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: 31.07.2021; остаточний варіант - 07.05.2023. Завантажити: PDF

Розроблення новітніх композицій і технологій виробництва стопів на основі алюмінію з рідкісноземельними металами (РЗМ) створює конкуренцію матеріялам на основі більш важких і тяжкотопких (залізо), а також дорогих металів (мідь, титан). Під час витоплення в умовах звичайних перегрівів до 100 К і охолодження з невисокими швидкостями $v$ $\cong$ 1-10 К/с ускладнено формування дрібного зерна ($\cong$ 10 мкм). Застосування індукційного стоплення в магнетодинамічній установці основи стопу Al-Cu з подальшим перетопленням у печі електроопору та додаванням РЗМ дало змогу використовувати невисокі перегріви. За $v$ = 4, 10 і 30 К/с у стопі утворилися зерна з розміром 36,0, 17,1 і 11,6 мкм відповідно. Накладання постійного магнетного поля на розтоп під час охолодження та твердіння уможливило одержати зерно з розміром у 11,0 мкм за $v$ = 10 К/с. На ньому досліджено вплив поля на кількість компонентів у зернах, діяпазон вмісту елементів у мікрооб’ємах, ріжницю концентрації між центром і периферією зерна. Встановлено, що вплив поля на перерозподіл у парамагнетній основі (Al) діямагнетних Cu, Zn, Pb, парамагнетних Sn, Mn, Zr, Ce, La, Nd, Pr та феромагнетного Fe пов’язаний з їхнім вмістом у стопі, магнетною сприйнятливістю, атомовими радіюсом і масою. Під впливом поля в об’ємі зерен відбулося пониження вмісту Pb, — компонента з найменшою магнетною сприйнятливістю серед компонентів стопу, — та підвищення вмісту Fe — компонента з найбільшою магнетною сприйнятливістю. Вплив поля на інші компоненти стопу мав складний характер. В результаті дії поля збільшився вміст Cu і Fe в зернах, а в їхніх мікрооб’ємах зросла кількість Ce, La і Nd. Було усунуто ліквацію Sn і Pb на периферії зерен.

Ключові слова: стоп Al-Cu-РЗМ, зерно, індукційне топлення, твердіння, магнетики, магнетне поле.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i03/0235.html

PACS: 61.25.Mv, 61.72.Mm, 75.50.Mm, 81.30.Fb, 81.40.Ef, 81.40.Rs, 83.60.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Y. A. Gorbunov, J. of Siberian Federal Univ., Ing. and Techn., 5, No. 8: 636 (2015).
  2. В. А. Гнатуш, В. С. Дорошенко, Металл и литьё Украины, 34: 25 (2019). Crossref
  3. О. В. Ноговіцин, В. Л. Лахненко, І. Р. Баранова, Металознавство та обробка металів, 1: 3 (2021). Crossref
  4. А. Д. Котов, Разработка алюминиевого сплава повышенной прочности, обладающего высокоскоростной сверхпластичностью (Дисертация... канд. техн. наук) (Москва: МИСиС: 2013).
  5. П. С. Попель, В. Е. Сидоров, И. Г. Бродова, М. Кальво-Дальборг, У. Дальборг, Расплавы, 1: 3 (2020).
  6. В. П. Полищук, М. Р. Цин, Р. К. Горн, В. И. Дубоделов, В. К. Погорский, В. А. Трефняк, Магнитодинамические насосы для жидких металлов (Киев: Наукова думка: 1989).
  7. А. В. Комшина, А. С. Помельникова, Наука и образование. Электронный науч.-техн. журнал, 9: 463 (2012).
  8. G. Kirste, G. G. F. Blum, J. Freudenberger, S. Wurmehl, and B. Buchner, Proc. the 10th Int. Conf. on Electromagn. (Riga, Latvia: 2021), p. 48.
  9. Y. Dong, S. Suai, J. Yu, W. Xuan, Z. Zhang, J. Wang, and Z. Ren, J. of Alloys and Comp., 749: 978 (2018). Crossref
  10. D. Du, Y. Fautrelle, Z. Ren, R. Moreau, and X. Li, ISIJ Int., 57, No. 5: 833 (2017). Crossref
  11. S. He, C. Li, R. Guo, W. Xuan, Z. Ren, X. Li, and Y. Zhang, ISIJ Int., 58, No. 5: 899 (2018). Crossref
  12. X. Li, Z. Ren and Y. Fautrelle, Proc. the 6th Int. Conf. on Electromagn. (Dresden, Germany: 2009), p. 761.
  13. Q. Wang, E.-D. Wang, and J.-C. He, Proc. the 4th Int. Conf. on Electromagn. (Lyon, France: 2003), p. B1.6.1.
  14. H. J. Pang, C. J. Wang, Q. Wang, and Y. Q. Wang, Acta Phys. Sin. — Chinese Addition, 55, No. 10: 5129 (2006). Crossref
  15. Ф. М. Котлярский, В. И. Белик, Литейное производство, 6: 9 (1985).
  16. В. А. Быков, Магнитная восприимчивость разбавленных сплавов Al–Ce, Al–Dy, Al–Yb при повышенных температурах (Дисертация... канд. техн. наук) (Екатеринбург: Институт металлургии УрО РАН: 2007).
  17. Ю. М. Гельфгат, О. А. Лиелаусис, Е. В. Щербинин, Жидкий металл под воздействием электромагнитных сил (Рига: Зинатне: 1975).
  18. О. А. Шматко, Ю. В. Усов, Электрические и магнитные свойства металлов и сплавов (Киев: Наукова думка: 1987).
  19. П. И. Баранский, В. П. Клочков, И. В. Потыкович, Полупроводниковая электроника (Киев: Наукова думка: 1975).
  20. Н. И. Кузнецов, Международная система единиц СИ (Минск: Высшая школа: 1965).
  21. Г. Н. Еланский, В. А. Кудрин, Вестник ЮУрГУ. Сер. Металлургия, 15, № 3: 11 (2015).
  22. А. С. Казаченко, Н. Н. Шилов, Науч. журнал Куб ГАУ, 133: 9 (2017).
  23. Н. Л. Глинка, Общая химия: Учебное пособие для вузов (Ленинград: Химия: 1979).