Особливості леґування та термічного оброблення високоміцних ливарних алюмінійово-мідних стопів

О. М. Смирнов$^{1}$, А. Л. Березіна$^{2}$, Т. О. Монастирська$^{2}$, В. М. Фікссен$^{1}$, О. В. Ященко$^{1}$, Ю. П. Скоробагатько$^{1}$, М. С. Горюк$^{1}$, А. Ю. Семенко$^{1}$, Є. О. Карпухі$^{1}$, О. Д. Рудь$^{2}$

$^{1}$Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 11.01.2024; остаточний варіант - 11.03.2024. Завантажити: PDF

Досліджено структуроутворення високоміцних ливарних стопів Cu-Al. Забезпечення високого рівня властивостей таких стопів пов’язано з підтримкою необхідного вмісту Cu та леґувальними спеціяльними зміцнювальними добавками. Найефективнішими добавками є, на жаль, токсичний Cd або дорогий Ag. Такі компоненти пропонується вилучити зі складу стопів. Для забезпечення дисперґування структури та підвищення властивостей потрібно використовувати інші леґувальні та модифікувальні компоненти, зокрема Mn і Zr. Розроблено технологічні основи одержання ліґатур Al-Mn і Al-Zr із застосуванням енергії електромагнетних полів і магнетодинамічного обладнання. Розроблено режими додавання виготовлених ліґатур у експериментальний рідкий високоміцний ливарний стоп Cu-Al. В результаті забезпечується істотне модифікування структури литого стопу. Для забезпечення подальших структурних перетворень і підвищення властивостей дослідного стопу, а також за рахунок зміни його хeмічного складу уточнено режими його термічного оброблення. Запропонований режим аналогічний Т6 і включає двостадійну гомогенізацію (відпал) із загартуванням у воді та подальшим штучним старінням. Подальший розвиток досліджень полягає у визначенні нових леґувальних компонентів для таких стопів. Ці компоненти мають надавати зміцнювальну дію на структуру, сприяти підвищенню властивостей і при цьому бути нетоксичними та порівняно дешевими.

Ключові слова: високоміцні ливарні стопи, Al-Cu, магнетогідродинамічне оброблення, ліґатура, модифікування, структура, термічне оброблення.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i06/0559.html

PACS: 61.66.Dk, 61.72.Ff, 62.20.Qp, 81.07.Bc, 81.40.Cd, 81.40.Gh, 83.60.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. I. J. Polmear, Light Alloys: From Traditional Alloys to Nanocrystals / Fourth Edition (United Kingdom: Elsevier Butterworth-Heinemann: 2006).
  2. Mechanical Engineering: Vol. II-3: Non-Ferrous Metals and Alloys. Composite Metallic Materials (Ed. I. N. Friedlander) (Moskva: Mashinostroenie: 2001) (in Russian).
  3. Aluminium. Properties and Physical Metallurgy: A Handbook Lane (Ed. J. Hatch) (Metals Park, Ohio: American Society for Metals: 1989).
  4. Condition Diagrams of Binary Metallic Systems (Ed. N. P. Lyakishev) (Moskva: Mashinostroenie: 1996-2000) (in Russian).
  5. GOST 1583-93. Casting Aluminium Alloys: Specifications (in Russian).
  6. E. A. Chernyshov, Casting Alloys and Their Foreign Analogues (Moskva: Mashinostroenie: 2006) (in Russian).
  7. I. F. Kravchenko, Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr., 6: 47 (2021) (in Ukrainian). Crossref
  8. L. Kniewallner, M. Rafetzeder, B. Stauder, M. Djurdjevic, und F. J. Feikus, Enwicklung und Anwendung einer AlCu basirten Hochleistungsgusslegierung für Zylinderköpfe, VDI Berichte 2254., Giesstechnik im Motorenbau 2015, (Magdeburg, 10-11. February 2015), p. 115.
  9. M. Rafetzeder, B. Stauder, M. B. Djurdjevic, L. Kniewallner, und F. J. Feikus, Potential einer AlCu-basierten Gusslegierung für Hochleistungs-Zylinderköpfe, 59 Östereichische Giessereitagung, 23/24 April 2015, Leoben, Giesserei Rundschau 62 (2015) Heft 5/6, p.147.
  10. ASM Specialty Handbook. Aluminum and Aluminum Alloys (Ed. J. R. Davis) (ASM International–The Materials Information Society: 1993).
  11. Ch. Schmitz, Handbook of Aluminium Recycling: Fundamentals Mechanical Preparation Metallurgical Processing Plant Design (Vulkan-Verlag: 2006).
  12. http://www.kbmaffilips.com is the website of KBM Affilips (Netherlands–Belgium).
  13. http://www.lityo.com.ua is the website of Soyuz-Castye (in Russian).
  14. Aviation and Space Materials and Technologies (Ed. V. A. Boguslaev) (Zaporizhzhia: MotorSich Publishing House: 2009) (in Russian).
  15. V. Z. Kutsova et al., Aluminum and Aluminum-Based Alloys (Dnipropetrovsk: Porogi Publishing House: 2004) (in Ukrainian).
  16. Handbook of Aluminum: Vol. 1 & 2 (Eds. George E. Totten and D. Scott MacKenzie) (CRC Press–Taylor & Francis Group: 2003). Crossref
  17. J. Gilbert Kaufman, Introduction to Aluminum Alloys and Tempers (ASM International: 2000)
  18. Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys. Two-Volume Set (Print) (Eds. George E. Totten, Murat Tiryakioglu, and Olaf Kessler) (CRC Press–Taylor and Francis Group: 2018).
  19. O. M. Smirnov, O. D. Rud, V. N. Fikssen, Yu. P. Skorobagatko, T. O. Monastyrska, M. S. Goryuk, A. Yu. Semenko, and O. V. Yashchenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 9: 1125 (2023). Crossref
  20. V. I. Dubodelov, V. N. Fikssen, A. V. Yashchenko, N. A. Slazhnev, Yu. P. Skorobagatko, and M. S. Goryuk, Protsessy Litya, 6: 48 (2013) (in Russian).
  21. D. G. Eskin, Physical Metallurgy of Direct Chill Casting of Aluminum Alloys / Series ‘Advances in Metallic Alloys’ (CRC Press–Taylor & Francis Group: 2008). Crossref
  22. V. I. Dubodelov, V. N. Fikssen, A. L. Berezina, M. S. Goryuk, T. A. Monastyrskaya, A. V. Yashchenko, N. A. Slazhnev, Yu. P. Skorobagatko, and A. V. Kotko, Protsessy Litya, 4: 62 (2014) (in Russian).
  23. J. R. Kissell and Robert L. Ferry, Aluminum Structures: A Guide to Their Specifications and Design (John Wiley & Sons Inc.: 2002).