Виготовлення і дослідження будови та ефективності комплексної лігатури Al-12Ti-8Zr

Шрифт:
31

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №2, P. 30-35

М.М. Ворон, канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: mihail.voron@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0804-9496
С.Л. Поливода, наук. співр., e-mail: etma@i.ua
М.А. Фон Прусс, аспірант, пров. інженер, e-mail: m.fonpruss@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0450-5490 
Є.О. Матвієць, гол. технолог, e-mail: eo.matviets@gmail.com

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 19.04.2021

УДК 669.715:621.791.3

В роботі представлено метод одержання та подальше дослідження комплексної лігатури на основі алюмінію, яка сумарно містить 20 %мас. модифікуючих компонентів – титану і цирконію. Лігатуру було одержано в умовах електронно-променевої ливарної технології шляхом поступового сплавлення металевих компонентів та подальшим литтям в кокіль в умовах вакууму. Одержана лігатура характеризується неоднорідною крупнозернистою будовою. 
Інтерметалідні фази Al3(Ti, Zr) характеризуються тетрагональною будовою кристалічної ґратки та займають 50 % об. одержаної лігатури. В складі інтерметалідів цирконій заміщає біля 25 % титану. Модифікування силуміну АК5М4 одержаною лігатурою показало, що модифікуюча фаза Al3(Ti, Zr) здатна розпадатися і розчинятися в розплавах силумінів та виконувати свою зародкоутворюючу та зерноподрібнюючу функцію. При цьому в швидкозакристалізованому зразку модифікованого сплаву, твердий розчин на основі алюмінію містить лише титан і незначну кількість міді, а в закристалізованому – повільно містить і титан, і цирконій. Розміри зерен первинного твердого розчину на основі алюмінію в обох зразках можна оцінювати як однакові. Титан також знаходиться в невеликій кількості в залізовмісних голчастих фазах типу Al5SiFe. Цирконій знаходиться більшою мірою в евтектичних зонах, які містять як кремнієву складову, так і збагачену міддю Al-Al2Cu. В закристалізованому з повільною швидкістю зразку відмічаються більш широкі та рівномірні зони евтектики. Визначено, що крупні за розміром частинки модифікуючої фази під час знаходження в розплаві можуть частково розчинятися, віддаючи частину титану, і одночасно реагувати з кремнієм, утворюючи більш тугоплавкі інтерметалідні частинки Al4(Ti, Zr)3Si5. Одержані дані свідчать про потенційну придатність та одночасну необхідність подрібнення структури подібних лігатур.

Ключові слова: алюмінієві сплави, лігатури, електронно-променева ливарна технологія, модифікування, Al-Ti-Zr.

Література

1. Birol Y. Grain refinement and modification of Al-Si foundry alloys with B and Sr additions. Materials Science and Technology. 
2014. Vol. 30. Iss. 10. P. 1154–1161. DOI: https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000392
2. Hanna M.D., Shu-Zu Lu, Hellawell А. Modification in the aluminum silicon system. Metallurgical Transactions A. 1984. Vol. 15A.
Iss. 3. P. 459–469. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02644969 
3. Марукович Е.И., Стеценко В.Ю. Модифицирование сплавов. Минск: Беларуская навука, 2009. 192 с.
4. Кnipling К.Е., Dunand D.C., Seidman D.N. Criteria for developing castable, creep-resistant aluminum-based alloys. A review. 
International Journal of Materials Research.2006. № 97 (3). P. 246–265.
5. Wu H., Wen S.P., Gao K.Y., Huang H., Wang W., Nie Z.R. Effect of Er additions on the precipitation strengthening of Al–Hf 
alloys. Scripta Materialia. 2014. Vol. 87. P. 5–8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2014.06.005
6. Wu H., Wen S.P., Wu X.L., Gao K.Y., Huang H., Wang W., Nie Z.R. A study of precipitation strengthening and recrystallization 
behavior in dilute Al–Er–Hf–Zr alloys. Materials Science & Engineering A. 2015. Vol. 639. P. 307–313. DOI: https://doi.
org/10.1016/j.msea.2015.05.027 
7. Popova E.A., Shubin A.B., Kotenkov P.V., Pastukhov E.A., Bodrova L.E., Fedorova O.M. Al-Ti-Zr master alloys: structure 
formation. Russian metallurgy (Metally). 2012. Iss. 5. P. 357–361. DOI: https://doi.org/10.1134/S0036029512050126 
8. Samuel A.M., Mohamed S.S., Doty H.W., Valtierra S., Samuel F.H. Grain refining of Al-Si alloys using Al-10% Ti master 
alloy: role of Zr addition. International Journal of Cast Metals Research. 2018. Vol. 32. Iss. 1. P. 46–58. DOI: https://doi.org/
10.1080/13640461.2018.1518662 
9. Popova E.A., Kotenkov P.V., Pastukhov E.A., Shubin A.B. Master alloys Al-Sc-Zr, Al-Sc-Ti and Al-Ti-Zr: Their manufacture, 
composition and structure. Russian metallurgy (Metally). 2013. № 8. P. 590–594.
10. Brodova I.G. Effective methods of grain fine structure of aluminum alloys. Journal of Siberian federal university. Engineering 
& Technologies. 2015. № 8. P. 519–530. DOI: https://doi.org/10.17516/1999-494X-2015-8-4-519-530 
11. Огородов Д.В., Попов Д.А., Трапезников А.В. Способы получения лигатуры – (обзор). Труды ВИАМ. 2015. № 11. 
С. 13–20.