Особенности возникновения и роста нанодисперсных интерметаллидных упрочняющих включений в быстроохлажденных сплавах системы Al–Mg–Zr–X
- 1 — ООО «Вириал»
- 2 — Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- 3 — Высшая школа технологии и энергетики Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна
Аннотация
Изучалось влияние четвертого элемента на микроструктуру быстроохлажденных сплавов системы Al–Mg–Zr. Сплавы дополнительно легировали тугоплавкими металлами Ti, Hf, W, Nb. В структуре всех образцов в непосредственной близости к охлаждаемой поверхности обнаружены равномерно распределенные интерметаллидные включения размером несколько нанометров. Подобная структура может быть представлена как дисперсно-упрочненный композиционный материал. Для количественного описания структуры полученных частиц охлажденного расплава был проведен количественный металлографический анализ. Полученные быстроохлажденные сплавы могут быть описаны как дисперсионно-упрочненные композиционные материалы, в которых матрица – алюминиево-магниевый сплав, а упрочнитель – интерметаллидные частицы. В зависимости от легирующего компонента эти частицы различаются формой (сферы, пластины, агломераты) и размером (от 200 нм при легировании Hf и W до 1,2-1,5 мкм при легировании Ti и Nb). Рентгенофазовым анализом (РФА) установлено, что в изучаемых сплавах системы Al–5Mg–1,2Zr–(0,5÷2,0)X высокие скорости охлаждения расплавов приводят к образованию новых интерметаллидов, отсутствующих в равновесных системах. На примере сплава с гафнием показано, что увеличение содержания легирующего компонента (от 0,5 до 2 % по массе) приводит к увеличению объемной доли интерметаллидных включений (от 5 до 12,8 %). При этом их форма и средний размер остаются неизменными. Дополнительный легирующий компонент позволит улучшить механические характеристики алюминиевых сплавов за счет увеличения порога рекристаллизации быстроохлажденного сплава.
Литература
- Беляев А.И. Металловедение алюминия и его сплавов: Справочник / А.И.Беляев, О.С.Бочвар, Н.Н.Буйнов. М.: Металлургия, 1983. 280 с.
- Глезер А.М. Аморфно-нанокристаллические сплавы / А.М.Глезер, Н.А.Шурыгина. М.: Физматлит, 2013. 450 с.
- Добаткин В.И. Гранулируемые алюминиевые сплавы / В.И.Добаткин, В.И.Елагин. М.: Металлургия, 1981. 176 с.
- Казакевич Г.С. Металлические композиционные материалы / Ленинградский политехнический институт. Л., 1989. 64 с.
- Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б.А.Колачев, В.И.Елагин, В.А.Ливанов / МИСИС. М., 1999. 416 с.
- Металлические порошки алюминия, магния, титана и кремния. Потребительские свойства и области применения / В.Г.Гопиенко, С.Ю.Петрович, В.П.Черепанов, И.Б.Грищенко, В.А.Баранов / Под ред. А.И.Рудского. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. 356 с.
- Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Под ред. Ф.И.Квасова, Г.Б.Строганова, И.Н.Фридляндера. М.: Металлургия, 1979. 640 с.
- Особенности микроструктуры быстроохлажденных чешуек из сплавов системы Al–Mg–Zr–X / Д.И.Буделовский, С.Ю.Петрович, В.А.Липин, И.К.Боричева, В.Д.Андреева, А.Л.Шахмин // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 53-57.
- Полмеар Я. Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов. М.: Техносфера, 2008. 463 с.
- Попова М.В. Прогрессивные способы повышения свойств алюминиевых сплавов / М.В.Попова, Н.В.Кибко; Сибирский государственный индустриальный университет. Новокузнецк, 2012. 153 с.
- Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ / Дж.Гоулдстейн, Д.Ньюбери, П.Эчлин, Д.Джой, Ч.Фиори, Ф.Лифшин. М.: Мир, 1984. 303 с.
- Судзуки К. Аморфные металлы / К.Судзуки, Х.Фудзимори, К.Хасимото. М.: Металлургия, 1987. 328 с.