ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ В АВИАЛЯХ С ИЗБЫТКОМ КРЕМНИЯ И ДОБАВКАМИ СКАНДИЯ И ЦИРКОНИЯ
DJVTMS
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.023Ключевые слова:
алюминий, авиали, скандий, наночастицы, термическая обработка, просвечивающая микроско-пияАннотация
В работе исследовано влияние многоступенчатой термической обработки на формирование микроструктуры в сплавах системы Al-Mg-Si с избытком кремния и добавками скандия и циркония. Для изучения был выбран сплав 0,6Mg1Si0,15Zr0,3Sc и его базовый вариант 0,6Mg1Si. Сплав 0,6Mg1Si0,15Zr0,3Sc был подвергнут трёхступенчатой термической обработке. Её целью было выделить частицы Al3ScZr из пересыщенного твердого раствора, затем растворить кремниево-магниевые интерметаллиды, после чего в ходе искусственного старения выделить частицы β''. Базовый сплав 0,6Mg1Si был подвергнут стандартной для авиалей обработке, состоящей из двух ступеней. Целью первой было растворение кремниево-содержащих интерметаллидов, а второй – выделение β''. После каждого шага термической обработки методами просвечивающей и сканирующей микроскопии исследовалась микроструктура, а также проводились измерения микротвердости. Анализ результатов показал, что при кристаллизации сплава 0,6Mg1Si0,15Zr0,3Sc в нем образуются первичные интерметаллиды типа (AlSi)3Sc с размерами до 10 мкм. Кроме того, в ходе прерывистого распада при остывании литой заготовки также формируются частицы (AlSi)3Sc, представленные в виде иглообразных когерентных дисперсоидов длиной 40 нм и диаметром 10 нм. На первом этапе термической обработки формируется лишь ограниченное число когерентных дисперсоидов (AlSi)3Sc, практически не влияющих на изменение прочностных свойств. Последующая кратковременная закалка не приводит к растворению интерметаллидов, содержащих кремний и скандий. Поэтому при искусственном старении сплава 0,6Mg1Si0,15Zr0,3Sc выделяется меньше частиц β'', чем в сплаве 0,6Mg1Si, в котором имеет место большее пересыщение твердого раствора алюминия атомами кремния.
Библиографические ссылки
Алаттар А.Л., Никитина Л.Н., Бажин В.Ю. Повышение физико-механических свойств алюминиевых сплавов, армированных частицами карбида бора // Электрометаллургия. 2022. № 7. С. 13–22.
Kosov Y.I., Bazhin V.Y. Synthesis of an alumi-num–erbium master alloy from chloride–fluoride melts // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Т. 2018. № 2. С. 139–148. doi : 10.1134/S0036029518020088.
Bazhin V.Y., Kosov Y.I., Lobacheva O.L., Dzhevaga N.V. Synthesis of aluminum-based scandium–yttrium master alloys // Russian Metallurgy (Metally). 2015. Т. 2015. № 7. С. 516–520. doi : 10.1134/ S0036029515070034.
Бенариеб И., Бер Л.Б., Антипов К.В., Сбитнева С.В. Тенденции развития деформируемых сплавов системы Al-Mg-Si-(Cu). Часть 1 (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 3 (56). С. 14–22. doi : 10.18577/2071-9140-2019-0-3-14-22.
Benedyk J.C. Aluminum alloys for lightweight auto¬motive structures // Materials, design and manufac-turing for lightweight vehicles. Woodhead Publishing, 2010. С. 79–113. С. 1–7. doi : 10.1533/9781845697822.1.79.
Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Хохлатова Л.Б., Рябов Д.К. Структура, свойства и применение сплавов системы Al-Mg-Si-(Cu) // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 9. С. 40–45.
Edwards G.A., Stiller K., Dunlop G.L., Couper M.J. The precipitation sequence in Al–Mg–Si alloys // Acta materialia. 1998. Т. 46. № 11. С. 3893–3904. doi : 10.1016/S1359-6454(98)00059-7.
Murayama M., Hono K. Pre-precipitate clusters and precipitation processes in Al–Mg–Si alloys // Acta materialia. 1999. Т. 47. № 5. С. 1537–1548. doi : 10.1016/S1359-6454(99)00033-6.
Meyruey G., Massardier V., Lefebvre W., Perez M. Over-ageing of an Al-Mg-Si alloy with silicon excess // Materials Science and Engineering: A. 2018. Т. 730. С. 92–105. doi : 10.1016/j.msea.2018.05.094.
Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. МИСиС, 2005.
Davydov V.G., Elagin V.I., Zakharov V.V., Ros-toval D. Alloying aluminum alloys with scandium and zirconium additives // Metal Science and Heat Treatment. 1996. Т. 38. № 8. С. 347–352. doi : 10.1007/BF01395323.
Zakharov V.V. Combined alloying of aluminum alloys with scandium and zirconium // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Т. 56. № 5–6. С. 281–286. doi : 10.1007/s11041-014-9746-5.
Рохлин Л.Л., Бочвар Н.Р., Табачкова Н.Ю., Суханов А.В. Влияние скандия на кинетику и упрочнение при старении сплавов системы al-mg 2si // Технология легких сплавов. 2015. № 2. С. 53–62.
Vlach M., Smola B., Stulíková I., Očená-šek V. Microstructure and mechanical properties of the AA6082 aluminium alloy with small additions of Sc and Zr // International journal of materials research. 2009. Т. 100. № 3. С. 420–423. doi : 10.3139/146.110022.
Jiang S., Wang R. Grain size-dependent Mg/Si ratio effect on the microstructure and mechani-cal/electrical properties of Al-Mg-Si-Sc alloys // Journal of Materials Science & Technology. 2019. Т. 35. № 7. С. 1354–1363. doi : 10.1016/j.jmst.2019.03.011.
Cabibbo M., Evangelista E. A TEM study of the combined effect of severe plastic deformation and (Zr), (Sc+ Zr)-containing dispersoids on an Al–Mg–Si alloy // Journal of materials science. 2006. Т. 41. С. 5329–5338. doi : 10.1007/s10853-006-0306-2.
Aryshenskii E., Lapshov M., Hirsch J., Konovalov S., Bazhenov V., Drits A., Zaitsev D. Influence of the small sc and zr additions on the as-cast micro-structure of al–mg–si alloys with excess silicon // Metals. 2021. Т. 11. № 11. С. 1797. doi : 10.3390/met11111797.
Vlach M., Smola B., Stulíková I., Očenášek V. Microstructure and mechanical properties of the AA6082 aluminium alloy with small additions of Sc and Zr // In-ternational journal of materials research. 2009. Т. 100. № 3. С. 420–423. doi : 10.3139/146.110022.
Aryshenskii E., Lapshov M., Konovalov S., Hirsch J., Aryshenskii V., Sbitneva S. The Casting Rate Impact on the Microstructure in Al–Mg–Si Alloy with Silicon Excess and Small Zr, Sc Additives // Metals. 2021. Т. 11. № 12. С. 2056. doi : 10.3390/met11122056.
Du Y., Chang Y.A., Liu S., Huang B., Xie F.Y., Yang Y., Chen S.L. Thermodynamic description of the Al–Fe–Mg–Mn–Si system and investigation of micro-structure and microsegregation during directional solid-ification of an Al–Fe–Mg–Mn–Si alloy // International Journal of Materials Research. 2022. Т. 96. № 12. С. 1351–1362. doi : 10.3139/ijmr-2005-0235.
Norman A.F., Prangnell P.B., McEwen R.S. The solidification behaviour of dilute aluminium–scandium alloys // Acta materialia. 1998. Т. 46. № 16. С. 5715–5732. doi : 10.1016/S1359-6454(98)00257-2.
Röyset J., Ryum N. Scandium in aluminium al-loys // International Materials Reviews. 2005. Т. 50. № 1. С. 19–44. doi : 10.1179/174328005X14311.
Kumar S., Babu N.H., Scamans G.M., Eskin D.G., Fan Z. Solidification behaviour of an AA5754 Al alloy ingot cast with high impurity content // Interna-tional journal of materials research. 2012. Т. 103. № 10. С. 1228–1234. doi : 10.3139/146.110760.
Engler O., Miller-Jupp S. Control of second-phase particles in the Al-Mg-Mn alloy AA 5083 // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Т. 689. С. 998–1010. doi : 10.1016/j.jallcom.2016.08.070.
Lech-Grega M., Boczkal S. Iron Phases in Model Al-Mg-Si-Cu Alloys // Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd, 2011. Т. 674. С. 135–140. doi : 10.4028/www.scientific.net/MSF.674.135.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Евгений Владимирович Арышенский, Максим Александорович Лапшов, Дмитрий Юрьевич Распосиенко, Сергей Валерьевич Коновалов, Кирилл Александорович Малкин, Владимир Викторович Макаров
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
.
Контент доступен под лицензией 
