ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК ER И HF НА ЛИТУЮ МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОМАГНИЕВОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 1590, ЭКОНОМНО ЛЕГИРОВАННОГО СКАНДИЕМ: VBINRL

Александр Алексеевич  Рагазин; Евгений Владимирович  Арышенский; Владимир Юрьевич  Арышенский; Александр Михайлович  Дриц; Сергей Валерьевич  Коновалов

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.025

Авторы

Александр Алексеевич Рагазин Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0002-6762-7436
Евгений Владимирович Арышенский Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-3875-7749
Владимир Юрьевич Арышенский Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0001-6869-4764
Александр Михайлович Дриц Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0002-9468-8736
Сергей Валерьевич Коновалов Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-4809-8660

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.04.025

Ключевые слова:

алюминиевые сплавы, микроструктура, гафний, эрбий, скандий, интерметаллиды, кристалли-зация, механические свойства

Аннотация

Работа посвящена исследованию влияния эрбия и гафния на литую микроструктуру высокомагниевого сплава 1590 с экономным скандиевым легированием. В качестве эксперимента были отобраны 9 вариантов слитков, которые содержали гафний и эрбий. Установлено, что в сплаве 1591 без добавок гафния и эрбия образуется дендритная структура с размером зерна ≈373 мкм. При добавлении в сплав 1590 гафния и эрбия зерно начинает измельчаться. При содержании Hf и Er в количестве 0,16 (%, вес) в 1590 образуется мелкозернистая недендритная структура с размерами зерен 32–38 мкм. Кроме того, добавление данных элементов приводит к росту количества и размеров интерметаллидов Al3Sc, которые, в свою очередь, вызывают модификацию литой структуры. Основное объяснение этому заключается в том, что Er и Hf так же, как цирконий, уменьшают концентрацию скандия, необходимую для формирования первичных интерметаллидов типа Al3Sc. В то же время измельчение зерна не приводит к росту прочностных свойств и снижает пластические, это происходит из-за большого количества упомянутых выше интерметаллидов.

Библиографические ссылки

Бажин В.Ю., Баранов М.В. Формирование алюминиевой полосы при бесслитковой прокатке // Расплавы. 2005. № 4. С. 55–61.

Бажин В.Ю., Баранов М.В. Гибкие фольговые упаковки из алюминиевых сплавов 8ХХХ и ЗХХХ // Литейщик России. 2007. № 6. С. 28–31.

Бажин В.Ю. Высокопрочные алюминиевые заготовки для получения фольги // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке : сборник материалов 3-й Международной научно-практической конференции. Махачкала : ООО Апробация, 2013. С. 18–20.

Totten G.E., MacKenzie D.S. Handbook of aluminum: vol. 1: physical metallurgy and processes. CRC press, 2003. Т. 1. 1167 с.

Rana R.S., Purohit R., Das S. Reviews on the influences of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of aluminum alloys and aluminum alloy composites // International Journal of Scientific and research publications. 2012. Т. 2. № 6. С. 1–7.

Sanders R.E., Baumann S.F., Stumpf H.C. Wrought non-heat treatable aluminum alloys // Trea-tise in Materials Science & Technology. 2012. Т. 31. С. 65.

Zakharov V.V. Combined alloying of alumi-num alloys with scandium and zirconium // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Т. 56. №. 5–6. С. 281–286. doi : 281–286. 10.1007/s11041-014-9746-5.

William F. Smith, Hashemi J. Foundations of materials science and engineering : Mcgraw-Hill Publishing, 2006. 1016 с.

Hafnium in aluminum alloys: a review / Jia Z.H., Huang H.L., Wang X.L., Xing Y., Liu Q. // Acta Metallurgica Sinica (English Letters. 2016. № 29. С. 105–119. doi : 10.1007/s40195-016-0379-0.

Grain refinement mechanism of as-cast aluminum by hafnium / Li H.Y., Li D.W., Zhu Z.X., Chen B.A., Xin C.H.E.N., Yang C.L., Wei K.A.N.G. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016. № 26. С. 3059–3069. doi : 10.1016/S1003-6326(16)64438-2.

Effects of erbium modification on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloys / Shi Z.M., Wang Q., Zhao G., Zhang R.Y. // Materials Science and Engineering: A 2015. № 626. С. 102–107. doi : 10.1016/j.msea.2014.12.062.

Alloying aluminum alloys with scandium and zirconium additives / Davydov V.G., Elagin V.I., Zakharov V.V., Rostoval D. // Metal Science and Heat Treatment. 1996. № 8. С. 347–352. doi : 10.1007/BF01395323.

Optimization of hardening of Al–Zr–Sc cast alloys / Belov N.A., Alabin A.N., Eskin D.G., Istomin-Kastrovskii V.V. // Journal of materials science. 2006. № 41. С. 5890–5899. doi : 10.1007/s10853-006-0265-7.

Experimental study and thermodynamic modeling of the Al-Sc-Zr system / Bo H., Liu L.B., Hu J.L., Jin Z.P. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017. № 133. С. 82–92. doi : 10.1016/j.commatsci.2017.02.029.

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.

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.

Investigation of the phase relations in the Al-rich alloys of the Al-Sc-Hf system in solid state / Rokhlin, L.L., Bochvar, N.R., Boselli, J. & Dobatkina, T.V. // Journal of phase equilibria and diffusion. 2010. № 31. С. 327–332. doi : 10.1007/s11669-010-9710-z.

Röyset J., Ryum N. Scandium in aluminium alloys // International Materials Reviews. 2005. Т. 50. № 1. С. 19–44. doi : 10.1179/174328005X14311.

The Al-Er-Mg ternary system part I: experimental investigation / Saccone A., Cacciamani G., De Negri S., Ferro R. // Journal of phase equilibria. 2002. № 1. С. 29–37. doi : 10.1361/105497102770332180.

Al-rich portion of the Al-Hf phase diagram / Rokhlin, L.L., Bochvar, N.R., Dobatkina, T.V. & Leont’ev, V.G. // Russian Metallurgy (Metally) 2009. С. 258–262. doi : 10.1134/S0036029509030124