Синтез лигатурного сплава из алюминидов никеля и редкоземельных металлов и его влияние на структурообразование, ликвационные процессы и свойства силумина АК7ч (А/19) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.04, кандидат наук Гончаров Алексей Васильевич

• Гончаров Алексей Васильевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гончаров Алексей Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ)

1.1. Область применения литейных силуминов

1.2. Типы применяемых в промышленности литейных силуминов

1.2.1. Отличительные особенности сплава АЛ9 (АК7ч)

1.3. Механизмы образования структур в сплавах системы Al-Si

1.4. Основные методы управления структурой и свойствами силуминов

1.4.1. Алюминиды Ni и их влияние на структуру алюминия

1.4.2. Алюминиды РЗМ и их влияние на структуру алюминия

1.5. Влияние переходных металлов на структурообразование и свойства силуминов

1.6. Выводы

Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Стандартные методы исследования структур и свойств металлов

2.2. Элементный и фазовый анализ

2.3 Исследование нанотвердости

Глава 3. СИНТЕЗ АЛЮМИНИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (РЗМ) В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Al-Ce-La-Y

3.1 Анализ двойных диаграмм состояния сплавов системы Al-РЗМ

3.2 Технология получения алюминидов РЗМ

3.3 Микро- и нанотвердость структурных составляющих сплава Al-Ce-La-Y

3.4 Исследование влияния РЗМ на структурообразование, ликвационные процессы и микротвердость структурных составляющих сплава АЛ9

3.4.1. Структурообразование

3.4.2. Распределение элементов в структурных составляющих сплава АЛ9

3.4.3. Микротвердость структурных составляющих и твердость сплава АЛ9 от

величины добавки РЗМ

3. 5 Исследование и влияния синтезированной лигатуры Al-Y-Ce-La на структурообразование, характер распределения элементов и микротвердость структурных составляющих литейного алюминиевого сплава АЛ9

3.5.1 Структурообразование

3.5.2 Распределение элементов в структурных составляющих сплава АЛ9

3.5.3. Микротвердость структурных составляющих сплава АЛ9

3.6. Заключение и выводы

Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИДОВ НИКЕЛЯ И РЗМ ПУТЕМ ЛЕГИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ №-РЗМ-СОДЕРЖАЩИМИ КОМПЛЕКСНЫМИ МОДИФИКАТОРАМИ

4.1 Анализ двойных диаграмм состояния сплавов системы А1-Х (легирующие элементы).....................................................................................................................^

4.2 Исследование влияния никеля на структурообразование, ликвационные

процессы и свойства силумина АК7ч (АЛ9)

4.2.1 Технология получения никелевой лигатуры с алюминидом никеля

А1з№

4.2.2. Влияние никеля на структурообразование силумина АК7ч (АЛ9)

4.2.3. Влияние никеля на характер распределения элементов в структурных составляющих сплава АК7ч

4.3 Исследование влияния комплексных модификаторов на параметры жидкого состояния, процессы кристаллизации и структурообразования, свойства алюминия А7...............................................................................................д^

4.3.1 Методика получения сплавов А1-АКЦе с алюминидами никеля и РЗМ д^

4.3.2 Исследование влияния комплексного модификатора АКЦе на строение расплава, процесс кристаллизации сплавов А7-АКЦе...................... д^

4.3.3 Металлографический анализ и микротвердость структурных составляющих синтезированных сплавов А1-АКЦе............................................... ^00

4.3.4. Элементно-фазовый и рентгеноструктурный анализы синтезируемых сплавов (лигатур) А1-АКЦе....................................................................................... ^02

4.4 Синтез алюминидов никеля и РЗМ путем легирования М- и РЗМ-содержащего комплексного модификатора АКЦе алюминием

4.4.1 Металлографический анализ синтезированных сплавов АКЦе-А1.............. ^^

4.4.2 Распределение компонентов в структурных составляющих лигатур (сплавов)

4.4.3 Определение содержания элементов в интерметаллидных соединениях сплавов АКЦе + А7 (от 30 до 70 мас. %)................................................................. ^

4.4.4 Сравнительный анализ химического состава синтезируемых сплавов от способа их получения....................................................................................................... ^^

4.5. Изготовление лигатурного сплава из Al-Ni-РЗМ в лабораторных условиях и его влияние на структурообразование, характер распределения элементов в

структурных составляющих силумина АК7ч.......................................................... ^

4.5.1. Микроструктура комплексного модификатора АКЦе и идентифицирование его структурных составляющих............................................ ^

4.5.2 Синтез лигатурного сплава на основе алюминия и комплексного модификатора АКЦе партии №

4.5.3 Идентификация структурных составляющих промышленного силумина

АК7ч

4.6 Выводы

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СИНТЕЗИРОВАННОЙ

ЛИГАТУРЫ С АЛЮМИНИДАМИ N1 И РЗМ НА

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ, ЛИКВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И

СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО СПЛАВА А1-7,0 МАС.% 81 И

ПРОМЫШЛЕННОГО СИЛУМИНА МАРКИ АК7ч

5.1. Структурообразование и микротвердость структурных составляющих

синтетического сплава А1-7,0 мас.% модифицированного различными

добавками лигатуры (А7+60 мас.% АКЦе)

5.2 Исследование влияния лигатуры на характер распределения элементов в

различных структурных составляющих сплава А1-7,0 мас.% Si........................... ^^

5.3. Исследование влияния лигатуры на структурообразование, ликвационные процессы и свойства промышленного силумина АЛ9 (АК7ч).............................. ^^

5.3.1. Структурообразование в модифицированном сплаве АК7ч........................ ^^

5.3.2. Распределение элементов в структурных составляющих сплава АК7ч..... ^д

5.4. Сравнительный анализ распределения элементов в структурных составляющих силуминов типа АК7ч, синтезированного и промышленного сплавов

5.5. Выводы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А............................................................................................................ ^^

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез лигатурного сплава из алюминидов никеля и редкоземельных металлов и его влияние на структурообразование, ликвационные процессы и свойства силумина АК7ч (А/19)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Перспективы применения алюминиевых сплавов в энергетике, транспорте, строительстве и других отраслях техники требуют разработки новых эффективных технологий получения лигатурных сплавов, обеспечивающих увеличение прочностных свойств, термостабильности, надежности и долговечности алюминиевых сплавов. Высокопрочная структура может быть достигнута кристаллизацией дисперсных частиц интерметаллидных соединений путем модифицирования и микролегирования алюминиевых сплавов переходными металлами - N1, 7г, Бе, Бг и РЗМ (Се, Ьа, У, Рг и др.).

Для успешного конкурирования с современными конструкционными материалами альтернативным направлением повышения функциональных свойств алюминиевых сплавов (в том числе силуминов) является использование комплексного лигатурного сплава на основе алюминия с редкоземельными и другими переходными металлами (Се, La, Y, Рг, Sr, Sc, 7г, Т и др.), содержащего армирующие металлическую основу микро- и наноразмерные соединения -алюминиды, бориды, карбиды и другие высокотвердые, тугоплавкие фазы. Алюминиевые сплавы характеризуются широким разнообразием интерметаллидных фаз, образующихся при взаимодействии алюминия с другими переходными металлами.

Публикаций по разработке составов лигатурных сплавов из А1-РЗМ и А1-РЗМ-М для модифицирования силуминов немного. В большинстве публикаций применяют алюминиевые лигатуры из Т^ Са, 7г, Sr и др. На сегодняшний день широко используют Се, Ьа, Ш и др. для модифицирования силуминов, чаще всего заэвтектического состава (15-20 мас.%).

Анализ литературных данных свидетельствует об отсутствии сведений по разработке лигатурных сплавов А1-У-Се^а и А1-М-РЗМ для модифицирования силуминов. В связи с этим, в настоящей работе подробно исследованы и идентифицированы методами элементно-фазового и структурного анализов структурные составляющие лигатурных сплавов из А1-У-Се-Ьа и А1-№-РЗМ и

систематически изучено влияние добавок вышеуказанных лигатур (от 0 до 0,5 мас.% через интервал варьирования 0,1 мас.%) на структурообразование, ликвационные процессы и свойства (твердость сплава АК7ч НВ, микро- и нанотвердость структурных составляющих - а-твердого раствора, эвтектики и интерметаллидных соединений в силумине АК7ч (АЛ9)).

Актуальность работы подтверждается выполнением НИР при финансовой поддержке со стороны Минобрнауки РФ в рамках госзадания № 11.3014.2017/ПЧ «Исследование возможности получения РЗМ-М-содержащих лигатур для модифицирования металлических сплавов.»

Цель работы заключается в разработке и идентифицировании структурных составляющих лигатурного сплава из А1-РЗМ и А1-№-РЗМ и установлении закономерностей их влияния на структурообразование, характер распределения элементов и свойств структурных составляющих силумина АК7ч (АЛ9) - а-твердого раствора, эвтектики и интерметаллидных соединений.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

Задачи исследования:

1. Исследование влияния РЗМ (У, Се и Ьа) на структурообразование, ликвационные процессы и свойства (микро- и нанотвердость) структурных составляющих сплава АК7ч.

2. Разработка технологии получения РЗМ-содержащей лигатуры из А1-У-Се-Ьа и идентификация ее структурных составляющих. Исследование влияния синтезированной лигатуры на структурообразование, распределение элементов в структурных составляющих сплава АК7ч и их свойства.

3. Установление закономерности растворения элементов и микротвердости структурных составляющих от величины добавки лигатуры из А1-У-Се-Ьа.

4. Разработка технологии получения никелевой лигатуры и идентифицирование ее структурных составляющих. Исследование влияния никеля на структурообразование, ликвационные процессы, микро- и нанотвердость алюминида никеля А13№.

5. Разработка технологии получения лигатурного сплава с алюминидами № и РЗМ и его влияние на формирование струкутры, параметры жидкого состояния (-А1т и аж - степень уплотнения расплава при кристаллизации и коэффициент термического сжатия) и процесс кристаллизации лигатуры.

6. Идентификация структурных составляющих лигатурного сплава из алюминидов № и РЗМ и его влияние на структурообразование, распределение элементов и микротвердость структурных составляющих.

7. Установление закономерности изменения растворимости элементов и микротвердости структурных соствляющих в силумине от величины добавки лигатурного сплава, содержащего алюминиды № и РЗМ.

8. Производственные испытания синтезированной лигатуры для повышения механических свойств силумининов (АК7ч, АК9ч).

Объектом исследования являются лигатурные сплавы с алюминидами N и РЗМ, а параметрами исследования - процессы структурообразования и ликвации, а также свойства (твердость сплава, микро- и нанотвердость) структурных составляющих (а-твердого раствора, эвтектики и алюминидов) сплава АК7ч (АЛ9).

Научная новизна полученных результатов:

1. Установлены и научно обоснованы закономерности изменения структуры, характера распределения элементов (ликвационных процессов) и микротвердости структурных составляющих (а-твердого раствора и эвтектики и алюминидов РЗМ) и твердости силумина АК7ч от величины добавки РЗМ (У, Се и La).

2. С использованием методов оптической и электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа элементов изучены особенности формирования алюминидов РЗМ с последующей идентификацией структурных составляющих лигатурного сплава А1-РЗМ. Микроструктура состоит из иттрийсодержащего (17,2 ат.% У) и церий-лантансодержащего (Ce+La=14,88 ат.%) алюминидов РЗМ, металлической основы А1 и эвтектик а+Si и А1 + алюминиды РЗМ. Определены микротвердость и нанотвердость структурных составляющих лигатурного сплава из А1 + РЗМ.

3. Установлены и научно обоснованы закономерности изменения структуры, характера распределения элементов, микротвердости структурных составляющих и твердости сплава АК7ч от величины добавки лигатурного сплава из А1 + РЗМ (У, Се, Ьа).

4. Идентифицированы структурные составляющие разработанной никелевой лигатуры (20 мас.% М). Микроструктура состоит из алюминида никеля А13М и металлической основы со структурой до- (< 2,7 ат.% М) и заэвтектического составов. Установлены закономерности структурообразования и изменения ликвационных процессов от величины добавки никелевой лигатуры.

5.Методами элементно-фазового и рентгеноструктурного анализа элементов идентифицированы структурные составляющие лигатурных сплавов с алюминидами Ni и РЗМ, полученных путем растворения комплексного модификатора АКЦе в количестве 60 мас.% в алюминии марки А7:

- при добавке 60 мас.% АКЦе в алюминии температура начала кристаллизации достигает 850 °С;

- идентифицированы следующие структурные составляющие:

1. Алюминид РЗМ с кальцием типа А1хРЗМуСа2. Стехиометрия А13 65(РЗМ, Са), а стандартная стехиметрия А13 66РЗМ.

2. Алюминид никеля с РЗМ и Са типа А1хМуРЗМ2Сау. Экспериментальная стехиометрия А12,45(М, РЗМ, Са) или А12,79(№, РЗМ) ~ А13М стандартный алюминид никеля. Состав, ат.%: 71,02 А1; 15,93 N1; X РЗМ = 9,52; 3,36 Са.

3. Алюминид никеля с РЗМ и Са типа А1хМуРЗМ2Сау с повышенным содержанием Са (7,06 ат.%) и более низкой концентрацией РЗМ (2,74 ат.%). Стехиометрия соответствует А12 83(М, Са, РЗМ) или А1316(М, Са) ~ А13М.

4. Алюминид никеля с кальцием типа А1хМуСа2. А13,7(М, Са, РЗМ) ~ АЬ,оМ.

5. Эвтектика из А1, М, РЗМ, Са и др.

6. Выявлены закономерности изменения структуры, распределения элементов и микротвердости структурных составляющих в синтетическом сплаве А1-7,0 мас.% Si и в силумине промышленного состава АК7ч, даны научные обоснования установленным зависимостям.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Разработана технология получения лигатурного сплава А1-РЗМ, заключающаяся в растворении в алюминии марки А7 РЗМ (У, Се и La) при температуре 900°С.

2. Разработана технология получения лигатурных сплавов с М- и РЗМ-содержащими алюминидами, заключающаяся в растворении комплексного модификатора производства ООО «Комплексные модификаторы» (г. Санкт-Петербург) в алюминии марки А7 < 0,3 мас.%) при температуре 1400 °С в атмосфере чистого аргона.

3. Показана возможность повышения микро- и нанотвердости структурных составляющих и твердости силумина АК7ч (АЛ9) путем модифицирования вышеуказанными лигатурными сплавами.

4. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Литейное производство и технология металлов» при выполнении магистерской диссертации магистрантами и бакалаврами при изучении курса «Производство цветных сплавов».

5. Результаты исследований прошли промышленные испытания на предприятиях ПАО «Арсеньевская Авиационная Компания „ПРОГРЕСС" им. Н. И. Сазыкина» (г. Арсеньев, Приморский край) и ОАО «ГИДРОАВТОМАТИКА» (г. Самара). Получен положительный результат на этих предприятиях.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Российских и международных конференциях, съездах:

1. 2-я Международная молодежная научно-практическая конференция 24-25 сентября 2015 года, Юго-Зап. гос. ун-т., г. Курск.

2. XVII Международная конференция по науке и технологиям Россия-Корея-СНГ. Южно-Сахалинск, 15-17 июля 2017.

3. IX Международная научно-практическая конференция «Прогрессивные Литейные Технологии» 13-17 ноября 2017 года НИТУ «МИСиС», г. Москва.

4. XIII съезд литейщиков России, 18-22 сентября 2017 года, г. Челябинск.

5. X конкурс-конференция научных работ молодых ученых ТОГУ, секция «Технические и химические науки» ФГБОУ ВО «ТОГУ», г. Хабаровск, 2016. (III место).

7. Наследственность в литейно-металлургических процессах : VIII Всероссийская научно-техническая конференция c международным участием, 811 октября 2018 года, Самарский государственный технический университет, г. Самара.

8. Международная научно-техническая конференция «Инновационные технологии в литейном производстве», МГТУ им. Н.Э. Баумана 22-23 апреля 2019 г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ и 2 статьи в изданиях, входящих в библиографическую и реферативную базу данных SCOPUS.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 119 источников, и 4 приложения. Основной материал изложен на 188 страницах, включая 47 таблиц и 97 рисунков.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ

ИСТОЧНИКОВ)

1.1. Область применения литейных силуминов

Алюминий является одним из наиболее перспективных и доступных человечеству материалов для промышленного применения. Этот металл, применяемый в промышленности в виде широкого спектра различных сплавов, несмотря на макроэкономические и политические разногласия между основными странами - потребителями и производителями алюминиевой продукции, на сегодня является экономически актуальным [1-3]. Алюминиевые сплавы широко применяются в аэрокосмической промышленности [4], строительной [5], транспортной [6-8] и других отраслях.

К силуминам относят литейные сплавы на основе алюминия, где в качестве основного легирующего элемента выступает кремний (silicium + aluminum), . Сплавы данного типа получили широкое распространение в промышленности, поскольку обладают комплексом свойств, в совокупности делающих их наиболее оптимальными для решения тех или иных задач, так например повышенная жидкотекучесть (350 мм по прутковой пробе [9]) и низкая усадка позволяют получать отливки сложной конфигурации, а ряд специальных свойств, таких как повышенная прочность и твердость, позволяет использовать данные сплавы для получения отливок ответственного назначения (к ним относятся, например, различные корпусные детали).

Кроме того, в производстве сплавов данного типа широко используется вторичное сырье, а также применяется рекуперация [10-12], что позволяет говорить о экономичности этого материала. В работе [12] авторами показано, что на практике технологический выход годного металла при переработке алюминиевого сырья может достигать от 58% до 84%, так, например, при переработке 555 кг. съемов раздаточных печей с добавкой 280 кг. исходного сплава получили 705 кг. вторичного силумина и 130 кг. экологически чистого

отвального шлака, безвредного для окружающей среды. В работе [11] показывается что прогнозируемая доля потребляемой алюминиевой продукции из вторичного алюминия в мире может возрасти до 22-24 млн. тонн в год, что говорит также и о высокой экологичности.

1.2. Типы применяемых в промышленности литейных силуминов

Согласно ГОСТ 1583-93 [13] на территории стран СНГ производятся и используются 27 марок различных типов силуминов. При этом, в зависимости от содержания кремния в сплаве, их можно разделить на три группы: доэвтектические (4-9 мас.% Si), эвтектические (10-13 мас.% Si) и заэвтектические (14-22 мас.%) [14].

Несмотря на то, что кремний является основным легирующим элементом, в ряде сплавов используются добавки магния (сплавы I группы), меди (сплавы II группы), цинка и прочих компонентов (сплавы V группы). Введение дополнительных компонентов связано с необходимостью достижения тех или иных свойств. Если обратиться к диаграмме состояния системы Al-Si-Mg, представленной на рисунке 1.1, то по нижнему пределу добавки Mg (0,2 мас.% [13]) наблюдается образование метастабильных В-фаз (Mg2Si), что обеспечивает дисперсионное упрочнение сплава. При большой объемной концентрации такие фазы обычно оказывают негативное влияние на пластичность силуминов, что обусловлено их повышенной хрупкостью. При этом, следует учесть, что величина добавки магния и зависимость изменения тех или иных физических или механических свойств алюминиевых сплавов во многом также определяется и наличием иных элементов (таких как 7п, Си и др.) [15-16] и режимами последующей термической обработки [17-18] изделий и полуфабрикатов, что показано в работах [15-17].

В качестве примеси в состав силуминов также входит железо, согласно ГОСТ в зависимости от типа литья и отливки его содержание может колебаться от 0,3 мас.% (сплав АК7пч, литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям) до 1,5 мас.%. (сплав АК7ч, литье под давлением). В целом железо оказывает

негативное влияние на свойства сплавов, поскольку способствует образованию хрупких В-фаз Л15Ее81, Л18ЕеМ§3816 и др. имеющих иглообразную форму. В работе [20] также показано, что присутствие железа в расплаве негативно влияет на модифицируемость сплава.

б

а

А1ВЩ

Рисунок 1.1 - Диаграмма состояния системы Л1-Б1-М§ (а - ликвидус, б -солидус) [14]

В качестве дополнительного легирующего элемента, также широко используется медь, такие сплавы согласно ГОСТ,относятся ко II группе (АК5М4 -АК21М2). Введение в сплав меди способствует повышению физических и механических свойств отливок, так например, а работе [21] авторам удалось добиться повышения твердости заготовок на 70%, рост износостойкости составил при этом порядка 28%. В работе [22] авторы показывают увеличение дисперсности структуры сплава и повышение трибомеханических характеристик вследствие применения комплексного модификатора на основе меди. Несмотря на относительно низкую предельную растворимость в алюминии (до 4 %) [23], в сплавах медь образует соединения Л12Си и Си2Л1 в виде зон Гинье-Престона,

которые способствуют дисперсионному упрочнению сплава за счет своей высокой твердости [24-28].

На рисунке 1.2 приведен алюминиевый угол диаграммы состояния системы Al-Si-Cu. Как видно, тройных соединений в данной системе не образуется, в равновесии с a-твердым раствором находятся только интерметаллидная фаза из двойной системы Al2Cu, и кремний, в интервале температур 520-525 °С образуется тройная эвтектика Al+Al2Cu+Si.

Поскольку силумины с добавкой меди в своем составе также содержат от 0,2 до 0,85 мас.% магния, то их структура также описывается как система Al-Si-Cu-Mg согласно соответствующей диаграмме состояний, представленной на рисунке 1.3. Как видно, в данной системе образуется соединение Al5Cu2Mg8Si6 обозначаемое как Q-фаза, находящееся в равновесии с фазами кремния, Al2Cu и Mg2Si. Авторы работ [29-31] утверждают, что фазы Q-типа образуются в процессе высокотемпературного старения, кристаллическая структура определяется авторами как промежуточная между структурами пересыщенного твердого раствора и равновесной фазы.

а б

Рисунок 1.2 - Диаграммы состояния системы Al-Si-Cu (а - ликвидус, б - солидус)

[14]

а

б

Рисунок 1.3 - Диаграммы состояния системы Л1-Si-Cu-Mg (а - распределение фазовых областей в твердом состоянии, б - политермический разрез) [14]

В работе [32] авторами показано, что ^-фаза выступает в качестве армирующей и оказывает благоприятное воздействие на прочностные характеристики сплава (существенный рост а0д и ов), а также дано теоретическое обоснование формирование этой фазы.

В работе [33] авторами, в результате практических испытаний, достигнут рост ав от 112,6 МПа до 486,8 МПа, а твердости от 115,8 до 152,2 НВ.

В качестве дополнительных легирующих элемента V группы сплавов по ГОСТу используются цинк (от 3,5 до 12 мас. %) и магний (от 0,1 до 2 мас.%). Таким образом данные сплавы относятся к системе Al-Si-Zn-Mg. Их отличительной особенностью является сочетание высоких прочностных характеристик, за счет образования армирующей Т-фазы (Лl2Mg2Zn3) [34] и повышенных термических характеристик. Сплавы данной группы позволяют продолжительную эксплуатацию при 150-200 °С. В качестве основного недостатка данной группы сплавов отмечается наличие охрупчающей фазы Mg2Si [36] и склонность к межкресталлитной коррозии под напряжением. При этом у данных сплавов отмечается большой потенциал для дальнейшего совершенствования характеристик, так в работе [37] сообщается о 40% росте ов. Также в зарубежных источниках [38] имеются сведения о том что эффект упрочнения достигается также за счет формирования п-фаз [(Л1, Zn)49Mg32],

имеющих кристаллическую структуру в виде многогранника. Из диаграммы состояния системы А1-М§-Б1^п, представленной на рисунке 1.4 [37], видно, что в сплаве также формируется упрочнаяющая фаза В-Л12М§3 при небольших (менее 2,4 мас.%) добавках цинка. Также авторами [39, 37] в сплавах данного типа отмечается кристаллизация п-фазы MgZn2, также оказывающей охрупчивающий эффект.

гп [чл.%)

Рисунок 1.4 - Равновесная диаграмма состояния системы А1-М§-81-7п [37]

1.2.1. Отличительные особенности сплава АЛ9 (АК7ч)

Рассматриваемый в данной работе сплав АЛ9 относится к доэвтектическим сплавам системы к группе герметичных сплавов и обладает низкой

горячеломкостью [40]. Данный сплав имеет хорошую жидкотекучесть, что позволяет использовать его, в том числе, для тонкостенного литья и изготовления фасонных отливок [41]. Данный сплав широко используются и в транспортной и в аэрокосмической промышленности [42], поскольку обладает улучшенным сочетанием эксплуатационных характеристик, позволяющих использовать его в деталях, работающих в сложнонагруженных условиях, а также имеющим большой потенциал к переработке и вторичному использованию [43, 44]. Таким образом можно говорить о универсальности его применения в промышленности и большой востребованности.

1.3. Механизмы образования структур в сплавах системы Al-Si

По фазовому составу в структуру сплава АЛ9 входят дендриты алюминиевого a-твердого раствора и эвтектика Al-Si. Кроме того, при описании структуры следует учесть что, основополагающей для данного сплава является система Al-Si (рисунок 1.5). С Fe и Mg (Al-Si-Mg, рисунок 1.1).

Как видно из рисунка 1.5 в системе отсутствуют промежуточные соединения, протекание реакции L ^ a-Al + B-Si происходит при температуре 577 °С и эвтектической концентрации кремния, составляющей 11,0-12,5 мас.% кремния. Предельная растворимость Si в твердом растворе алюминия составляет 1,65 %, а алюминия в кремнии - 0,5 %. При нормальных условиях твердые растворы на основе Al и Si представляют собой чистые компоненты. Как видно, линия солидуса определяется эвтектической температурой, а ликвидус находится в диапазоне 577-740 °С.

Как видно, кристаллизация кремния происходит с увеличением объема, поэтому для системы Al-Si при увеличении кремния объемная усадка уменьшается линейно.

а

б

1500

1Р00

900

600

300

- L

(■ + ( РА) у f i + (Si)

(AJ) + (Si)

о

20 40

60 30 100

700

600

500

400

300

о

0.4

L

_

- й)

- &«)+ (Sií

- / 1 1 I 1114

0,8

1,2 m

SI %

Рисунок 1.5 - Диаграмма состояния системы Al-Si (а - общий вид, б -область со стороны алюминия) [14]

Поскольку в сплаве АЛ9 согласно ГОСТ [13] допускается присутствие примеси железа, а также присутствует магний, то наиболее корректной для

описания будет диаграмма системы Al-Si-Fe-Mg, приведенная на рисунке 1.6. Из-за наличия железа в сплаве кристаллизуется соединения п-Al8FeMg3Si6, B-Al5FeSi, Mg2Si в результате протекания перитектических и эвтектических реакций.

а

б

А^Ре А1аМд5

Рисунок 1.6 - Диаграмма состояния системы Al-Si-Fe-Mg (а - политермическая диаграмма, б - распределение фазовых областей в твердом состоянии) [14]

Как видно, в данной системе протекают следующие реакции: L ^ aAl + Al3Fe + Mg2Si; L ^ aAl + BSi + Al3Fe + Al8Mg5 + Mg2Si; L ^ aAl + BSi + Mg2Si + Al8FeMg3Si6; L + Al3Fe ^ aAl + Mg2Si + Al8Fe2Si; L + Al8Fe2Si ^ aAl + Mg2Si + Al5FeSi; L + Al5FeSi + Mg2Si ^ aAl + Al8FeMgзSi6; L + Al5FeSi ^ aAl + BSi + Al8FeMg3Si6. Фаза Mg2Si наблюдается в большинстве сплавов данной системы в твердом состоянии поскольку находится в равновесии со всеми другими возможными фазами.

В сплаве п-фаза имеет вид шрифта китайских иероглифов [45], Si кристаллизуется в фазе иглообразной формы, В-фаза принимает пластинчатую форму, а Mg2Si - сферообразную. При этом данные фазы оказывают негативное влияние на свойства сплавов, поскольку выполняют роль концентраторов напряжений, увеличивают пористость и уменьшают пластичность [46].

Также определяющей для АЛ9 является диаграмма Al-Si-Mg (рисунок 1.5). В ней протекают следующие реакции: L ^ aAl+Mg2Si; L ^ aAl+BSi+Mg2Si; L ^ aAl+Mg2Si+Al8Mg5.

Таким образом можно утверждать, что силумин АЛ9 имеет сложный фазовый состав, который может варьироваться в зависимости от равновесности условий и множества других факторов, и оказывает сильное влияние на итоговые физико-механические свойства сплава.

1.4. Основные методы управления структурой и свойствами силуминов

Как уже было сказано, на структуру и, как следствие, свойства силуминов оказывает влияние множество факторов, которые необходимо учитывать. Кроме непосредственно фазового состава на характеристики итогового сплава также влияет наличие газов в расплаве. Так например, в работе [47] показано, что наличие водорода в молекулярной форме значительно снижает механические свойства сплава.

Анализ зарубежной и отечественной литературы позволяет говорить о том, что для улучшения свойств и структуры сплавов, использующихся в промышленности, широко распространены следующие методы: термическая обработка отливок [13, 48-57], причем в ряде работ отмечается, что закалка позволяет повысить твердость сплава, а отжиг положительно сказывается на пластических свойствах, обработка расплава химически активными элементами -флюсами и дегазирующими таблетками [59-63], что позволяет удалить из расплава неметаллические включения и молекулярный водород [60] и при обработке шлака снизить уровень содержания алюминия в шлаках, увеличивая тем самым экономию металла [64].

В качестве отдельной и относительно новой группы методов управления структурой и свойствами сплава также можно выделить физическое воздействие на расплав. В работе [65] авторы выделяют следующие способы воздействия на

расплав: ультразвуковой, вибрационный, высокотемпературный, электромагнитный. Основным достоинством данных способов является возможность воздействия на итоговую структуру сплава без внесения дополнительных изменений в химический состав. Несмотря на наличие преимуществ авторами [66] отмечается в качестве недостатка конструктивная сложность построения установок, обеспечивающих тот или иной вид воздействия на расплав, наиболее простым в данном разрезе представляется метод электромагнитного воздействия [67-68], в результате практического применения НЭМИ сообщается [67] что в случае с завэвтектическими силуминами удается добиться более чем 30% измельчения структуры, и роста механических свойств. Электромагнитное воздействие на расплав провоцирует увеличение турбулизации и энтропию системы, вследствие чего повышается гомогенность и увеличивается количество зародышей, что и приводит к измельчению структуры.

Несмотря на ряд преимуществ, данный способ воздействия требует построения сложных установок, последующего их испытания и длительного введения в технологический процесс. Имеется множество работ [65-69] в данной области, но механизмы воздействия признаются недостаточно изученными и также отмечается высокая энергоемкость установок для реализации [67].

Все указанные методы управления структурой сплавов имеют своей целью повышение физических и эксплуатационных свойств отливок и изделий, общими чертами, характеризующими данные методы применительно к структуре сплавов системы Al-Si является измельчение структурных составляющих (Si эвтектики и a-твердого раствора), снижение ликвации и более равномерное распределение химического состава по объему. Для достижения этих целей также широко применяют легирование сплавов малыми добавками переходных металлов (ПМ) и модифицирование сплава лигатурами, содержащими интерметаллиды переходных металлов. Известно, что при повышенном легировании ПМ существенно изменяются свойства алюминиевых сплавов [70]. Исследования в этой области

продолжают оставаться актуальными, что подтверждается анализом как зарубежных и отечественны источников, В работе [71] авторы исследуют влияние Ni на электро- и теплопроводность литейного Al-Si сплава с различными добавками никеля, авторами отмечается образование в сплаве интерметаллидных соединений Al9FeNi и Al3Ni в матрице сплава, а также фаз Mg2Si и Al12(Fe,Mn)3Si2, при этом авторы отмечают снижение тепло- и электропроводность сплава. Вместе с тем в работах [72, 73] отмечается, что соединения Ni являются армирующими и повышают предел прочности и предел текучести сплавов при повышенных температурах. В работе [74] авторы предлагают новый метод модифицирования эвтектического кремния в Al-Si (6,78 мас.% Si) сплаве, заключающийся в первоначальном расплавлении сплава при 750 °С, введении 200 ppm Sr и последующем перегреве его до 900 °С. Авторами отмечается значительное измельчение эвтекики в полученном таким образом сплаве, по сравнению с исходным. В работе [75] авторы отмечают существенный рост твердости сплава Al-11%Si, легированного 1 мас.% Ce, и рост прочности на разрыв до 250 МПа у сплава, модифицированного 0,1 мас.% Се. При этом авторы также отмечают измельчение структуры сплава, вследствие уменьшения расстояния между вторичными дендритами при кристаллизации и уменьшение газовой пористости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гончаров Алексей Васильевич, 2019 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Чернавина Д. А., Чернавин Е. А., Фаллер А. В., Зданович М. Ю. Мировой рынок алюминия: тенденции развития, перспективы и ключевые проблемы // Молодой ученый. — 2018. — №17. — С. 206-210. — URL https://moluch.ru/archive/203/49838/ (дата обращения: 02.07.2019).

2. Consolidated Financial Statements for the year ended 31 December 2018/ United Company RUSAL Plc. - Moscow, 2019. - 88 p.

3. Consolidated Financial Interim Condensed Financial Information for the three month ended 31 March 2019 / United Company RUSAL Plc. - Moscow, 2019. - 36 p.

4. . Dunn B. D. Materials and Processes for Spacecraft and High Reliaility Applications / Barrie D. Dunn. -West Sussex Springer Praxis Books, 2016. - P. 667.

5. Белов Н.А., Алабин А.Н. Перспективные алюминиевые сплавы с повышенной жаропрочностью для арматуростроения как возможная альтернатива сталям и чугунам. // Материалы в машиностроении, 2(65), 2010 АС. С 50-54.

6. Использование прессованных литых заготовок для деталей сцепления современных автомобилей / К.А. Батышев, М.Г. Георгиевский, Г.К. Семенов и др. // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2018): Сборник статей Х Международной научно-технической конференции / Юго-Западный гос. ун-т ; отв. ред. Е.В. Агеев. - Курск, 2018. -С. 44-48

7. Заготовки поршней, изготовляемые литьем с кристаллизацией под давлением / А.И. Батышев, К.А. Батышев, А.А. Смолькин и др.// Известия МГТУ «МАМИ», -2014. -Т.2. -№1(19). -С. 50-52

8. Современные автомобильные поршни для дизельных двигателей / К.А. Батышев, А.В. Трофимов, М.Г. Георгиевский и др.// Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2018): Сборник статей Х Международной научно-технической конференции / Юго-Западный гос. ун-т ; отв. ред. Е.В. Агеев. - Курск, 2018. -С. 44-48

9. Галдин Н.М., Чернега Д.Ф., Иванчук Ю.В. и др. Цветное литьё, Справочник. М.: Машиностроение, 1989, 527с.

10.Гаврилин И.В., Кечин В.А., Колтышев В.И. Получение литейных силуминов с использованием пылевидного кремния и металлоотходов : моногр. Владимир. :Владим. гос. ун-т., 2003, 149с.

11. Алексеев А.И. Научные основы переработки алюминийсодержащих отходов / А.И. Алексеев // Записки горного института, - 2016. -Т. 219. -С. 428-434

12.Селянин И.Ф., Деев В.Б., Кухаренко А.В. Ресурсо- и экологосберегающие технологии производства вторичных алюминиевых сплавов / И.Ф. Селянин, В.Б. Деев, А.В. Кухаренко // Известия Вузов, Цветная металлургия. -2015. -№2. -С. 20-25

13.ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. - Введ. 1997-01-01

14.Белов Н.А., Наумова Е.А., Акопян Т.К., Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования : моногр. -М.: изд-во «Руда и металлы», 2016. -256 с.

15.Кузнецов А.О., Оглодков М.С., Климкина А.А. Влияние химического состава на структуру и свойства сплава системы Л1-М§-81 / А.О. Кузнецов, М.С. Оглодков, А.А. Климкина // Труды ВИАМ, - 2018. -№7 (67). -С. 3-9 16.Чеверикин В.В. Влияние эвтектикообразующих элементов на структуру и свойства высокопрочных сплавов системы Л1-7п-М§: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.16.01 / В.В. Чеверикин. - Москва, 2007. -26 с.

17.Уваров В.В., Носова Е.А., Уварова В.С. Влияние повторного нагрева на механические и технологические свойства листового алюминиевого сплава с повышенным содержанием магния / В.В. Уваров, Е.А. Носова, В.С. Уварова // Вестник самарского государственного аэрокосмического университета, -2003. -№1. -С. 120-122

18.Структура и свойства отливок из сплава Л^17М§0,3 / Л. Станчек, Б. Ванко, А.И. Батышев, К.А. Батышев // Литейщик России, - 2014. -№6. -С. 20-21

19.Белов Н.А., Количественный анализ первичной кристаллизации железосодержащих фаз применительно к алюминиевым сплавам разных систем легирования / Н.А. Белов // Известия Вузов. Цветная металлургия, - 2013. -№3. -С. 37-43

20.Жидкотекучесть модифицированного заэвтектического силумина, содержащего железо / В.Б. Деев, Е.С. Прусов, Э.Х. Ри и др.// Вестник горно-

металлургической секции Российской Академии Естественных Наук. Отделение металлургии, - 2017. -№39. -С. 50-53

21.Стеценко В.Ю., Ривкин А.И., Баранов К.Н. Влияние структурной дисперсности и содержания меди на фрикционную износостойкость эвтектического антифрикционного силумина АК15 // Литье и Металлургия, -2010. - № 3 (56). -С. 59-61

22.Влияние комплексного модифицирования углеродными нанотрубками и медью на структуру и свойства силумина АК12М2МГН / А.И. Комаров, В.И. Комарова, Д.В. Орда и др. // Актуальные вопросы машиноведения, -2017.-Т. 6. - С. 369-371

23.Спивак Л.В., Дышлюк М.А., Калориметрия процессов распада и образования твердых растворов в системе Al-Cu // Вестник Пермского университета. Физика. 2017. № 1 (35). С. 14-18. doi: 10.17072/1994-3598-2017-1-14-18

24.Guinier A. La diffraction des rayons X aux tres petits angles; application a l'etude de phenomenes ultramicroscopiques//Ann. Phys. Paris. -1939. -No. 12. -P. 161-237.

25.Preston G.D. The diffraction of X-rays by age hardening alloy of aluminium and copper. The structure of an intermediate phase // Philos. Mag. - 1938. - V. 26. - P. 855871.

26.Чапкова Ю.В. Оценка влияния размеров зон Гинье-Престона на упрочнение алюминиевого сплава // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2014. -№ 11-1. - С. 138-141.

27.Малашенко В.В. Влияние зон Гинье-Престона на динамический предел текучести сплавов при ударно-волновом нагружении // Журнал технический физики. - 2017. - № 5. - Т.87. - С. 791-792.

28.W. Verestek, A.-P. Prskalo, M. Hummel, P. Binkele, S. Schmauder, Molecular dynamics investigations of the strengthening of al-cu alloys during thermal ageing, Physical Mesomechanics 20 (3) (2017) 291-304. doi: 10.1134/S1029959917030055.

29.Сбитнева С.В., Зайцев Д.В. Использование просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения для определения кристаллической структуры неравновесных фаз Q-типа (Al5Cu2Mg8Si6) в сплаве 6013 системы Al-Mg-Si-Cu // Технология легких сплавов. 2016. № 4. С. 77-81

30. Формирование метастабильных фаз при распаде твердого раствора в процессе искусственного старения Al-сплавов / Е.Н. Каблов, Е.А. Лукина, С.В. Сбитнева и др. // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 7-17.

31.Сбитнева С.В., Алексеев А.А., Колобнев Н.И. Определение характеристик кристаллической структуры фаз Q-типа в сплавах системы Al-Mg-Si-Cu методом дефокусировки темнопольного изображения // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016 Т. 82. № 12.С. 37-40.

32.Белов Н.А., Турсунов А.С., Mатвеева И.А. Фазовый состав и структура термически упрочняемого экономно-легированного силумина Al9Si-Q // Литейщик Pоссии. -2013. -№ 2. - С. 33-37.

33.Lin, G., Tan, X., Feng, D. et al. Int J Miner Metall Mater (2019) 26: 1013. https://doi.org/10.1007/s12613-019-1815-8

34.Левчук В.В., Трапезников А.В., Пентюхин С.И. Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы (обзор) // Труды ВИАM. - 2018. - №7 (67). - С. 33-40. doi: 10.18577/2307-6046-2018-0-7-33-40

35.Постников Н.С. Коррозионностойкие алюминиевые сплавы. M.: Mеталлургия, 1976. 300 с.

36.Влияние коррозионной среды на скорость роста трещины усталости в алюминиевых сплавах / Л.Б. Хохлатова, Н.И. Колобнев, В.В. Антипов и др. // Труды ВИАM. - 2013. - № 3. - С. 16-17.

37.Li, L., Ji, S., Zhu, Q. et al. Metall and Mat Trans A (2018) 49: 3247. https://doi.org/10.1007/s11661-018-4684-2

38.B. Li, Q. Pan, C. Chen, H. Wu, and Z. Yin: J. Alloys Compd., 2016, vol. 664, pp. 553-564.

39.W. Yang, S. Ji, M. Wang, and Z. Li: J. Alloys Compd., 2014, vol. 610, pp. 623-29.

40.Алюминиевые сплавы в авиакосмической технике / под общ. ред. Е.Н. Каблова. M.: Наука, 2001. 192 с.

41. Способы литья тонкостенной детали из алюминиевого сплава типа силумин (обзор) / В.В. Левчук, А.В. Трапезников, С.И. Пентюхин и др. // Труды ВИАM. -2018. - №6 (66). - С. 33-40. doi: 10.18577/2307-6046-2018-0-6-30-38

42.Крушенко Г.Г. Получение деталей транспортного средства жидкой штамповкой из сплава АК7 //Вестник СибГАУ. - 2016. - Т. 17. -№ 1. - С. 194-199

43.Волчок И.П., Mитяев А.А., Фролов PA. Комплексная технология повышения качества вторичных алюминиевых сплавов // Литье и металлургия. - 2018. -№ 4 (93). -С. 19-23. doi: 10 .21122/1683-6065-2018-4-19-23

44.Деев В.Б. Термовременная обработка алюминиевых сплавов для повышения их герметичности // Литье и металлургия. - 2007. -№ 3 (43). -С. 97-98.

45.Di Giovanni, M.T., Cerri, E., Casari, D. et al. Metall and Mat Trans A (2016) 47: 2049. https://doi.org/10.1007/s 11661 -016-3366-1

46. Исследование влияния содержания железа на образование железосодержащих фаз в литейных алюминиевых сплавах / В.И. Горбачева, А.В. Тереньтева, М.А. Турчанин и др. // Литье и металлургия. - 2013. -№ 4 (73). -С. 74-81

47. Влияние атомарного и молекулярного водорода в расплаве силуминов на их механические свойства / В.Н. Баранов, В.Б. Деев, Е.С. Прусов и др. // Металлург. - 2019. -№ 5. -С. 81-86.

48.Daoudi, M.I., Triki, A. & Redjaimia, A. J Therm Anal Calorim (2011) 104: 627. https://doi.org/10.1007/s10973-010-1099-8

49.Abdulwahab, M., Madugu, I.A., Yaro, S.A. et al. Silicon (2012) 4: 137. https://doi.org/10.1007/s12633-012-9111-5

50.Samuel, A.M., Doty, H.W., Valtierra, S. et al. Inter Metalcast (2017) 11: 475. https://doi.org/10.1007/s40962-016-0089-4

51.Ye, H. J. of Materi Eng and Perform (2003) 12: 288. https://doi.org/10.1361/105994903770343132

52.Elsharkawi, E.A., Abdelaziz, M.H., Doty, H.W. et al. Inter Metalcast (2018) 12: 148. https://doi.org/10.1007/s40962-017-0153-8

53. Фазовые превращения и химические реакции при термообработке композитного припоя Al-Si + флюс / И.В. Шутов, Л.В. Камаева, М.Д. Кривилев и др. // Кристаллизация: компьютерные модели, эксперимет, технологии (КРИС-2019). Тезисы VIII международной конференции. - Ижевск, 2019. - С.37-39

54.Влияние условий плавки алюминиевых сплавов на свойства и качество отливок, получаемых по газифицируемым моделям / В.Б. Деев, К.В. Пономарева,

A.И. Куценко и др. // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2017. - № 4. - С. 39-45

55. Структура и механические свойства отливок из силумина, затвердевших под давлением / Л. Станчек, Б. Ванко, А.И. Батышев, К.А. Батышев // Известия МГТУ «МАМИ» - 2014. - № 1(19). - Т. 2. - С. 52-54

56.Литейный алюминиевый сплав : пат. 2485199 Россия: МПК 51 C22C 21/10 /

B.Д. Белов, Н.А Белов, А.В. Колтыгин и др. ; Заявитель и патентообладатель

ФГАОУ ВПО "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"; ОАО "Уфимское моторостроительное производственное объединение" - № 2011149034/02; заявл. 02.12.2011 ; опубл. 20.06.2013 , Бюл. № 17. - 7 с.

57.Влияние режимов термической обработки с участием жидкой фазы на формирование микроструктуры эвтектического Al-Si сплава / А.И. Аникин, С.В. Беляев, В.П. Жереб и др. // Литье и металлургия. - 2015. - № 1 (78). - С. 52-57

58.Пуансонное прессование затвердевающих отливок из силуминов / А.И. Батышев, К.А. Батышев, Л. Станчек и др. // Известия МГТУ «МАМИ» - 2014. - № 1(19). - Т. 2. - С. 54-57

59.Анализ структурообразования силуминов / А.Т. Волочко, А.А. Шегидевич, С.П. Королев и др.// Весщ нацыянальнай акадэмп навук беларусг - 2013. - № 3. -C. 18-24

60. Королев С.П., Галушко А.М., Михайловский В.М. Разработка и использование комплексных препаратов для рафинирования и модифицирования алюминиевых сплавов / С.П. Королев, А.М. Галушко, В.М. Михайловский // Литье и металлургия. - 2011. - № 3. - С. 51-57.

61. Некоторые особенности технологии и организации рециклинга алюминия и его сплавов / А.М. Галушко, С.П. Королев, В.Л. Трибушевский и др. // Литье и металлургия. - 2010. - № 1. - С. 122-127.

62. О механизме формирования структурных составляющих при кристаллизации модифицированной эвтектики в силуминах / А.М. Галушко, С.П. Королев, В.Л. Трибушевский и др. // Литье и металлургия. - 2010. - № 4(58). - С. 95-99.

63.Таблетированные препараты для рафинирования и модифицирования силуминов / А.М. Галушко, С.П. Королев, С.П. Михайловский и др. // Литье Украины. - 2009. № 7. - С. 17-22.

64.Анализ эффективности применения рафинирующих флюсов для получения вторичных алюминиевых сплавов в ванных печах, оснащенных системами пылегазоочистки / В.А. Трусов, Н.Н. Вершинин, В.В. Трусов и др. // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». - 2011. - Т.2. - C 1-8.

65.Расчет параметров кристаллизации литейных сплавов при физических воздействиях на расплав / В.Б. Деев, И.Ф. Селянин, О.Г. Приходько, К.В. Пономарева // Металлургия машиностроения. - 2016. -№ 6. - С. 2-4.

66.Об использовании физических модифицирующих воздействий при литье Al-сплавов / В.Б. Деев, И.Ф. Селянин, С.П. Мочалов и др. // Литейное производство. - 2012. - № 5. - С. 16-18.

67.Тимошкин И.Ю., Никитин К.В., Никитин В.И., Деев В.Б. Влияние обработки расплавов электромагнитными акустическими полями на структуру и свойства сплавов системы Al-Si // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2016. No. 3. С. 28-33. DOI: dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2016-3-28-33.

68.Ри Э.Х., Ри Хосен, Дорофеев С.В., Якимов В. И. Влияние облучения жидкой фазы наносекундными электромагнитными импульсами на её строение, процессы кристаллизации, структурообразования и свойства литейных сплавов. // Владивосток: Дальнаука, 2008.

69.Деев В.Б. Развитие научных основ тепловых и электромагнитных воздействий на расплавы и разработка ресурсосберегающих технологий получения высококачественных отливок из алюминиевых сплавов // Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. - Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре Государственный технический университет, 2012. - 35 с.

70.Добаткин В.И., Елагин В.И., Федоров В.М. Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы. М.: ВИЛС, 1995, 341 с.

71. Stadler F., Antrekowitsch H., Fragner W., Kaufmann H., Uggowitzer P.J. (2012) The Effect of Nickel on the Thermal Conductivity of Al-Si Cast Alloys. In: Weiland H., Rollett A.D., Cassada W.A. (eds) ICAA13 Pittsburgh. Springer, Cham

72.Robles Hernandez F.C., Herrera Ramirez J.M., Mackay R. (2017) Al-Si Alloys, Minor, Major, and Impurity Elements. In: Al-Si Alloys. Springer, Cham

73.Белов Н.А. Фазовый состав алюминиевых сплавов: моногр. -М.: изд-во «МИСиС», 2009. -235 с.

74.Samuel, A.M., Doty, H.W., Valtierra, S. et al. Inter Metalcast (2017) 11: 475. https://doi.org/10.1007/s40962-016-0089-4

75.Ahmad, R., Asmael, M.B.A., Shahizan, N.R. et al. Int J Miner Metall Mater (2017) 24: 91. https://doi.org/10.1007/s12613-017-1382-9

76.M. F. Ibrahim, M. H. Abdelaziz, A. M. Samuel , F. H. Samuel, H. W. Doty, Effect of rare earth metals on the mechanical properties and fractography of Al-Si-based alloys, International journal of metalcasting, 2019, pp 1-17 https://doi.org/10.1007/s40962-019-00336-x

77.De Giovanni, M., Kaduk, J.A. & Srirangam, P. JOM (2019) 71: 426. https://doi.org/10.1007/s 11837-018-3192-6

78.A.M. Nabawy, A.M. Samuel, S.A. Alkahtani, K.A. Abuhasel, F.H. Samuel, Role of cerium, lanthanum, and strontium additions in an Al-Si-Mg (A356) alloy. Int. J. Mater. Res. 107(5), 446-458 (2016)

79.G.S. Mousavi, M. Emamyn, J. Rassizadehghani, The effect of mischmetal and heat treatment on the microstructure and tensile properties of A357 Al-Si casting alloy. Mater. Sci. Eng., A 556, 573-581 (2012)

80.Михайличенко А.И., Михлин Е.Б., Патрикеев Ю.Б. Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1987. 231 с.

81. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение. - 1996. - Т.1. - 992 с.

82.Ahmad, R. & Asmael, M.B.A. J. of Materi Eng and Perform (2016) 25: 2799. https://doi.org/10.1007/s11665-016-2139-8

83.Lu, Z., Li, X. & Zhang, L. J. Phase Equilib. Diffus. (2018) 39: 57. https://doi.org/10.1007/s11669-017-0607-y

84.Развитие литейных алюминиевых сплавов в ВИАМ (к 120-летию со дня рождения И.Ф. Колобнева) / Д.В. Огородов, А.В. Трапезников, Д.А. Попов и др.// Труды ВИАМ. - 2017. - № 2. -С. 107-114

85.Квасова Ф.И. Промышленные алюминиевые сплавы / Ф.И. Квасова, И.Н. Фриляндер // -М.: Металлургия, 1984.

86. Алиева С.Г. Промышленные алюминиевые сплавы / С.Г. Алиева, М.Б. Альтман, С.М. Амбрацумян и др. // -М.: Металлургия, 1984.

87.Модификатор: пат. 2521915. Рос. Федерация: МПК51 СС22С35/00/ Хосен Ри, Э. Х. Ри, Т.С. Зернова и др.; Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет» - № 2012151141/02 ; заявл. 28.11.2012 ; опубл. 10.07.2014, Бюл. № 19. - 5 с.

88.Ri, E.H. Ri, Khimukhin S.N., Ermakov M.A., Khimukhin T.S. Production of aluminum alloys modificator from ligature (2018) ARPN Journal of Engeneering and Applied Sciences, 13(4). - PP. 1265-1272.

89.Получение эффективных модификаторов для высокопрочного чугуна и Al сплавов / Э.Х. Ри, Хосен Ри, М.А. Калаушин и др.// Литейное производство. № 3. - 2017. С. 2-5.

90.Использование РЗМ-содержащей лигатуры для микролегирования литейного сплава системы Al-Cu / Хосен Ри, Э.Х. Ри, А.В. Гончаров, Н.А. Славинская // XVII Международная конференция по науке и технологиям Россия-Корея-СНГ. Южно-Сахалинск, 15-17 июня 2017: материалы конференции. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2017. С. 350-354.

91.Никитин В.И. Наследственность в литейных сплавах / В.И. Никитин, К.В. Никитин // -М.: Материаловедение. -2005. -457с.

92.Xiao-hui Ao, Shu-ming Xing, Bai-shui Yu, Qing-you Han, Effect of Ce addition оп microstructures and mechanical properties of A380 aluminum alloy prepared by squeeze casting. // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2018. Vol. 25, Issue 5. PP.553-564.

93.Qinglin Li, Tiandong Xia, Yefeng Lan, Wenjun Zhao, Lu Fan, Pengfei Li. Effect of rare earth cerium addition on the microstructure and tensile properties of hypereutectic Al-20%Si alloy. Journal of Alloys and Compounds.-2013.-V.562. - PP. 25-32.

94.Xianchen SONG, Hong YAN, Xiaojun ZHANG, Microstructure and mechanical properties of Al-7Si-0.7Mg alloy formed with an addition of (Pr+Ce).//Journal of Rare Earths.-2017.-V.35. №4. PP. 412-418.

95.W.X. Shi, B. Gao, G.F. Tu, S.W. Li, Effect of Nd on microstructure and wear resistance of hypereutectic Al-20%Si alloy .//Journal of Alloys and Compounds. -2010.-V.508. №2. -PP.480 - 485.

96.Wuhua Yuan. Zhenyu Liang, Chuanyang Zhang, Linjun Wei. Effects of La addition on the mechanical properties and thermal-resistant properties of Al-Mg-Si-Zr alloys based on AA 6201 // Materials&Design.-2012.-V.34.-PP. 788-792.

97.Y.C. Tsai, C.Y. Chou, R.R. Jeng, S.L. Lee, C.K. Lin. Effect of rare earth elements addition on microstructures and mechanical properties of A356 alloy // International Journal of cast Metals Research. -2013,-V.24.№2. - PP. 83-87.

98.D.H. Xiao, J.N. Wang, D.Y. Ding. H.L. Yang, Effect of rare earth Ce addition on the microstructure and mechanical properties of an Al-Cu-Mg-Ag alloy .//Journal of Alloys and Compounds.-2003.-V.352.1-2,- PP. 84-88.

99.Li, Q., Li, B., Liu, J. et al. Modification of hypereutectic Al-20 wt%Si alloy based on the addition of Yttrium and Al-5Ti-1B modifiers mixing melt, International Journal of Metalcasting, 2019, Vol. 13, Issue 2, pp 367-383

100. Joonyeon Chang, Inge Moon, Chongsool Choi, Refinement of cast microstructure of hypereutectic Al-Si alloys through the addition of Rare Earth Metals, Journal Of Materials Science, 33 (1998), pp. 5015- 5023

101. Mario De-Giovanni, Talukder Alam, Rajarshi Banerjee, Prakash Srirangam, 3D Atom Probe Tomography study on segregation of Yttrium in modified Al-Si alloys, JOM, Vol. 70, No. 9, 2018

102. Kazuhiro Nogita, Stuart D. McDonald, Arne K. Dahle Eutectic Modification of Al-Si Alloys with Rare Earth Metals, Materials Transactions, Vol. 45, No. 2 (2004) pp. 323-326

103. Chao Fan, Si-yuan Long, Huai-de Yang, Xiang-jie Wang, Jun-cheng Zhang Influence of Ce and Mn addition on a -Fe morphology in recycled Al-Si alloy ingots International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials V olume 20 , Number 9 , September 2013 , Page 890-895

104. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. М, 2008. 16 с.

105. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. М., 2007. 39 с.

106. Васильев Д.М. Дифракционные методы исследования структуры / Д.М. Васильев. - М. : Металлургия, 1977. - 247 с.

107. Adam J. Schwartz Mukul Kumar Brent L. Adams David P, Electron Backscatter

Diffraction in Materials Science // Springer Science+Business Media, LLC 2009 - 403 p

108. ГОСТ 23.209-79. Метод испытания материалов на износостойкость о нежестко закрепленные абразивные частицы. - М. : Изд-во стандартов, 1980.-6 с.

109. Усеинов С.С. Измерение твердости конструкционных материалов методами индентирования и склерометрии на субмикронном и нанометровом масштабах: Дисс. к-та техн. наук. - Москва, 2010. - 128 с.

110. ГОСТ 8.748 - 2011 Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод измерения. М., 2013. 24 с.

111. ГОСТ 9377-81 Наконечники и бойки алмазные к приборам для измерения твердости металлов и сплавов. Технические условия. М., 1987. 10 с.

112. ТУ РБ 100196035.005-2000 Флюс покровно-рафинирующий. - Минск: Изд-во БНТУ. 2000.

113. ТУ РБ 14744129.004-98 Таблетка дегазирующая для доэвтектических и эвтектических силуминов, технического алюминия. - Минск: Изд-во БНТУ. 1998.

114. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

115. ГОСТ 11069-2001 Алюминий первичный. Марки - М.: Стандартинформ. 2008. - 7 с.

116. Ри Э.Х. Влияние лигатуры с алюминидами Ni и РЗМ на структуру и свойства силумина и сплава Al-Cu / Э.Х. Ри, Хосен Ри, М.А. Калаушин, С.Н. Химухин, А.В. Гончаров//Металлургия машиностроения. №6, 2016. с.20-24

117. М.А. Ермаков, Хосен Ри, Э.Х. Ри, А.В. Гончаров Исследование распределения элементов в структурных составляющих синтезированных лигатурных сплавов на основе комплексного модификатора «АКЦе» // «ПРОГРЕССИВНЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»: ТРУДЫ КОНФЕРЕНЦИИ под редакцией проф. В.Д. Белова и проф. А.И. Батышева - М.: Лаборатория рекламы и печати, 2017, 359 с., с. 183 - 186.

118. Ri Khosen, Ri E.H., Goncharov A.V., Ermakov M.A. Influence of ligature with nickel aluniminides and rare-earth metals at structurization, liquational processes and microhardness of structure component Al-Si and Al-Cu alloys // Труды XIII съезда литейщиков России, 18-22 сентября 2017 г. [Текст] / Российская ассоц. литейщиков, Правительство Челябинской обл. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017 - 438 с.

119. Ри Хосен, Ким Е.Д., Гостищев В.В., Химухин С.Н., Ермаков М.А. Получение лигатуры металлотермией шеелитового концентрата с добавками оксидов ванадия, хрома, молибдена // Труды XIII съезда литейщиков России, 18 -22 сентября 2017 г. [Текст] / Российская ассоц. литейщиков, Правительство Челябинской обл. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017 - 438 с.

Приложение А

участок 1

Рисунок 1 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава А1-РЗМ

Таблица 1 - Точки анализа элементов в фазах и их содержание, ат. %

Точки анализа Фазы, структуры А1 У Ьа Се £РЗМ

1 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) А13У, примесей, атм. %: 1.66 Ьа; 5.04 Се 75.84 17.55 1.34 5.27 24.16

2 75.63 17.56 1.48 5.39 24.43

3-6 75.82 17.37 1.5 5.3 24.17

9 76.1 17.07 2.32 4.2 23.59

Среднее значение 75.85 17.37 1.66 5.04 24.07

А1 А175.85У17.37Ьа1.ббСе5.04=А175.85РЗ *М24.07=А1з.15РЗ М~ А эУ

8 Алюминид РЗМ (эвтектический) 78,39 9,11 5,55 6,95 21,61

10 81,01 6,76 5,57 6,67 19,0

11 80,04 7,73 5,6 6,87 19,6

Среднее значение 79,93 7,87 5,37 6,83 20,07

А179.9зУ7.87Ьа5.37Себ.83=А179.9зРЗМ20.07= А1з.98РЗМ

12 А1 100 - - - -

13 100 - - - -

14 100 - - - -

Среднее значение 100 - - - -

участок 2

Рисунок 2 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У

Таблица 2 - Точки анализа элементов в фазах и их содержание, ат.%

Точки анализа Фазы, структуры Л1 У Ьа Се £РЗМ

1-3 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) Л13У, примесей, ат. %: 1.66 Ьа; 5.04 Се 75.68 16,22 1.91 6,19 24,32

Л1зУ: Л175.68РЗМ24,32= Л13.11РЗМ

4 Алюминид РЗМ (эвтектический) 78.75 7,85 6,19 7,21 21,25

5 78,31 11,21 4,16 5,99 21,36

6 78,041 13,69 2,97 4,81 21,47

7 77,73 6,23 6,82 9,22 22,27

Среднее значение 78,21 9,75 5,03 6,81 21,59

Л13.66РЗМ: Л178.21РЗМ21.59=Л1з.62РЗМ

участок 3

Рисунок 3 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава Л1-Се-Ьа-У

Таблица 3 - Точки анализа элементов в фазах и их содержание в сплаве Л1-Се-Ьа-У, ат.%

Точки анализа Фазы, структуры Л1 У Ьа Се £РЗМ Бг Ье

6 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) 75.73 16,94 1,72 5,61 24,27 - -

7 75.61 16.66 1.82 5.92 24.4 - -

8 75.59 17.27 1.47 5.47 24.21 - -

9 75.63 17.24 1.64 5.50 24.38 - -

10 75.67 17.47 1.44 5.41 24.32 - -

Среднее значение 75.65 17.12 1.618 5.49 24.23 - -

Л13У: Л175.65РЗ М24,23= Л13.12РЗ М

1 Эвтектика ( а + Л1ХРЗМУ) 95.11 1.22 0.5 0.57 2.29 0.68 1.77

2 94.66 2.49 0.64 0.89 4.02 - 1.31

3 95.67 1.43 0.69 0.65 2.77 0.57 0.99

4 95.88 1.71 0.81 0.78 3.3 - 1.02

5 95.8 2.24 1.13 1.15 4.52 - 1.58

Среднее значение 95.0 1.82 0.754 0.81 3.384 - 1.33

11 Алюминид РЗМ (эвтектический) 78.19 6.94 6.66 8.21 21.81 - -

12 78.02 6.94 6.66 8.38 21.98 - -

Среднее значение 78.1 6.94 6.66 8.3 21.9 - -

Л13.66РЗМ: Л178.1РЗМ21.9=Л13.57РЗМ

13-15 Л1 100 - - - - - -

участок 4

Таблица 4 - Распределение элементов в

Се-Ьа-У, ат.%

Рисунок 4 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава Л1-Се-Ьа-У

составляющих сплава Л1-

Точки анализа Фазы, структуры Л1 У Ьа Се ХРЗМ+У

1 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) 75.59 18,12 1,37 4,92 24,41

2 75,57 17,93 1,6 4,9 24,43

3 75,52 18,05 1,35 5,08 24,48

4 75,58 17,83 1,45 5,14 24,42

6 75,62 17,68 1,59 5,10 24,37

8 75,81 17,04 1,66 5,49 24,19

9 75,59 17,9 1,44 5,08 24,42

10 75,62 17,78 1,56 5,04 24,38

11 75,7 16,31 2,17 5,92 24,4

Среднее значение 75,6 17,63 1,58 5,19 24,4

Л13У: Л175.6РЗМ17,63= Л13.1( РЗМ+У)

5 Алюминид РЗМ (церийсодержащий) 78.68 6,66 6,13 8,53 21,32

7 78,68 6,69 6,23 8,4 21,32

Среднее значение 78,68 6,68 6,18 8,47 21,33

Л13.66РЗМ: Л178.68РЗМ21.33=Л13.69(РЗМ+У)

12 Алюминид РЗМ (эвтектический) 73,19 6,94 6,66 8,4 21,81

13 79,12 7,68 6,17 7,03 20,88

14 80,02 7,03 5,65 7,3 19,48

Среднее значение 79,11 7,22 6,16 7,51 20,72

Л179,11(РЗМ+У)20,72=Л13.51(РЗМ+У)

15-18 Л1 100 - - - -

участок 5

Рисунок 5 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У

Таблица 5 - Распределение элементов в структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У, ат.%

Точки анализа Фазы, структуры А1 У Ьа Се ХРЗМ+У

1 Алюминид РЗМ (иттриевый) 75.49 17.76 1,57 5.18 24.51

2 75.7 17,76 1.55 4,99 24,3

3 75,37 18,53 1,26 4.84 24,63

6 75,61 17,83 1.67 4.89 24.63

Среднее значение 75,54 17,97 1,51 4.98 24,46

А13У: А175.54РЗМ24.46= А1 3.09РЗМ

4 Алюминид РЗМ (цериевый) 78.71 6.32 6.36 8.61 21.29

5 78.84 6.1 6,3 8,76 21,16

7 78,61 6,56 6,14 8.69 21,39

Среднее значение 78,72 6,33 6,27 8,69 21,29

А13.66РЗМ: А178.72РЗМ21.29=А13.7РЗ М

10 Алюминид РЗМ (эвтектический) 79.12 7.68 6.17 7.03 20.88

11 78.98 8.67 5.72 6.36 20.75

12 80.47 8.28 4.88 6.37 19.53

Среднее значение 79.5 8.21 5.59 6.59 20.39

А13.66РЗМ: А179.5РЗМ20.39=А13.9РЗМ

13-16 А1 100 - - - -

участок 6

Рисунок 6 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У

Таблица 6 - Распределение элементов в структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У, ат.%

Точки анализа Фазы, структуры А1 У Ьа Се ХРЗМ+У

1 Алюминид РЗМ (церийсодержащий) 78.89 б,85 б,0б 8,2 21,11

2 78,59 б,2 б,34 8,87 21,41

3 78,53 5,85 б,б2 9,0 21,41

Среднее значение 78,б7 б,3 б,34 8,б9 21,33

А1з,бб РЗМ: А178.б7РЗМ21,зз= А13.тРЗМ^ А13.ббРЗМ

4 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) 75,43 17,б4 1,7б 5,17 24,57

5 75,53 17,4 1,7б 5,32 24,48

б 75,б1 17,93 1,2б 5,2 24,39

Среднее значение 75,52 17,бб 1,59 5,23 24,48

А13РЗМ: А175,52РЗМ24,48=А13.08РЗМ~ А13У

7-13 А1 100 - - - -

10 Алюминид РЗМ (эвтектический) 80.02 7.03 5.б5 7.3 19.48

11 78.95 б.43 б.8 7.82 21.05

12 78.85 б.8б б.42 7.3 20.58

Среднее значение 79.б1 б.47 б.23 7.47 20.53

А1з.ббРЗМ: А179.б1РЗМ20.53=А1з.88РЗМ

участок 7

^ V > А - 1 Зг • 13

^ЦгС ЧП 4 2 в ; + V V 10 2 ш -Ф- л* Ф 119 + гЬ "7

4 т { Ш" +

* ■ - -Ф- 8

рт

Рисунок 7 - Микроструктура и точки анализа элементов в различных структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У

Таблица 7 - Распределение элементов в структурных составляющих сплава А1-Се-Ьа-У, ат.%

Точки анализа Фазы, структуры А1 У Ьа Се ХРЗМ+У

1 Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) 7б.0б 15.38 2.2б б.3 23.94

2 75.82 1б.49 1.94 5.75 24.18

3 75.77 1б.45 1.94 5.83 24.22

4 75.82 17.2б 1.б4 5.28 24.18

7 74.33 1б.б 2.85 4.43 23.94

Среднее значение 75.5б 1б.44 2.13 5.53 24.09

А13,бб РЗМ: А175.5бРЗ М24.09= А13.14РЗМ

5 Алюминид РЗМ (эвтектический) 77,77 10,29 5,19 б,7б 22,24

б 78,04 7,54 б,7б 7,09 20,89

Среднее значение 77,9 8,92 5,98 б,93 21,93

А13.ббРЗМ: А177,9РЗ М21.83=А 13.57РЗМ

8 100 - - - -

9 Л1 100

Среднее значение 100

11 94,37 1,12 0,27 0,44 1,2 ат.% Б1; 3,7 ат.% Ье

12 92,97 1,3 0,29 0,49 0,4 ат.% Б1;

Эвтектика 3,4 ат.% Ье

13 92,35 1,37 0,35 0,42 1,7 ат.% Б1;

3,75 ат.% Ье

Среднее значение 93,23 1,26 0,3 0,45

Таблица 8 -Значения микротвердости алюминидов РЗМ

Алюминид РЗМ (иттрийсодержащий) Алюминид РЗМ (церийсодержащий)

№ (Н=20) мм МПа № (Н=20) мм МПа

1 27,5 8,3 5233 1 29,0 8,8 4705

2 25 7,6 6332 2 30,0 9,1 4397

3 22 6,7 8176 3 26,0 7,9 5854

4 25 7,6 6332 4 29,0 8,8 4705

5 24 7,3 6870 5 30,0 9,1 4397

6 25 7,6 6332 6 26,0 7,9 5854

7 24 7.3 6870 7 29,0 8,8 4705

8 25 7,6 6332 8 35,0 10,6 3230

9 23 7,0 7481 9 27,0 8,2 5428

10 26 7,9 5854 10 30,0 9,1 4397

11 26 7,9 5854 11 29,0 8,8 4705

12 24 7,3 6870 12 29,0 8,8 4705

13 25 7,6 6332 13 30,0 9,1 4397

14 23 7,0 7481 14 30,0 9,1 4397

15 26 7,9 5854 15 29,5 8,9 4547

Ср. 24,7 7,5 6547 Ср. 29,1 8,8 4695

тт 22 6,7 5233 тт 26,0 7,9 3230

тах 27,5 8,3 8176 тах 35,0 10,6 5854

8-

О.

•о

о

о

N

о

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90

1И11

Рисунок 8 - Точки постановки индентов в зоне 1

Таблица 9 - значения нанотвердости алюминида РЗМ (церийсодержащий) по точкам 1-11

Номер точки Нагрузка, мкН Нанотвердость, ГПа

1 5000 8.53

2 5000 8.54

3 5000 8.59

4 5000 8.51

5 5000 8.53

6 10000 8.71

7 10000 8.53

8 10000 8.35

9 10000 8.52

10 10000 8.49

11 10000 8.68

Среднее значение 8,56

Рисунок 9 - Точки постановки индентов в зоне 2

Таблица 10 - Значения нанотвердости алюминида РЗМ (иттрийсодержащий)

Номер точки Нагрузка, мкН Нанотвердость, ГПа

1 5000 9,41

2 5000 9,55

3 5000 9,65

4 5000 9,73

5 5000 9,64

6 10000 9,67

7 10000 9,61

8 10000 9,65

9 10000 9,71

10 10000 9,65

Среднее значение 9.627

и V» ч» <*> -о ао

шн

Рисунок 10 - Точки постановки индентов в зоне 3 (в алюминии)

Таблица 11 - Значения нанотвердости чистого алюминия по точкам анализа.

Номер точки Структура Нагрузка, мкН Нанотвердость, ГПа

1 Алюминий 1000 1,51

2 1000 1,54

3 3000 1,59

4 1000 1,51

5 1000 1,53

6 3000 1,56

7 3000 1,51

Среднее значение 1,536

8 Эвтектический 5000 4,41

9 алюминид РЗМ и У 5000 4,23

10 5000 4,51

11 5000 4,61

12 5000 4,6

13 3000 4,57

14 3000 4,26

15 3000 4,63

16 3000 4,6

Среднее значение 4,49

Рисунок 11 - Точки постановки индентов на шлифе из чистого алюминия

Таблица 12 - Значения нанотвердости в местах замера.

Точки постановки индентора Нагрузка, мкН Значение нанотвердости, МПа

5 500 1420

6 1000 1430

7 1000 1540

8 1000 1610

9 1000 1470

10 1000 1590

11 3000 1610

12 3000 1780

13 3000 1470

14 3000 1510

15 3000 1540

16 3000 1560

17 5000 1470

18 5000 1670

19 5000 1310

20 5000 1410

21 5000 1570

22 8000 1520

23 8000 1590

Точки постановки индентора Нагрузка, мкН Значение нанотвердости, МПа

24 8000 1540

25 8000 1490

26 8000 1710

27 10000 1560

28 10000 1510

29 10000 1500

30 10000 1490

31 10000 1430

32 12000 1560

33 12000 1570

34 12000 1440

35 12000 1540

36 12000 1500

37 15000 1300

38 15000 1500

39 15000 1590

40 15000 1490

41 15000 1470

42 18000 1390

43 18000 1520