Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №9 →  Назад

Материаловедение
Название Особенности фазового состава и микроструктуры сплавов системы Al – Ca – Zn – Mg
DOI 10.17580/tsm.2017.09.11
Автор Дорошенко В. В., Наумова Е. А., Базлова Т. А., Самошина М. Е.
Информация об авторе

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия.

В. В. Дорошенко, инженер кафедры «Обработка металлов давлением»
Е. А. Наумова, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», эл. почта: jan73@mail.ru
Т. А. Базлова, доцент кафедры «Литейные технологии и художественная обработка материалов»
М. Е. Самошина, старший научный сотрудник кафедры «Обработка металлов давлением»

Реферат

Исследованы фазовый состав и структура сплавов тройных систем Al – Ca – Mg, Al – Ca – Zn и четверной системы Al – Ca – Zn – Mg. Экспериментальные сплавы, содержащие 2,5 % Mg, 4–10 % Ca и 1–12 % Zn, плавили в индукционной печи фирмы РЭЛТЕК. Использовали алюминий А99. Металлический кальций вводили в алюминиевой фольге четырьмя порциями при температуре алюминиевого расплава ~780 оС. При температуре расплава 730–740 оС вводили цинк и магний в виде двух порций, завернутых в алюминиевую фольгу. Разливку металла производили в стальную форму при температуре 710–720 оС, получая плоские отливки размерами 15×30×180 мм. Микроструктуру образцов изучали на оптическом микроскопе Olympus GX51 и сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega 3. Для расчета фазового состава системы Al – Ca – Mg – Zn использовали программу Thermo-Calc. С помощью расчетных и экспериментальных методов построены фрагменты фазовых диаграмм Al – Ca – Mg, Al – Ca – Zn и Al – Ca – Zn – Mg в области, богатой алюминием: проекции поверхностей ликвидус и солидус системы Al – Ca – Zn – Mg, а также политермические разрезы при 2,5 % Mg и переменном содержании кальция и цинка. Расчетные и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой. Доэвтектические сплавы состоят из дендритов (Al) и эвтектики (Al) + Al4Ca. Добавки магния и цинка заметно снижают концентрацию кальция, при которой появляются первичные кристаллы фазы Al4Ca. Структура эвтектики в тройных сплавах системы Al – Ca – Mg значительно грубее, чем в сплавах системы Al – Ca, а структура эвтектики тройных сплавов Al – Ca – Zn грубее, чем в сплавах Al – Ca, но тоньше, чем в сплавах системы Al – Ca – Mg. С помощью микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) установлено, что магний при его содержании в сплаве 2,5 % не растворяется в фазе Al4Ca, а цинк в ней растворяется. При увеличении содержания в сплавах цинка увеличивается доля первичных кристаллов. Согласно данным МРСА, процентное содержание цинка в первичных кристаллах меняется в зависимости от содержания его в сплаве от 5,5 % (Al – 10 Ca – 1 Zn – 2,5 Mg) до 23 % (Al – 10 Ca – 8 Zn – 2,5 Mg). Чем больше цинка в первичных кристаллах, тем они выглядят более фрагментированными.

Работа проведена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для ведущих научных школ, НШ-9899.2016.8 (расчетная часть) и задания № 11.2072.2017/4.6 (экспериментальная часть).

Ключевые слова Диаграмма Al – Ca – Zn – Mg, фазовый состав, структура, ликвидус, солидус, политермический разрез, термический анализ
Библиографический список

1. Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 376 с.
2. Белов Н. А., Наумова Е. А., Акопян Т. К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. — М. : Руда и металлы, 2016. — 250 с.
3. Наумова Е. А., Белов Н. А., Базлова Т. А. Влияние термообработки на структуру и упрочнение литейного алюминиевого эвтектического сплава Al9Zn4Ca3Mg // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 5. С. 30–36.
4. Belov N., Naumova E., Akopyan T. Eutectic alloys based on the Al – Zn – Mg – Ca system: microstructure, phase composition and hardening // Materials Science and Technology. Published online: 26 Sep. 2016. P. 1–11.
5. Thermo-Calc Software. URL : www.thermocalc.com
6. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
7. Ternary alloys: a comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams / ed. G. Petzow, G. Effenberg. — Weinheim : Wiley-VCH, 1990. — 647 p.
8. Janz A., Gröbner J., Cao H., Zhu J., Chang Y. A., Schmid-Fetzer R. Thermodynamic modeling of the Mg – Al – Ca system // Acta Materialia. 2009. No. 2. P. 682–694.
9. Aljarrah M., Medraj M., Wanga X., Essadiqi E., Muntasar A., Denes G. Experimental investigation of the Mg – Al – Ca system // Journal of Alloys and Compounds. 2007. Vol. 436. P. 131–141.
10. Ильенко B. M. Сверхпластичность эвтектических сплавов на основе системы алюминий – кальций и разработка материалов для сверхпластической формовки : дис. … канд. техн. наук. — М., 1985.
11. Pat. 1580281 GB. Superplastic aluminium alloy products and method of preparation / D. M. Moore, L. R. Morris ; fil. 31.03.1977 ; publ. 29.03.1978.
12. Kono N., Tsuchida Y., Muromachi S., Watanabe H. Study of the Al – Ca – Zn ternary phase diagram // Light Metals. 1985. Vol. 35. P. 574–580.

Полный текст статьи Получить
Назад