Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

В. Г. Бабкин, профессор
Н. А. Терентьев, аспирант, эл. почта: fantasy114@ya.ru
Н. Е. Чубарова, студент

Рассмотрены особенности технологии производства армирующих лигатур системы Al – Ti (Zr) – C, Al – B – C и возможности их применения для упрочнения алюминия технической чистоты марки А6 и деформируемых сплавов марки АД31. В качестве металлической основы для получения лигатур использовали технический алюминий чистотой не менее 99,6 % (мас.), в котором при температуре 1000–1100 ^оС синтезировали термостабильные нано- и микроразмерные частицы TiC, ZrC, C₂Al₃B₄₈, практически нерастворимые при общепринятых температурах плавки и литья. С целью оценки влияния скорости кристаллизации на структуру армирующих лигатур заливку расплава осуществляли в стальную или медную водоохлаждаемую форму, а также в воду при получении гранулированной лигатуры. Исследованы химический и фазовый составы лигатур и микроструктура литых образцов. В структуре всех лигатур три фазы: алюминиевый твердый раствор (Al), нано- и микроразмерные частицы ZrC, TiC, C₂Al₃B₄₈, равномерно распределенные в металлической матрице, и алюминиды титана, циркония, бора игольчатой или пластинчатой морфологии. С применением разработанных армирующих лигатур получены новые композиционные сплавы на основе алюминия и деформируемого сплава системы Al – Mg – Si. Определено влияние состава, скорости охлаждения и интервала кристаллизации сплавов на микроструктуру и физико-механические свойства композиционного материала. При повышении скорости охлаждения сплавов с 10 до 100 ^оС/с происходит измельчение структурных составляющих лигатуры в 5–10 раз. По данным термического анализа интервал кристаллизации сплавов убывает в ряду: (Al – Ti – C) → (Al – B – C) → (Al – Zr – C), в такой же последовательности уменьшается размер зерна и повышается прочность сплава.

1. Захаров В. В. Легирование алюминиевых сплавов переходными металлами // Технология легких сплавов. 2011. № 1. С. 22–28.
2. Kniplung K., Dunand D., Seidman D. Precipitation evolution in Al – Zr and Al – Zr – Ti alloys during isothermal aging at 375–425 ^oC // Acta Materialia. 2008. Vol. 56. P. 114–127.
3. Taylor A., Zhang M.-X. Understanding the co-poisoning effect of Zr and Ti on the grain refinement of cast aluminum alloys // Metallurgical and Material Transaction A. 2010. Vol. 41A. p. 3412.
4. Елагин В. И. Пути развития высокопрочных и жаропрочных конструкционных алюминиевых сплавов в XXI столетии // Металловедение и термическая обработка. 2007. № 9. C. 3–11.
5. Косников Г. А., Баранов В. А., Петрович С. Ю. Литейные наноструктурные композиционные алюмоматричные сплавы // Литейное производство. 2012. № 2. C. 4–9.
6. Курганова Ю. А., Чернышова Т. А., Кобелева Л. И., Курганов С. В. Эксплуатационные характеристики алюмоматричных дисперсно-упрочненных композиционных материалов и перспективы их использования на современном рынке конструкционных материалов // Металлы. 2011. № 4. C. 71–75.
7. Бабкин В. Г., Терентьев Н. А., Черепанов А. И. Алюмоматричные композиционные сплавы электротехнического назначения, упрочненные нано- и микроразмерными эндогенными фазами // Металлы. 2014. № 5. C. 87–93.
8. Kocherginsky D. M., Reddy R. G. In situ processing of Al/SiC composite // Proc. symp. «In situ reactions for synthesis of composites, ceramics, and intermetallics». — Las Vegas, 1995. P. 159–167.
9. Babkin V. G., Terent’ev N. A., Cherepanov A. I. Aluminum-matrix electrotechnical composite alloys hardened by endogenous nano- and microphases // Russian Metallurgy (Metally). 2014. No. 9. P. 756–761.
10. Unlu B. S. Investigation of tribological and mechanical properties of Al₂O₃, SiC reinforced Al composites manufactured by casting or P/M method // Mater. Des. 2008. No. 29. P. 2002–2008.
11. Пат. 2516679 РФ. Литой композиционный материал на основе алюминия и способ его получения / Бабкин В. Г., Черепанов А. И., Терентьев Н. А. ; опубл. 20.05.2014.
12. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 2003–01–01.
13. Эллиот Р. П. Структуры двойных сплавов : справочник. Т. I / пер. с англ. — М. : Металлургия, 1970. — 456 с.
14. Макаров Г. С. Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием для прессования. Основы производства. — М. : Интермет Инжиниринг, 2011. — 528 с.