ООО «Центр сертификации», Москва, Россия

Е. П. Монахова, гл. специалист по коррозионной защите, канд. техн. наук, эл. почта: evmo444@ya.ru

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия

А. Г. Ракоч, профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты
металлов (МЗМ), докт. хим. наук, профессор, эл. почта: rakoch@mail.ru

Д. П. Катенда, аспирант кафедры МЗМ
К. М. Аль-Хабиб, студент кафедры МЗМ

АО «РИФАР», Гай, Россия

А. А. Лобач, директор по инновациям, канд. техн. наук

Проведен термодинамический расчет, позволяющий выявить наличие интерметаллидных фаз в силуминах АК12М2 и АК12пч. Было установлено, что для многокомпонентного сплава АК12М2 содержание фаз кристаллизационного происхождения и вторичных фаз, образующихся после кристаллизации, протекающей с разной скоростью, и старении значительно больше, чем в сплаве АК12пч. Термодинамический расчет с помощью программы JMatPro указал на большую вероятность того, что в изделиях из силумина АК12пч существуют только фазы кристаллизационного происхождения α-Al(Fe, Mn, Cr)Si и β-Al₅FeSi. Из силумина АК12М2 литьем под давлением по технологии АО «РИФАР» были получены радиаторы отопления. Согласно термодинамическому расчету, в изделиях существуют стабильные фазы кристаллизационного происхождения: α-Al(Fe, Mn, Cr)Si, β-Al₅FeSi, Al3Ti, γ-Al₇Cu₄Ni, Al₃Ni₂ и Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆, а также и метастабильные фазы, которые образуются при старении в обес кислороженном слабощелочном (pH 8,3) водном растворе при температуре 90 oC — максимальной температуре в системах отопления. Корректность вычислений при определении фаз кристаллизационного происхождения была подтверждена данными рентгеноспектрального микроанализа (РСМА). Метастабильные фазы вследствие их малых размеров не были обнаружены при помощи РСМА. Вместе с тем, согласно термодинамическому расчету, доля метастабильной фазы, в частности θ'-Al₂Cu, может достигать 1,58 % (мас.) приблизительно через 41 сут при 90 ^oC. Высокое содержание интерметаллидов в сплаве АК12М2 может приводить к различию коррозионной стойкости по сравнению с таковой у сплава АК12пч в слабощелочных водных растворах — основных теплоносителях в системах отопления. Последнее обусловлено тем, что большинство интерметаллидов являются катодами и могут в значительной степени увеличивать скорость коррозии алюминия.

1. Kaufman J. G., Rooy L. E. Aluminum alloy castings: properties, processes and applications. — Materials park : ASM International, 2004. — 321 р.
2. Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : Изд. дом МИСиС, 2005. — 376 с.
3. Белов Н. А., Савченко С. В., Белов В. Д. Атлас микроструктур промышленных силуминов. — М. : Изд. дом МИСиС, 2009. — 204 с.
4. ГОСТ 1583–93. Сплавы алюминиевые литейные. — Введ. 01.01.1997.
5. Murugarajan A., Raghunayagan P. The impact of pressure die casting process parameters on mechanical properties and its defects of A413 aluminium alloy // Metalurgija. 2019. Vol. 58. P. 55–58.
6. Lee E., Mishra B. Effect of solidification cooling rate on mechanical properties and microstructure of Al – Si – Mn – Mg alloy // Materials Transactions. 2017. Vol. 58. P. 1624–1627.
7. Capaccioli M. C. Terminale scambiatore di calore per impianto di riscaldamento ad acqua calda di uso civile : M. S. Thesis Alinea, Firenze, 2001.
8. Bean B., Olesen B. W., Woo Kim K. History of radiant heating & cooling systems - part 1 // ASHRAE Journal. 2010. Vol. 52. P. 40–47.
9. Rakoch A. G., Lobach A. A., Monakhova E. P., Begnarskii V. V. et al. Electrochemical and corrosion behavior of AK12M2 alloy in a model solution used in heating systems // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2022. Vol. 11, No. 3. P. 1115–1130.
10. Волкова О. В., Дуб А. В., Ракоч А. Г., Гладкова А. А. и др. Сравнение склонности к питтинговой коррозии отливок из экспериментальных сплавов Al6Ca, Al1Fe, Al6Ca1Fe и промышленного сплава АК12М2 // Коррозия и защита металлов. 2017. № 5. С. 75–81.
11. Белов Н. А., Наумова Е. А., Акопян Т. К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. — М. : ИД «Руда и Металлы», 2016. — 256 с.
12. Saunders N., Guo U. K. Z., Li X. et al. Using JMatPro to model materials properties and behavior // JOM. 2003. Vol. 55. P. 60–65.
13. Yiwen Jian P., Zishuai Yu, Zhaohui Liu, Yi Li, Rui Li. Simulation study of impacts of radiator selection on indoor thermal environment and energy consumption // Engineering Proceedings. 2016. Vol. 146. P. 466–472.
14. Dai S. et al. Design of new biomedical titanium alloy based on d-electron alloy design theory and JMatPro software // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013. Vol. 23, No. 10. P. 3027–3032.
15. Arif M. A. M. et al. Effects of Cu and Mg on thixoformability and mechanical properties of aluminium alloy 2014 // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2020. Vol. 30, No. 2. P. 275–287.
16. Yue C., Zheng B., Su M. et al. Effect of Cu/Mg ratio on the intermetallic compound and hot tearing susceptibility of Al – Cu – Mg alloys // International Journal of Metalcasting. 2023. Vol. 18. P. 417–430.
17. Kumar S., Cracroft J., Wagstaff R. B. Influence of liquid jet stirring and in-situ homogenization on the intermetallics formation during DC casting of a 6xxx Al alloy rolling ingot // Light Metals. 2020. P. 1013–1018.
18. Samat S. et al. Mechanical properties and microstructures of a modified Al – Si – Cu alloy prepared by thixoforming process for automotive connecting rods // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 10. P. 1086–1102.
19. Saunders N., Miodownik A. P. CALPHAD—Calculation of Phase Diagrams, Pergamon Materials Series. — Oxford : Elsevier Science, 1998. Vol. 1, ed. R.W. Cahn. — 479 p.
20. Belov N. A., Gusev A. Y., Eskin D. G. Evaluation of fivecomponent phase diagrams for the analysis of phase composition in Al – Si based alloys // Zeitschrift für Metallkunde. 1998. Vol. 89,
No. 9. P. 618–622.

21. Lee E., Mishra B. Effect of solidification cooling rate on mechanical properties and microstructure of Al – Si – Mn – Mg alloy // Materials Transactions. 2017. Vol. 58, No. 11. P. 1624–1627.