Особенности наследственного влияния структуры лигатур Al–La, Al‑Sc И Al‑Sr на структуру и свойства сплава системы Al‑Si–Mg

Представлены результаты сравнительных исследований модифицирующей способности La, Sc (группа РЗМ) и Sr (группа ЩЗМ) при обработке расплава состава АК9ч (сплав системы Al-Si-Mg). Элементы вводили в расплав лигатурами AlLa12, AlSc2, AlSr10 в одинаковом количестве – 0,25 мас.%. Оценивали влияние элементов на микроструктуру, механические свойства и электропроводность в литом состоянии. По значениям электропроводности оценивали однородность структуры по высоте опытных образцов в виде «Пластины». Модифицирование в разной степени способствовало увеличению механических свойств и электропроводности сплава АК9ч. Максимальный прирост предела прочности (на 60– 66 %) отмечен при модифицировании добавками Sr, но в меньшей степени повышаются твердость НВ и относительное удлинение сплава по сравнению с модифицированием La и Sc. Модификаторы из группы РЗМ (La и Sc) по-разному изменили морфологию основных фаз. При модифицировании La морфология кристаллов эвтектического кремния изменилась с пластинчатой на волокнистую. Модифицирование добавками Sc вызвало аналогичные изменения в морфологии эвтектического кремния и частичное модифицирование дендритов α-Al. Наибольший модифицирующий эффект на дендриты α-Al и кристаллы эвтектического кремния оказал стронций, относящийся к щелочноземельным металлам. Модифицирование повышает электропроводность сплава, что отражается изменениями в структуре. Максимальное увеличение электропроводности вызвало модифицирование сплава Sr. При этом электропроводность образцов практически не изменяется по высоте, что косвенно свидетельствует о повышении однородности микроструктуры.

1. Stojanovic, B.Application of aluminum and aluminum alloys in engineering / B. Stojanovic, М. Bukvic, I. Epler // Applied Engineering Letters. – 2018. – Vol. 3, no. 2.– Р. 52–62.

2. Nappi, C. The global aluminium industry 40 years from 1972 / C. Nappi // World Aluminium. – 2013. – 27 p.

3. Modern trends and challenges of development of global aluminum industry / M. N. Dudin [et al.] // Metalurgija. – 2017. – Vol. 56. – P. 255–258.

4. Djurdjević, M. B. Melt quality control at aluminum casting plants / M. B. Djurdjević, Z. Odanović, J. Pavlović‑Krstić // Metallurgical & Materials Engineering. – 2010. – Vol. 16. – P. 63–76.

5. Никитин, В. И. Наследственность в литых сплавах / В. И. Никитин, К. В. Никитин. – М.: Машиностроение‑1, 2005.

6. Никитин, К. В. Управление качеством литых изделий из алюминиевых сплавов на основе явления структурной наследственности / К. В. Никитин, В. И. Никитин, И. Ю. Тимошкин. – М.: Радуница, 2015.

7. Selyanin, I. F. Resource‑saving and environment‑saving production technologies of secondary aluminum alloys / I. F. Selyanin, V. B. Deev, A. V. Kukharenko // Russ. J. Non‑Ferr. Met. – 2015. – Vol. 56, iss. 3. – P. 272–276.

8. Fast cooling of aluminum alloys in casting with a gasifying core / V. B. Deev [et al.] // Steel in Translation. – 2014. – No. 44. – P. 253–254.

9. Никитин, В. И. О классификации модификаторов для получения литейных и деформируемых сплавов / В. И. Никитин, К. В. Никитин // Металлургия машиностроения. – 2020. – № 6. – С. 8–17.

10. McCartney, D. G. Grain refining of aluminium and its alloys using inoculants / D. G. McCartney // International Materials Reviews. – 1989. – Vol. 34, no. 5. – P. 247–260.

11. Murty, B. S. Grain refinement of aluminium and its alloys by heterogeneous nucleation and alloying / B. S. Murty, S.A. Kori, M. Chakraborty // International Materials Reviews. – 2002. – Vol. 47, no. 1. – P. 3–29.

12. Sigworth, G. K. The modification of Al–Si casting alloys: Important practical and theoretical aspects / G. K. Sigworth // Inter. J. Metalcast. – 2008. – Vol. 2, no. 2. – Р. 19–40.

13. Rathod, N. R. Effect of modifier and grain refiner on cast Al‑7Si aluminum alloy: a review / N. R. Rathod, J. V. Manghani // Inter. J. Emerging Trends in Engineering and Development. – 2012. – Vol. 5, no. 2. – Р. 574–581.

14. Faraji, M. Grain refinement and modification in hypoeutectic Al–Si alloys / M. Faraji, L. Katgerman // Foundry Trade Journal. – 2010. – Vol. 184. – P. 315–318.

15. Fang, Q. Porosity formation in modified and unmodified A356 alloy castings / Q. Fang, D. Granger // AFS Trans. – 1989. – No. 97. – P. 989–1000.

16. Safwan M.A. Al‑Qawabah. Different methods for grain refinement of materials / Safwan M.A. Al‑Qawabah, Adnan I. O. Zaid // International journal of scientific & engineering research. – 2016. – Vol. 7, iss. 7. – Р. 1133–1140.

17. Rana, R. S. Reviews on the influences of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of aluminum / R. S. Rana, Rajesh Purohit, S. Das // International journal of scientific and research publications. – 2012. – Vol. 2, iss. 6. – Р. 1–7.

18. The role of strontium in modifying aluminium‑silicon alloys / M. Timpel [et al.] // Acta Materialia. – 2012. – Vol. 60, iss. 9. – P. 3920–3928.

19. The effect of strontium on the mechanical properties of aluminum‑silicon alloy / A. I. Averkin [et al.] // Technical Physics Letters. – 2016. – Vol. 42, no. 2. – Р. 201–203.

20. Chandra Sekhar Rao, P. V. Influence of melt treatments on dry sliding wear behavior of hypereutectic Al‑15Si‑4Cu cast alloys / P. V. Chandra Sekhar Rao, A. Satya Devi, K. G. Basava Kumar // Jordan journal of mechanical and industrial engineering. – 2012. – Vol. 6, no. 1. – P. 55–61.

21. Makhlouf, M. On the mechanism of modification of the aluminum‑silicon eutectic by strontium: the role of nucleation / M. Makhlouf // International journal of metalcasting. – 2010. – No. 4. – P. 47–50.

22. Eutectic grains in unmodified and strontium‑modified hypoeutectic aluminum‑silicon alloys / S. D. McDonald [et al.] // Metallurgical and materials transactions A. – 2004. – Vol. 35, no. 6. – P. 1829–1837.

23. McDonald, S. D. Eutectic grain size and strontium concentration in hypoeutectic aluminium‑silicon alloys / S. D. McDonald, K. Nogita, A. K. Dahle // Journal of alloys and compounds. – 2006. – Vol. 422, iss. 1–2. – P. 184–191.

24. Nogita, K. Eutectic modification of Al‑Si alloys with rare earth metals / K. Nogita, S. D. McDonald, A. K. Dahle // Materials Transactions. – 2004. – Vol. 45, no. 2. – P. 323–326.

25. On the modication of hypereutectic Al‑Si alloys using rare earth / P. Xing [et al.] // Er.Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). – 2010. – Vol. 23, no. 5. – Р. 327–333.

26. Effect of rare earth metals on the microstructure of Al‑Si based alloys / S.A. Alkahtani [et al.] // Materials. – 2016. – Vol. 9, no. 45. – P. 1–13.

27. Ri, E. Kh. Effect of Al–Y–Ce–La master alloy on structure formation, liquation processes and properties of AK7ch silumine (AL9) / E. Kh. Ri, Kh. Ri, A. V. Goncharov // Proceedings of the ICMTMTE 2019. MATEC Web Conf. – 2019. – Vol. 298, no. 56. – P. 1–6.

28. Gopi, K. S. Effect of strontium modification and heat treatment on microstructure of Al‑319 alloy / K. S. Gopi // International journal on theoretical and applied research in mechanical engineering. – 2013. – Vol. 2, iss. 1. – P. 53–56.

29. Ламихов, Л. К. О модифицировании алюминия и сплава АЛ7 переходными металлами / Л. К. Ламихов, Г. В. Самсонов // Цветные металлы. – 1964. – № 1. – С. 24.

30. Влияние различных видов обработки на структуру, плотность и электропроводность деформируемых сплавов системы Al–Mg / К. В. Никитин [и др.] // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2017. – № 4. – С. 46–52.

31. Prukkanon, W. Modification of hypoeutectic Al–Si alloys with scandium / Wattanachai Prukkanon, Nakorn Srisukhumbowornchai, Chaowalit Limmaneevichitr // Journal of alloys and compounds. – 2009. – Vol. 477. – P. 454–460.

32. Kaiser, M. S. Effect of scandium on the cast Al–Si–Mg alloy / M. S. Kaiser, M. R. Basher, A. S. W. Kurny // Proceedings of the international conference on mechanical engineering: ICME09‑RT‑55. – Dhaka, 2009. – Р. 1–6.