- Код статьи
- S30346215S0015323025030075-1
- DOI
- 10.7868/S3034621525030075
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 126 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 305-315
- Аннотация
- Представлены результаты исследования микроструктуры сплавов Al-20.1Si-0.2Fe и Al-21.3Si-0.8Mg-0.5Fe-0.3Mn-0.6Ni-1.4Cu (значения концентрации у элементов даны в мас.%), полученных методом сверхбыстрой закалки из расплава. Показано, что фольга имеет двухслойную микроструктуру, которая формируется в результате изменения условий затвердевания. Обнаружена ликвация кремния по толщине фольги, приводящая к пониженной концентрации кремния в слое фольги, прилегающем к кристаллизатору, и его выделению на границе слоев. Предложен механизм формирования слоистой микроструктуры на основе локально-неравновесной теории кристаллизации. Проведен расчет неравновесного коэффициента распределения при высокоскоростном затвердевании с учетом зависимости объемной и поверхностной скорости диффузии кремния в расплаве Al-Si от концентрации Si. Показано удовлетворительное соотношение результатов расчета и экспериментальных данных. Дано объяснение куполообразной формы границы слоев с различной микроструктурой, основанное на анализе морфологии поверхности фольги, прилегающей к кристаллизатору.
- Ключевые слова
- заэвтектические сплавы Al-Si легирование Mg Mn Fe Ni и Cu высокоскоростное затвердевание микроструктура зеренная структура
- Дата публикации
- 19.02.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 9
Библиография
- 1. Haizhi Y. An Overview of the Development of Al-Si-Alloy Based Material for Engine Applications // J. Mater. Eng. Perf. 2003. V. 12. No. 3. P. 288-297.
- 2. Попова М.В., Прудников А.Н., Долгова С.В., Малюх М.А. Перспективные алюминиевые сплавы для авиационной и космической техники // Вестник Сибирского государственного индустриального ун-та. 2017. № 3(21). C. 18-23.
- 3. Стеценко В.Ю., Радько С.Л., Харьков С.A., Ли Д.Х., Чой К.-Й. Повышение эффективности охлаждения отливок из силуминов при литье закалочным затвердеванием // Литье и металлургия. 2006. № 2-1. C. 127-128.
- 4. Xu Y., Deng Y., Casari D., Mathiesen R.H., Liu X., Li Y. Growth kinetics of primary Si particles in hypereutectic Al-Si alloys under the influence of P inoculation // Exp. Model. J. Alloys Compounds. 2021. V. 854. P. 155323-155333.
- 5. Liang S.S., Wen S.P., Xu J., Wu X.L., Gao K.Y., Huang H., Nie Z.R. The influence of Sc-Si clusters on aging hardening behavior of dilute Al-Sc-(Zr)-(Si) alloy // J. Alloys Compounds. 2020. V. 842. P. 155826.
- 6. Барковa Р.Ю., Просвиряковa А.С., Хомутовa М.Г., Поздняковa А.В. Влияние содержания Zr и Er на структуру и свойства сплава Al-5Si-1.3Cu-0.5Mg // ФММ. 2021. Т. 122. № 6. С. 658-664.
- 7. Петрова А.Н., Кленов А.И., Бродова И.Г., Распосиенко Д.Ю., Пильщиков А.А., Орлова Н.Ю. Влияние технологических факторов на структуру и свойства Al-Cu-Mg-Si-сплава, полученного селективным лазерным сплавлением // ФММ. 2023. Т. 124. № 10. С. 961-970.
- 8. Бродоваa И.Г., Чикова О.А., Петрова А.Н., Меркушев А.Г. Cтруктурообразование и свойства эвтектического силумина, полученного селективным лазерным сплавлением // ФММ. 2019. Т. 120. № 11. С. 1204-1209.
- 9. Matsuura K., Kudoh M., Kinoshita H., Takahashi H. Precipitation of Si particles in a super-rapidly solidified Al-Si hypereutectic alloy // Mater. Chem. Phys. 2003. V. 81. No. 2-3. P. 393-395.
- 10. Cai Z., Zhang C., Wang R., Peng C., Wang K.Q.N. Effect of solidification rate on the coarsening behavior of precipitate in rapidly solidified Al-Si alloy // Progress in Natural Science: Materials International. 2016. V. 26. No. 4. P. 391-397.
- 11. Kimura T., Nakamoto T., Mizuno M., Araki H. Effect of silicon content on densification, mechanical and thermal properties of Al-xSi binary alloys fabricated using selective laser melting // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 682. P. 593-602.
- 12. Shimanski V.I., Evdokimovs A.I., Cherenda N.N., Astashinski V.M., Petrikova E.A. Structure and phase composition of hypereutectic silumin allou Al-20Si after compression plasma flows impact // J. Belarusian State University Phys. 2021. V. 2. P. 25-33.
- 13. Xu C.L., Wang H.Y., Qiu F., Yang Y.F., Jiang Q.C. Cooling rate and microstructure of rapidly solidified Al-20 wt.% Si alloy // Mater. Sci. Eng. 2006. V. A417. P. 275-280.
- 14. Uzun O., Karaaslan T., Gogebakan M., Keskin M. Hardness and microstructural characteristics of rapidly solidified Al-8-16 wt.%Si alloys // J. Alloys Compounds. 2004. V. 376. P. 149-157.
- 15. Li Y., Jiang T., Wei B., Xu B., Xu G., Wang Z. Microcharacterization and mechanical performance of an Al-50Si alloy prepared using the sub-rapid solidification technique // Mater. Letters. 2020. V. 263. P. 127287.
- 16. Шепелевич В.Г., Гусакова О.В., Александров В.И., Стародумов И.О. Фазовый состав заэвтектического силумина при высокоскоростном затвердевании // Журнал Белорусского государственного ун-та. Физика. 2019. № 2. С. 96-104.
- 17. Gusakova O., Shepelevich V., Alexandrov D.V., and Starodumov I.O. Formation of the microstructure of rapidly solidified hypoeutectic Al-Si alloy // Eur. Phys. J. Special Topics. 2020. V. 229. P. 417-425.
- 18. Gusakova O. Chemically partitionless crystallization in near-eutectic rapidly solidified Al-12.6Si-0.8Mg-0.4Mn-0.7Fe-0.9Ni-1.8Cu alloy // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2023. V. 232(8). P. 1281-1291.
- 19. Гусакова О.В., Гусакова С.В., Шепелевич В.Г. Влияние скорости охлаждения расплава на микроструктуру сплава Al-Si легированного Mg, Mn, Fe, Ni и Сu // ФММ. 2022. Т. 123. № 5. С. 533-540.
- 20. Калиниченко A.С., Кривошеев Ю.К. Определение глубины переохлаждения расплава и характера структурообразования при закалке из жидкого состояния // Литье и металлургия. 2001. Т. 3. С. 60-65.
- 21. Соболев С.Л. Процессы переноса и бегущие волны в локально-неравновесных системах // Успехи физ. наук. 1991. Т. 161. № 3. С. 5-29.
- 22. Sobolev S.L. Effects of Solute Diffusion on Rapid Solidification of Alloys // Phys. Stat. Sol. (a). 1996. V. 156. P. 293-303.
- 23. Sobolev S.L. Diffusion-stress coupling in liquid phase during rapid solidification of binary mixtures // Phys. Letters A. 2014. V. 378 (5-6). P. 475-479.
- 24. Галенко П.К. Модель высокоскоростного затвердевания как проблема неравновесных фазовых переходов // Вестник Удмуртского ун-та Физика. 2005. Т. 4. С. 61-94.
- 25. Галенко П.К., Херлах Д.М. Бездиффузионный рост кристаллической структуры при высокоскоростном затвердевании эвтектической бинарной системы // Вестник Удмуртского ун-та Физика. 2006. Т. 4. С. 77-92.
- 26. Марширов В.В., Марширова Л.Е. Численное моделирование затвердевания сплавов при интенсивном сопряженном теплообмене // Сибирский журнал индустриальной математики. 2013. Т. XVI. № 4. С. 56-63.
- 27. Wei P.S., Yeh F.B. Graduate Heat Transfer Coefficient in Rapid Solidification of a Liquid Layer on a Substrate // J. Heat Transfer. 2000. V. 122. P. 793-900.
- 28. Qin J., Li X., Wang J., Pan S. The self-diffusion coefficients of liquid binary M-Si (M=Al, Fe, Mg and Au) alloy systems by first principles molecular dynamics simulation // AIP Advances. 2019. V. 9. P. 035328.
- 29. Белов Н.А., Савченко С.В., Хван А.В. Фазовый состав и структура силуминов. Справочное издание. М.: МИСИС, 2007. 283 с.
- 30. Цветкова Е.М., Филонов М.Р., Аникин Ю.А., Язвицкий М.Ю., Шумаков А.Н. Исследование рельефа контактной и свободной поверхностей аморфных и нанокристаллических лент, полученных закалкой из расплава на вращающемся барабане-холодильнике // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2011. № 9. С. 28-32.
