Влияние комплексного модифицирования на кристаллизацию сложнолегированного заэвтектического силумина

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние комплексного модифицирования на кристаллизацию сложнолегированного заэвтектического силумина системы Al-Si-Cu-Mg-Ni-Mn. На основе анализа литературных источников и результатов проведенных экспериментальных исследований определен фазовый состав изучаемого сплава. Исследовался процесс кристаллизации сложнолегированного заэвтектического силумина и определены стадии данного процесса. Изучалось влияние компонентов комплексных модифицирующих составов на температуры ликвидуса и солидуса сплава и температуры кристаллизации основных его структурных составляющих.

Об авторах

И. А. Петров

ФГБОУ ВО Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: petrovia2@mai.ru
Россия, Москва

А. П. Ряховский

ФГБОУ ВО Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: petrovia2@mai.ru
Россия, Москва

П. Ю. Предко

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Email: petrovia2@mai.ru
Россия, Москва

Д. И. Майоров

ФГБОУ ВО Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет); ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Email: petrovia2@mai.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Шадаев, Д.А. Влияние особенностей технологии плавления на состав и морфологию фаз заэвтектических силуминов / Д.А. Шадаев, П.Ю. Предко, Т.И. Лебедева, В.Ю. Конкевич, А.О. Кузнецов, Д.А. Гневашев, А.С. Борноволоков, А.В. Потехин // Технология легких сплавов. 2015. №2. С.105—111. – (Shadaev, D.А. Vliyanie osobennostey technologii plavleniya na sostav i morfologiu faz zaevtecticheskikh siluminov / D.А. Shadaev, P.Yu. Predko, Т.I. Lebedev, V.Yu. Konkevich, А.О. Kuznetsov, D.А. Gnevashev, А.S. Bornovolokov, А.V. Potekhin // Tekhnologiya legkikh splavov. 2015. №2. S.105—111.)
  2. Бочвар, С.Г. Новая технология получения материалов с низким коэффициентом линейного расширения как развитие принципа достаточности / С.Г. Бочвар, П.Ю. Предко, В.Ю. Конкевич, Д.А. Гневашев // Технология легких сплавов. 2020. №1. С.55—61. – (Bochvar, S.G. Novaya tekhnologiya polucheniya materialov s nizkim koeffitsiyentom lineynogo rasshireniya kak razvitiye printsipa dostatochnosti / S.G. Bochvar, P.YU. Predko, V.YU. Konkevich, D.A. Gnevashev // Tekhnologiya legkikh splavov. 2020. №1. S.55—61.)
  3. Chen, F. Effect of thermal exposure on mechanical properties of Al-Si-Cu-Ni-Mg aluminum alloy / Chen F., Liu C., Zuo L., Wu Z., He Y., Dong K., Li G., He W. // Crystals. 2023. V.13(2). P.236. https://doi.org/10.3390/cryst13020236.
  4. Shlyaptseva, A.D. Complex structure modification and improvement of properties of aluminium casting alloys with various silicon content / A.D. Shlyaptseva, I.A. Petrov, A.P. Ryakhovsky, E.V. Medvedeva, V.V. Tcherdyntsev // Metals. 2021. V.11(12). P.1946.
  5. Кузнецов, А.О. Модифицирование силуминов — разные подходы для одной системы легирования / А.О. Кузнецов, Д.А. Шадаев, В.Ю. Конкевич, С.Г. Бочвар, Т.М. Кунявская // Технология легких сплавов. 2014. №4. С.75—81. – (Kuznetsov, A.O. Modifitsirovaniye siluminov — raznyye podkhody dlya odnoy sistemy legirovaniya / A.O. Kuznetsov, D.A. Shadayev, V.YU. Konkevich, S.G. Bochvar, T.M. Kunyavskaya // Tekhnologiya legkikh splavov. 2014. №4. S.75—81.)
  6. Petrov, I.A. Effect of REE on the solidification of hypereutectic silumin / I.A. Petrov, D.V. Berezhnoi // Russian Metallurgy (Metally). 2023. №9. P.1233—1241.
  7. Liu, Q.Y. Modification of aluminum-silicon alloys with sodium / Liu Q.Y., Li Q.C., Liu Q.F. // Acta Metall. Mater. 1991. V.39. P.2497—2502.
  8. Moniri, S. Chemical modification of degenerate eutectics : A review of recent advances and current issues / S. Moniri, A.J. Shahani // J. Mater. Res. 2019. V.34. P.20—34.
  9. Petrov, I.A. Effect of rubidium on solidification parameters, structure and operational characteristics of eutectic Al-Si alloy / I.A. Petrov, A.D. Shlyaptseva, A.P. Ryakhovsky, E.V. Medvedeva, V.V. Tcherdyntsev // Metals. 2023. V.13. P.1398. https://doi.org/10.3390/met13081398.
  10. Dahle, A.K. Eutectic modification and microstructure development in Al-Si alloys / A.K. Dahle, K. Nogita, S.D. McDonald, C. Dinnis, L. Lu // Mater. Sci. Eng. A. 2005. V.413—414. P.243—248.
  11. Fracchia, E. Effect of alloying elements on the Sr modification of Al-Si cast alloys / E. Fracchia, F.S. Gobber, M. Rosso // Metals. 2021. V.11. P.342.
  12. Knuutinen, A. Modification of Al-Si alloys with Ba, Ca, Y and Yb / A. Knuutinen, K. Nogita, S.D. McDonald, A.K. Dahle // J. Light Met. 2001. V.1. P.229—240.
  13. Rao, J. Modification of eutectic Si and the microstructure in an Al-7Si alloy with barium addition / Rao J., Zhang J., Liu R., Zheng J., Yin D. // Mater. Sci. Eng. A. 2018. V.728. P.72—79.
  14. Sreeja Kumari, S.S. Structure and properties of calcium and strontium treated Al-7Si-0,3Mg alloy : A comparison / S.S. Sreeja Kumari, R.M. Pillai, B.C. Pai // J. Alloys Compd. 2008. V.460. P.472—477.
  15. Li, B. Effects of yttrium and heat treatment on the microstructure and tensile properties of Al-7,5Si-0,5Mg alloy / Li B., Wang H., Jie J., Wei Z. // Mater. Design. 2011. V.32. P.1617—1622.
  16. Tsai, Y.C. Effect of trace La addition on the microstructures and mechanical properties of A356 (Al-7Si-0,35Mg) aluminum alloys / Tsai Y.C., Chou C.Y., Lee S.L., Lin C.K., Lin J.C., Lim S.W. // J. Alloys Compd. 2009. V.487. P.157—162.
  17. Tsai, Y.C. Effect of trace Ce addition on the microstructures and mechanical properties of A356 (Al-7Si-0,35Mg) aluminum alloys / Tsai Y.C., Lee S.L., Lin C.K. // J. Chin. Inst. Eng. 2011. V.34. P.609—616.
  18. Qiu, H. Effect of samarium (Sm) addition on the microstructures and mechanical properties of Al-7Si-0,7Mg alloys / Qiu H., Yan H., Hu Z. // J. Alloys Compd. 2013. V.567. P.77—81.
  19. Li, J.H. Modification of eutectic Si in Al-Si alloys with Eu addition / Li J.H., Wang X.D., T.H. Ludwig, Y. Tsunekawa, L. Arnberg, Jiang J.Z., P. Schumacher // Acta Materialia. 2015. V.84. P.153—163.
  20. Wang, Q. Effects of holmium additions on microstructure and properties of A356 aluminum alloys / Wang Q., Shi Z., Li H., Lin Y., Li N., Gong T., Zhang R., Liu H. // Metals. 2018. №8. P.849.
  21. Shi, Z.M. Effects of erbium modification on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloys / Shi Z.M., Wang Q., Zhao G., Zhang R.Y. // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V.626. P.102—107.
  22. Nogita, K. Eutectic modification of Al-Si alloys with rare earth metals / K. Nogita, S.D. McDonald, A.K. Dahle // Mater. Trans. 2004. V.45. P.323—326.
  23. Li, J.H. Refinement of eutectic Si phase in Al-5Si alloys with Yb additions / J.H. Li, S. Suetsugu, Y. Tsunekawa, P. Schumacher // Metal. Mater. Trans. A. 2012. V.44. P.669— 681.
  24. Edwards, J.D. The new aluminum-silicon alloys — an important process of “modification” and the remarkable improvement in properties it brings about / J.D. Edwards, R.S. Archer // Chem. Met. Eng. 1924. V.31. P.504—508.
  25. Day, M.G. The microstructure and crystallography of aluminium silicon eutectic alloys / M.G. Day, A. Hellawell // Proc. Royal Soc. A. Math. Phys. Eng. Sci. 1968. V.305. P.473—491.
  26. Lu, S. The mechanism of silicon modification in aluminum-silicon alloys : Impurity induced twinning / S. Lu, A. Hellawell // Metal. Trans. A. 1987. V.18. P.1721—1733.
  27. Строганов, Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием / Г.Б. Строганов, В.А. Ротенберг, Г.Б. Гершман. — М. : Металлургия, 1977. 272 с. – (Stroganov, G.B. Splavy alyuminiya s kremniyem / G.B. Stroganov, V.A. Rotenberg, G.B. Gershman. — M. : Metallurgiya, 1977. 272 s.)
  28. Белов, Н.А. Поршневые силумины / Н.А. Белов, В.Д. Белов, С.В. Савченко [и др.] ; под общ. ред. Н.А. Белова. — М. : Изд. Дом «Руда и Металлы», 2011. 248 с. – (Belov, N.A. Porshnevyye siluminy / N.A. Belov, V.D. Belov, S.V. Savchenko [i dr.] ; pod obshch. red. N.A. Belova. — M. : Izd. Dom «Ruda i Metally», 2011. 248 s.)
  29. Qinglin, Li. Effect of rare earth cerium addition on the microstructure and tensile properties of hypereutectic Al-20%Si alloy / Qinglin Li, Tiandong Xia, Yefeng Lan, Wenjun Zhao, Lu Fan, Pengfei Li // J. Alloys Comp. 2013. V.562. P.25—32.
  30. Qinglin, Li. Effect of yttrium addition on the microstructures and mechanical properties of hypereutectic Al-20Si alloy / Qinglin Li, Tiandong Xia, Yefeng Lan, Wenjun Zhao, Lu Fan, Pengfei Li // Mater. Sci. Eng. A. 2018. V.722. P.47—57.
  31. Shi, W.X. Effect of Nd on microstructure and wear resistance of hypereutectic Al-20%Si alloy / W.X. Shi, B. Gao, G.F. Tu, S.W. Li // J. Alloys Comp. 2010. V.508. P.480—485.
  32. Qinglin, Li. Effects of rare earth Er addition on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-20%Si alloy / Qinglin Li, Tiandong Xia, Yefeng Lan, Pengfei Li, Lu Fan // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V.588. P.97—102.
  33. Qinglin, Li. Mechanical properties and microstructural evolution of Yb-modified Al-20%Si alloy / Qinglin Li, Jinbao Li, Binqiang Li, Yuqian Zhu, Dexue Liu, Yefeng Lan, Shu Wang // J. Mater. Eng. Perform. 2018. V.27(7). Art.3499.
  34. Qinglin, Li. Effect of samarium (Sm) addition on the microstructure and tensile properties of Al-20%Si casting alloy / Qinglin Li, Jinbao Li, Binqiang Li, Yefeng Lan, Tiandong Xia // Intern. J. Metalcasting. 2018. V.12. Is.3. P.554—564.
  35. Hongkun, Yi. Morphologies of Si phase and La-rich phase in as-cast hypereutectic Al-Si-xLa alloys / Hongkun Yi, Di Zhang // Mater. Letters. 2003. V.57. Is.16—17. P.2523—2529.
  36. Mao, F. Different influences of rare earth Eu addition on primary Si refinement in hypereutectic Al-Si alloys with varied purity / Mao F., Wei S., Ou L., Zhang C., Chen C., Wang X., Cao Z. // Materials. 2019. V.12(21). P.3505.
  37. Петров, И.А. Исследование влияния некоторых редкоземельных элементов на структуру и свойства силумина заэвтектического типа / И.А. Петров, А.П. Ряховский, А.Д. Шляпцева, Р.С. Федорцов, Д.И. Майоров // Технология легких сплавов. 2023. №2. С.11—19. – (Petrov, I.A. Issledovaniye vliyaniya nekotorykh redkozemel’nykh elementov na strukturu i svoystva silumina zaevtekticheskogo tipa / I.A. Petrov, A.P. Ryakhovskiy, A.D. Shlyaptseva, R.S. Fedortsov, D.I. Mayorov // Tekhnologiya legkikh splavov. 2023. №2. S.11—19.)
  38. Шляпцева, А.Д. Влияние различных титансодержащих добавок на эффективность модифицирования эвтектического сплава системы алюминий-кремний / А.Д. Шляпцева, И.А. Петров, А.П. Ряховский // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2023. Т.29. №5. С.47—56. – (Shlyaptseva, A.D. Vliyaniye razlichnykh titansoderzhashchikh dobavok na effektivnost’ modifitsirovaniya evtekticheskogo splava sistemy alyuminiy-kremniy / A.D. Shlyaptseva, I.A. Petrov, A.P. Ryakhovskiy // Izv. vuzov. Tsv. metallurgiya. 2023. T.29. №5. S.47—56.)
  39. Котенков, П.В. Оценка модифицирующей способности опытных лигатур Al-Sc-Zr, Al-Sc-Ti, Al-Ti-Zr / П.В. Котенков, Э.А. Попова, Э.А. Пастухов // Расплавы. 2014. №4. С.21—27. – (Kotenkov, P.V. Otsenka modifitsiruyushchey sposobnosti opytnykh ligatur Al-Sc-Zr, Al-Sc-Ti, Al-Ti-Zr / P.V. Kotenkov, E.A. Popova, E.A. Pastukhov // Rasplavy. 2014. №4. S.21—27.)
  40. Patakham, U. Modification mechanism of eutectic silicon in Al-6Si-0,3Mg alloy with scandium / U. Patakham, J. Kajornchaiyakul, C. Limmaneevichitr // J. Alloys Comp. 2013. V.575. P.273—281.
  41. Yuna, Wu. Development of high performance near eutectic Al-Si-Mg alloy profile by micro alloying with Ti / Yuna Wu, Jianfeng Zhang, Hengcheng Liao, Gaiye Li, Yuping Wu // J. Alloys Comp. 2016. V.660. P.141—147.
  42. Nowak, M. Grain refinement of Al-Si alloys by Nb-B inoculation. Pt.I. Concept development and effect on binary alloys / M. Nowak, L. Bolzoni, N. Hari Babu // Mater. Design (1980—2015). 2015. V.66. Pt.A. P.366—375.
  43. Напалков, В.И. Модифицирование алюминиевых сплавов : монография / В.И. Напалков, С.В. Махов, А.В. Поздняков ; под ред. д-ра техн. наук В.И. Напалкова. — М. : Изд. Дом МИСиС, 2017. 348 с. – (Napalkov, V.I. Modifitsirovaniye alyuminiyevykh splavov : monografiya / V.I. Napalkov, S.V. Makhov, A.V. Pozdnyakov ; pod red. d-ra tekhn. nauk V.I. Napalkova. — M. : Izd. Dom MISiS, 2017. 348 s.)
  44. Шляпцева, А.Д. Комплексное модифицирование промышленных силуминов / А.Д. Шляпцева, И.А. Петров, А.П. Ряховский // Теория и технология металлургического производства. 2021. Т.36. №1. С.4—10. – (Shlyaptseva, A.D. Kompleksnoye modifitsirovaniye promyshlennykh siluminov / A.D. Shlyaptseva, I.A. Petrov, A.P. Ryakhovskiy // Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. 2021. T.36. №1. S.4—10.)
  45. Белов, Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов : монография / Н.А. Белов. — М. : Изд. Дом МИСиС, 2010. 511 с. – (Belov, N.A. Fazovyy sostav promyshlennykh i perspektivnykh alyuminiyevykh splavov : monografiya / N.A. Belov. — M. : Izd. Dom MISiS, 2010. 511 s.)
  46. Пат. РФ 2623966. МПК C1. Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов / Бобрышев Б.Л., Моисеев В.С., Ряховский А.П., Петров И.А., Шляпцева А.Д. [и др.] ; опубл. 29.06.2017. Бюл. №19. – (Pat. RF 2623966. MPK C1. Sposob modifitsirovaniya alyuminiyevo-kremniyevykh splavov / Bobryshev B.L., Moiseyev V.S., Ryakhovskiy A.P., Petrov I.A., Shlyaptseva A.D. [ i dr.] ; opubl. 29.06.2017. Byul. №19.)
  47. Пат. РФ 2743945. МПК C1. Способ модифицирования алюминиево-кремниевых сплавов / Шляпцева А.Д., Петров И.А., Ряховский А.П. и др. ; опубл. 01.03.2021. Бюл. №7. – (Pat. RF 2743945. MPK C1. Sposob modifitsirovaniya alyuminiyevo-kremniyevykh splavov / Shlyaptseva A.D., Petrov I.A., Ryakhovskiy A.P. i dr. ; opubl. 01.03.2021. Byul. №7.)
  48. Abdelaziz, M.H. Effect of additives on the microstructure and tensile properties of Al-Si alloys / M.H. Abdelaziz, A.M. Samuel, H.W. Doty, S. Valtierra, F.H. Samuel // J. Mater. Res. Techn. 2019. V.8 Is.2. P.2255–2268.
  49. Волочко, А.Т. Модифицирование эвтектических и первичных частиц кремния в силуминах. Перспективы развития / А.Т. Волочко // Литье и металлургия. 2015. №4. С.38—45. – (Volochko, A.T. Modifitsirovaniye evtekticheskikh i pervichnykh chastits kremniya v siluminakh. Perspektivy razvitiya / A.T. Volochko // Lit’ye i metallurgiya. 2015. №4. S.38—45.)
  50. Belov, N.A. Constituent phase diagrams of the Al-Cu-Fe-Mg-Ni-Si system and their application to the analysis of aluminium piston alloys / N.A. Belov, D.G. Eskin, N.N. Avxentieva // Acta Materialia. 2005. V.53. Is.17. P.4709—4722.
  51. Мондольфо, Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Л.Ф. Мондольфо ; пер с англ. — М. : Металлургия, 1979. 640 с. – (Mondol’fo, L.F. Struktura i svoystva alyuminiyevykh splavov / L.F. Mondol’fo ; per s angl. — M. : Metallurgiya, 1979. 640 s.)
  52. Ya Liu. Progress on phase equilibria of the Al-Si-Zr system at 700 and 900 °C / Ya Liu, Maoyou Tang, Changjun Wu, Jianhua Wang, Xuping Su // J. Alloys Comp. 2017. V.693. P.357—365.
  53. Yang, Li. Thermodynamic investigation on phase formation in the Al-Si rich region of Al-Si-Ti system / Yang Li, Qin-Fen Gu, Qun Luo, Yuepeng Pang, Shuang-Lin Chen, Kuo-Chih Chou, Xun-Li Wang, Qian Li // Mater. Design. 2016. V.102. P.78—90.
  54. Yijiang, Xu. Revealing the nucleation kinetics of primary Si particles in hypereutectic Al-Si alloys under the influence of P inoculation / Yijiang Xu, Yun Deng, D. Casari, R. Mathiesen, Xiangfa Liu, Yanjun Li // J. Mater. Sci. 2020. V.55. Is.32. P.15621—15635.
  55. Yijiang, Xu. Growth kinetics of primary Si particles in hypereutectic Al-Si alloys under the influence of P inoculation : Experiments and modeling / Yijiang Xu, Yun Deng, D. Casari, R.H. Mathiesen, Xiangfa Liu, Yanjun Li // J. Alloys Comp. 2021. V.854. Art.155323.
  56. Zhang, Z.-H. Refinement and thermal analysis of hypereutectic Al-25% Si alloy / Z.-H. Zhang, X.-F. Bian, Y. Wang, X. Liu // Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2001. V.11(3). P.374—377.
  57. Eskin, G.I. Some control mechanisms of spatial solidification in light alloys / G.I. Eskin, D.G. Eskin // Intern. J. Mater. Res. (Z. Metallkd.). 2004. V.95(8). P.682—690.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025