Закономерности связи аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия

Авторы

  • Шахназаров Карэн Юрьевич Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург (Россия) https://orcid.org/0000-0001-7501-6590

DOI:

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-53-54

Ключевые слова:

диаграмма фазового равновесия, интервал кристаллизации, аномалии физико-механических свойств, закон Курнакова, аддитивное изменение свойств, ликвидус, солидус

Аннотация

Существующие многочисленные экспериментально построенные диаграммы фазового равновесия цветных сплавов отражают специфику взаимодействия компонентов при их различном соотношении и при разных температурах и дают представление о так называемой «металлографической» структуре сплавов. В общем случае в литературных источниках между структурой и свойствами установлена достаточно хорошая связь, что позволяет управлять свойствами, прогнозировать их возможное изменение при варьировании концентрации компонентов и условий формирования структуры. Однако применяемые критерии, позволяющие в ряде случаев объяснить и спрогнозировать уровень получаемых свойств по виду диаграммы фазового равновесия, не дают возможности объяснить природу достаточно большого числа существующих аномалий физико-механических свойств промышленно используемых цветных сплавов. В статье на основании исследования многочисленных литературных данных определена закономерность, позволяющая установить связь аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия. Впервые вводится представление о диаграмме фазового равновесия как о концентрационной зависимости качественных изменений интервалов кристаллизации (перекристаллизации), что позволяет связать с диаграммой фазового равновесия экстремальные значения физико-механических свойств, которые невозможно объяснить особенностями фазового состава или структуры. Разработана методика, позволяющая связать аномалии свойств сплавов с диаграммами фазового равновесия на основании впервые установленного критерия – качественного изменения (протяженности по температуре) интервала кристаллизации (перекристаллизации) (Q∆LS), а также с различием в структурной наследственности (генеалогии) атомов компонентов, составляющих двойную систему. Совместный анализ аномалий свойств двойных сплавов с диаграммами состояния (на основании установленного критерия (Q∆LS)) позволяет связать последние с наличием промежуточных фаз в системах Cu–Zn, Cu–Sn, Cu–Si, Al–Cu, Al−Si, Al−Mg, Al–Cu–Mg, Cu–Mn. На основании установленной закономерности связи аномалий физико-механических свойств сплавов с качественными изменениями интервалов кристаллизации (перекристаллизации) (QΔLS) предлагается альтернативная версия закона Курнакова.

Биография автора

Шахназаров Карэн Юрьевич, Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург (Россия)

кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии художественных изделий

Библиографические ссылки

Bochvar A.A. Metallovedenie [Metal science]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1956. 495 p.

Gulyaev A.P. Metallovedenie [Metal science]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1986. 544 p.

Kashchenko G.A. Osnovy metallovedeniya [Fundamentals of metallurgy]. Leningrad, Moscow, Metallurgizdat Publ., 1949. 639 p.

Nikitin K.V., Nikitin V.I. Quality control of Al-Si castings based on the structural heredity effect. Sbornik dokladov 9 mezhdunarodnogo kongressa “Tsvetnye metally i mineraly”. Krasnoyarsk, 2017, pp. 606–613.

Grishchenko N.A., Sidelnikov S.B., Gubanov I.Yu., Lopatina E.S., Galiev R.I. Mekhanicheskie svoystva alyuminievykh splavov [Mechanical properties of aluminum alloys]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2012. 196 p.

Vol A.Ya. Stroenie i svoystva dvoynykh metallicheskikh sistem [The structure and properties of binary metal system]. Moscow, Fiz.-mat. lit. Publ., 1959. Vol. 1, 755 p.

Stroganov G.V., Rotenberg V.A., Gershman G.V. Splavy alyuminiya s kremniem [Alloys of aluminum with silicon]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1977. 272 p.

Maltsev M.V. Metallografiya promyshlennykh tsvetnykh metallov i splavov [Metallography of industrial non-ferrous metals and alloys]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1970. 364 p.

Kurganov Yu.A., Shcherbakov S.P. Influence of a discrete additive of aluminum oxide on structure and properties of aluminum alloy. Journal of Mining Institute, 2017, vol. 228, pp. 717–721.

Bazhin V.Yu., Aleksandrova T.A., Kotova E.L., Suslov A.P. A modern view of anomalies in the metal groups of the periodic system of D.I. Mendeleev. Journal of Mining Institute, 2019, vol. 239, pp. 520–527.

Zakharov A.M. Diagrammy sostoyaniya dvoynykh i troynykh sistem [State diagrams of binary and ternary systems]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1990. 240 p.

Kurnakov N.S. Izbrannye trudy [Selected works]. Moscow, AN SSSR Publ., 1961. Vol. 2, 611 p.

Khansen M. Struktury binarnykh splavov [Binary alloy structures]. Leningrad, Moscow, Metallurgizdat Publ., 1941. Vol. 1, 640 p.

Meskin V.S. Ferromagnitnye splavy i ikh svoystva [Ferromagnetic alloys and their properties]. Leningrad, Moscow, ONTI NKTP Publ., 1937. 791 p.

Petrov D.A. Voprosy teorii splava alyuminiya [Questions of the theory of aluminum alloys]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1951. 256 p.

Khansen M., Anderko K. Struktury dvoynykh splavov [Double alloy structures]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1962. Vol. 1, 608 p.

Andrushevich A.A., Anisovich A.G. Mikrostruktury chernykh i tsvetnykh metallov [Microstructures of ferrous and non-ferrous metals]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2015. 132 p.

Aubakirova R.K. Zakonomernosti razvitiya evtektoidnykh reaktsiy v binarnykh splavakh [Patterns of development of eutectoid reactions in binary alloys]. Alma-Ata, Nauka Publ., 1990. 168 p.

Arsentyev P.P., Koledov L.A. Metallicheskie rasplavy i ikh svoystva [Metal melts and their properties]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1976. 376 p.

Savitsky E.M. Vliyanie temperatury na mekhanicheskie svoystva metallov i splavov [The effect of temperature on the mechanical properties of metals and alloys]. Moscow, AN SSSR Publ., 1957. 295 p.

Sidelnikov A.S., Lopatina E.S., Dovzhenko N.N., Drozdova T.N., Belyaev S.V., Baranov V.N., Konstantinov I.L., Sidelnikov A.S., Bespalov V.M. Osobennosti strukturoobrazovaniya i svoystva metalla pri vysokoskorostnoy kristallizatsii-deformatsii i modifitsirovanii alyuminievykh splavov [Features of structure formation and metal properties in high-speed crystallization-deformation and modification of aluminum alloys]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2015. 180 p.

Loginov Yu.N. Pressovanie kak metod intensivnoy deformatsii metallov i splavov [Pressing as a method of intensive deformation of metals and alloys]. 2nd ed. Ekaterinburg, Uralsky universitet Publ., 2017. 156 p.

Korolkov A.M. Liteynye svoystva metallov i splavov [Foundy properties of metals and alloys]. Moscow, Nauka Publ., 1967. 199 p.

Mondolfo L.F. Struktura i svoystva allyuminievykh splavov [Structure and properties of aluminum alloys]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979. 640 p.

Krushenko G.G., Shpakov V.I., Nikitin V.I., Torshilova S.I. On some features of the structurally sensitive characteristics of Al-Si alloys. Izvestiya Akademii nauk SSSR. Metally, 1977, no. 4, pp. 204–207.

Nikitin V.I., Nikitin K.V. Nasledstvennost v litykh splavakh [Inheritance in cast alloys]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2005. 476 p.

Nikitin V.I., Nikitin K.V. Genetic engineering in cast alloys is a reality. Trudy 12-go syezda liteyshchikov Rossii. Nizhniy Novgorod, 2015, pp. 244–251.

Pryakhin E.I., Sharonov N.I. Basic provisions and problems of ELW technology for the manufacture of aluminum-magnesium alloys constructions. Journal of Mining Institute, 2018, vol. 229, pp. 84–91.

Anikina V.I., Gilmanshina T.R., Baranov V.N. Struktura i svoystva alyuminievo-magnievykh splavov [The structure and properties of aluminum-magnesium alloys]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2012. 112 p.

Загрузки

Опубликован

2020-09-27

Как цитировать

Шахназаров, К. Ю. (2020). Закономерности связи аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия. Вектор науки Тольяттинского государственного университета, (3), 53–64. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-53-54

Выпуск

Раздел

Статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)