PhD (Engineering), Associate Professor
кандидат технических наук, доцент
Magnesium alloys of the Mg–Al and Mg–Zn systems have a wide effective solidification range (ESR), and as a result, have the tendency to hot brittleness during casting. There are several methods for analyzing and calculating the hot brittleness of magnesium alloys, but they are very labor-intensive. In this regard, the objective of the study is to develop a model for calculating the hot brittleness index (HBI) based on the value of the calculated effective solidification range, identifying and analyzing their relationship in binary and multicomponent alloys based on the Mg–Al and Mg–Zn systems. The ESR was calculated using the Thermo-Calc program (TTMG3 database). The ESR was calculated as the difference between the temperature of formation of a given amount of solid phases and the nonequilibrium solidus temperature. The study showed a good correlation between the calculated values of ESR and hot brittleness index in both binary and multicomponent magnesium alloys. In the Mg–Al system alloys, the calculated dependences of the ESR at 90 % of solid phases (ESR90) show the best correlation with the experimental values of HBI. In the binary alloys of the Mg–Zn system, a qualitatively similar dependence is observed. However, no clear correlation was noted between the ESR and HBI. The ESR65 and ESR80 dependences demonstrate the closest nature. According to the relationship between HBI and ESR, the considered multicomponent alloys are divided into two groups as a first approximation: the first one is the Mg–Al–Zn system alloys; the second one is the Mg–Zn–Zr and Mg–Nd–Zr alloys. Within these groups, the dependence of hot brittleness index and ESR has a nature close to a linear one. To describe the dependence of all alloys, a single equation can be applied if ESR65 is used in the calculations for Mg–Al–Zn alloys and ESR90 – for Mg–Zn–Zr and Mg–Nd–Zr alloys. The proposed model will allow for easy and quick calculation of the HBI, which is very important in the development of new high-tech magnesium alloys.
Магниевые сплавы систем Mg–Al и Mg–Zn имеют широкий эффективный интервал кристаллизации (ЭИК) и, как следствие, склонны к горячеломкости при литье. Существует несколько методик анализа и расчета горячеломкости магниевых сплавов, но они являются очень трудоемкими. В связи с этим цель исследования – разработать модель расчета показателя горячеломкости (ПГ) по величине расчетного эффективного интервала кристаллизации, установив и проанализировав их связь в двойных и многокомпонентных сплавах на основе систем Mg–Al и Mg–Zn. Расчет ЭИК проведен с использованием программы Thermo-Calc (база данных TTMG3). ЭИК рассчитывался как разница между температурой образования заданного количества твердых фаз и температурой неравновесного солидуса. Показана хорошая корреляция рассчитанных значений ЭИК с ПГ как в двойных, так и в многокомпонентных магниевых сплавах. В сплавах системы Mg–Al расчетные зависимости ЭИК при 90 % твердых фаз (ЭИК90) показывают наилучшую корреляцию с экспериментальными значениями ПГ. В двойных сплавах системы Mg–Zn наблюдается качественно такая же зависимость. Однако четкой корреляции между ЭИК и ПГ не отмечено. Наиболее близкий характер демонстрируют зависимости ЭИК65 и ЭИК80. По связи ПГ и ЭИК рассмотренные многокомпонентные сплавы в первом приближении разделены на 2 группы: первая – сплавы системы Mg–Al–Zn, вторая – Mg–Zn–Zr и Mg–Nd–Zr. В пределах этих групп зависимость ПГ и ЭИК имеет близкий к линейному характер. Для описания зависимости всех сплавов можно применить одно уравнение при условии использования в расчетах ЭИК65 для сплавов Mg–Al–Zn и ЭИК90 для сплавов Mg–Zn–Zr и Mg–Nd–Zr. Предложенная модель позволит легко и быстро произвести расчет ПГ, что весьма актуально при разработке новых высокотехнологичных магниевых сплавов.