Влияние микролегирования эрбием и гафнием на формирование частиц Al3Sc в алюминиевом сплаве с высоким содержанием магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследовано влияние добавок гафния и эрбия на формирование микроструктуры при термической обработке алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния, дополнительно легированных скандием и цирконием. Для исследования методом литья в стальной кокиль были получены слитки из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния, легированного скандием, эрбием и гафнием с содержанием в диапазонах 0,03–0,16 % и 0,05–0,16 % соответственно. После отливки образцы подвергали термической обработке при температуре 370 и 440 °С с выдержкой от 2 до 96 ч. Были исследованы изменения микротвердости в зависимости от термической обработки. Для сплавов 1590-3 и 1590-4 в литом состоянии и после термической обработки при температуре 440 °С в течение 2 и 48 ч с помощью просвечивающей микроскопии исследовали тонкую микроструктуру и крупные интерметаллиды. Установлено, что добавки гафния и эрбия приводят к повышению микротвердости за счет уменьшения размера и увеличения количества наночастиц Al3Sc. После проведения термической обработки при температуре 440 °С в течение 4 ч во всех исследуемых сплавах происходит выпадение частиц Al3Sc, имеющих одинаковый размер (8 нм) и плотность, однако с увеличением времени выдержки в сплаве с меньшим содержанием гафния и большим содержанием эрбия размер частиц увеличивается в 2 раза по сравнению с частицами сплава, где содержание гафния больше, а содержание эрбия низкое.

Об авторах

Александр Алексеевич Рагазин

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: sanekragazin63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6762-7436

инженер отраслевой научно-исследовательской лаборатории авиационного материаловедения № 4 (ОНИЛ-4)

Россия, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34

Евгений Владимирович Арышенский

Сибирский государственный индустриальный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: arishenskiy_ev@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3875-7749

доктор технических наук, PhD, доцент, главный научный сотрудник управления научных исследований 

Россия, 654007, Россия, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Владимир Юрьевич Арышенский

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: arysh54@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6869-4764

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник отраслевой научно-исследовательской лаборатории авиационного материаловедения № 4 (ОНИЛ-4)

Россия, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34

Дмитрий Юрьевич Распосиенко

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН

Email: dmitrijrasp@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7670-9054

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории цветных сплавов

Россия, 620108, Россия, г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 18

Сергей Валерьевич Коновалов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева; Сибирский государственный индустриальный университет

Email: konovalov@sibsiu.ru

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник отраслевой научно-исследовательской лаборатории авиационного материаловедения № 4 (ОНИЛ-4), проректор по научной и инновационной деятельности

Россия, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34; 654007, Россия, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Инзиль Дамирович Бахтегареев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: inzilbah@ya.ru
ORCID iD: 0009-0004-3081-9049

магистр

Россия, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34

Список литературы

  1. Иброхимов С.Ж., Ганиев И.Н., Эшов Б.Б. Твердость и прочность сплава АМг4, легированного редкоземельными металлами (Sc, Y, La, Pr, Nd) // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2023. № 1. С. 74–82. EDN: BATVYU.
  2. Коковин П.Л., Мальцева Т.В. О возможности изменения технологии получения крупногабаритных плоских слитков из алюминиевого сплава АМг3 // Технология легких сплавов. 2024. № 1. С. 29–35. doi: 10.24412/0321-4664-2024-1-29-35.
  3. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979. 639 с.
  4. Lei Zhiguo, Wen Shengping, Huang Hui, Wei Wu, Nie Zuoren. Grain refinement of aluminum and aluminum alloys by Sc and Zr // Metals. 2023. Vol. 13. № 4. Article number 751. doi: 10.3390/met13040751.
  5. Давыдов В.Г., Елагин В.И., Захаров В.В., Ростова Т.Д. О легировании алюминиевых сплавов добавками скандия и циркония // Металловедение и термическая обработка металлов. 1996. № 8. С. 25–30. EDN: MOVQJR.
  6. Захаров В.В. Легирование промышленных алюминиевых сплавов скандием // Металловедение и термическая обработка металлов. 2024. № 6. С. 18–23. EDN: EPOIUO.
  7. Forbord B., Lefebvre W., Danoix F., Hallem H., Marthinsen K. Three dimensional atom probe investigation on the formation of Al3(Sc, Zr)-dispersoids in aluminium alloys // Scripta materialia. 2004. Vol. 51. № 4. P. 333–337. doi: 10.1016/j.scriptamat.2004.03.033.
  8. Захаров В.В., Филатов Ю.А. Экономнолегированные скандием алюминиевые сплавы // Технология легких сплавов. 2021. № 4. С. 31–37. doi: 10.24412/0321-4664-2021-4-31-37.
  9. Захаров В.В., Фисенко И.А., Кунявская Т.М. Принципы создания сплавов на основе алюминия, экономнолегированных скандием // Металловедение и термическая обработка металлов. 2024. № 5. С. 39–43. EDN: KPMAYK.
  10. Karnesky R.A., Dunand D.C., Seidman D.N. Evolution of nanoscale precipitates in Al microalloyed with Sc and Er // Acta Materialia. 2009. Vol. 57. № 14. P. 4022–4031. doi: 10.1016/j.actamat.2009.04.034.
  11. Liu Xiaomin, Wang Qian, Zhao Chuan, Li Hongping, Wang Mingliang, Chen Dong, Wang Haowei. Formation of ordered precipitates in Al-Sc-Er-(Si/Zr) alloy from first-principles study // Journal of Rare Earths. 2021. Vol. 39. № 5. P. 609–620. doi: 10.1016/j.jre.2020.08.005.
  12. Зорин И.А., Арышенский Е.В., Дриц А.М., Коновалов С.В., Комаров В.С. Влияние гафния на литую микроструктуру в сплаве 1570 // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2023. Т. 29. № 1. С. 56–65. doi: 10.17073/0021-3438-2023-1-56-65.
  13. Hallem H., Lefebvre W., Forbord B., Danoix F., Marthinsen K. The formation of Al3(ScxZryHf1−x−y)-dispersoids in aluminium alloys // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 421. № 1-2. P. 154–160. doi: 10.1016/j.msea.2005.11.063.
  14. Hallem H., Forbord B., Marthinsen K. Investigation of Al-Fe-Si alloys with additions of Hf, Sc and Zr // Materials Forum. 2004. Vol. 28. P. 825–831.
  15. Зорин И.А., Арышенский Е.В., Кудрявцев Е.А., Дриц А.М., Коновалов С.В. Влияние гафния на высокомагниевые сплавы, легированные переходными металлами, при термической обработке // Frontier Materials & Technologies. 2024. № 1. С. 29–36. doi: 10.18323/2782-4039-2024-1-67-3.
  16. Дриц А.М., Арышенский В.Ю., Арышенский Е.В., Захаров В.В. Свариваемый термически не упрочняемый сплав на основе системы Al-Mg: патент на изобретение RU № 2726520, 2020. 5 с.
  17. Norman A.F., Prangnell P.B., McEwen R.S. The solidification behaviour of dilute aluminium-scandium alloys // Acta materialia. 1998. Vol. 46. № 16. P. 5715–5732. doi: 10.1016/S1359-6454(98)00257-2.
  18. Blake N., Hopkins M.A. Constitution and age hardening of Al-Sc alloys // Journal of Materials Science. 1985. Vol. 20. P. 2861–2867. doi: 10.1007/BF00553049.
  19. Aryshenskii E., Lapshov M., Hirsch J., Konovalov S., Bazhenov V., Drits A., Zaitsev D. Influence of the small Sc and Zr additions on the as-cast microstructure of Al–Mg–Si alloys with excess silicon // Metals. 2021. Vol. 11. № 11. Article number 1797. doi: 10.3390/met11111797.
  20. Röyset J., Ryum N. Scandium in aluminium alloys // International Materials Reviews. 2005. Vol. 50. № 1. P. 19–44. doi: 10.1179/174328005X14311.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Рагазин А.А., Арышенский Е.В., Арышенский В.Ю., Распосиенко Д.Ю., Коновалов С.В., Бахтегареев И.Д., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах