Кандидат технических наук, научный сотрудник кафедры «Обработка металлов давлением» (ОМД) НИТУ «МИСиС».
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Cand. Sci. (Tech.), Research fellow, Department of metal forming, NUST «MISIS».
119049, Moscow, Leninkiy pr., 4
Аспирант кафедры ОМД НИТУ «МИСиС».
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Postgraduate student, Department of metal forming, NUST «MISIS».
119049, Moscow, Leninkiy pr., 4
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры ОМД НИТУ «МИСиС».
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Cand. Sci. (Tech.), Senior research fellow, Department of metal forming, NUST «MISIS».
119049, Moscow, Leninkiy pr., 4
С использованием расчетного анализа в программе Thermo-Calc, включая построение поверхностей ликвидуса и политермических разрезов системы Al—Ca—Ni—La—Fe, а также экспериментального анализа микроструктуры методом сканирующей электронной микроскопии уточнена концентрационная область первичной кристаллизации алюминиевого твердого раствора (Al), которая может рассматриваться в качестве перспективной для получения новых алюмоматричных естественных композиционных материалов эвтектического типа, содержащих в структуре свыше 20 об.% интерметал-лидных частиц. Исследование микроструктуры перспективной композиции состава, мас.%: Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe выявило, что согласно расчету она содержит до 23 об.% интерметаллидных фаз Al4Ca и Al4FeNi эвтектического происхождения, отдельные кристаллы которых в составе эвтектики имеют субмикронные размеры: длину 250—400 нм и толщину 100 — 200 нм. Также установлено, что предсказанная термодинамическим расчетом интерметаллидная фаза Al4La не образуется, а сам лантан полностью растворяется в кальцийсодержащей фазе Al4Ca. Анализ микроструктуры и твердости в процессе ступенчатого отжига показал, что совместное легирование сплава Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe цирконием и скандием (0,2 % Zr и 0,1 % Sc) ведет к дисперсионному твердению за счет распада твердого раствора (Al) и дальнейшего формирования когерентных наночастиц фазы L12— Al4(Zr, Sc) размером до 20 нм. Результаты исследования механических свойств при испытаниях на одноосное растяжение цилиндрических отливок из сплава Al—4Ca—2Ni— 1La— 0,6Fe—0,2Zr—0,1Sc показали относительно высокий уровень прочностных характеристик (σt = 265 МПа, σ0,2 = 177 МПа) при сохранении приемлемого для композиционного материала удлинения (~2 %). Таким образом, на основе полученных данных показана перспективность применения системы Al—Ca—Ni—La—Fe для получения новых алюмоматричных естественных композиционных материалов.
Computational analysis in the Thermo-Calc program (including construction of liquidus surfaces and polythermal sections of the Al—Ca—Ni—La—Fe system) and experimental analysis of the microstructure (by scanning electron microscopy (SEM)) were used to specify the concentration region of the primary crystallization of the aluminum solid solution (Al). This region can be considered promising for the preparation of new in-situ aluminum-matrix eutectic composites containing over 20 vol.% intermetallics in the structure. An analysis of the promising Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe (wt.%) composition microstructure revealed that it contains up to 23 vol.% (by calculation) Al4Ca and Al9FeNi eutectic intermetallic phases with individual crystals of eutectics having sub-micron sizes: length of about 250—400 nm and thickness of 100—200 nm. It was also found that the Al4La intermetallic phase predicted by thermodynamic calculations is not formed, and La completely dissolves in the calcium-containing Al4Ca phase. The microstructure and hardness analysis during the staged annealing showed that the simultaneous alloying of the Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe alloy with zirconium and scandium (0,2 wt.% Zr and 0,1 wt.% Sc) leads to precipitation hardening due to the decomposition of (Al) solid solution and further formation of L12— Al3(Zr, Sc) phase coherent nanoparticles up to 20 nm in size. The analysis of mechanical properties obtained in uniaxial tensile tests of Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe—0,2Zr—0,1Sc cylindrical castings showed a relatively high level of strength properties (σt = 265 MPa, σ0,2 = 177 MPa), while maintaining an elongation acceptable for the composite (~2 %). Thus, the obtained data demonstrates the possibility ofAl—Ca—Ni—La—Fe system applicability for preparing new in-situ aluminum-matrix composites.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.