Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние параметров обработки расплава наносекундными электромагнитными импульсами на формирование структуры литых алюмоматричных композитов

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-30-37

Полный текст:

Аннотация

   Работа направлена на установление влияния наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) с различной амплитудой на формирование структуры литых алюмоматричных композитов псевдобинарной системы Al–Mg2Si с доэвтектическим (5 мас. % Mg2Si) и заэвтектическим (15 мас. % Mg2Si) составами. С повышением амплитуды генератора НЭМИ в композитах с 5 и 15 мас. % Mg2Si происходит измельчение структурных составляющих матричного сплава (α-твердого раствора и эвтектики), при этом во всем диапазоне опробованных вариантов амплитуды генератора НЭМИ не наблюдали существенных различий в размерах и морфологии первичных кристаллов Mg2Si в заэвтектической области составов. Предположительно, наблюдаемый характер влияния НЭМИ на структуру композитов в заэвтектической области составов связан с особенностями их кристаллизационного поведения. Температурный диапазон существования двухфазной области L + Mg2Si значительно ниже температур облучения НЭМИ – по-видимому, в связи с этим НЭМИ не оказывает влияния на термодинамическое состояние границ «первичный кристалл Mg2Si – расплав». Показано, что перспективным вариантом одновременного модифицирующего воздействия на все структурные составляющие алюмоматричных композитов Al–Mg2Si (твердый раствор, эвтектика, первичные частицы Mg2Si) является комбинирование термоскоростной обработки и облучения расплавов НЭМИ, а также дополнительная обработка расплавов НЭМИ в процессе кристаллизации.

Об авторах

В. Б. Деев
Уханьский текстильный университет; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Китай

докт. техн. наук, проф., гл. науч. сотр., проф. кафедры

факультет машиностроения и автоматизации

лаборатория «Ультрамелкозернистые металлические материалы»

кафедра «Обработка металлов давлением»

430073

район Хуншань

Ухань

Россия

119991

Ленинский пр-т, 4

Москва



Э. Х. Ри
Тихоокеанский государственный университет
Россия

докт. техн. наук, проф., гл. науч. сотр., зав. кафедрой

кафедра литейного производства и технологии металлов (ЛПиТМ)

680035

ул. Тихоокеанская, 136

Хабаровск



Е. С. Прусов
Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых
Россия

канд. техн. наук, доцент

кафедра «Технологии функциональных и конструкционных материалов»

600000

ул. Горького, 87

Владимир



М. А. Ермаков
Тихоокеанский государственный университет
Россия

канд. техн. наук, ст. науч. сотр., доцент

кафедра литейного производства и технологии металлов

Хабаровск



Е. Д. Ким
Тихоокеанский государственный университет
Россия

канд. техн. наук, препод.

кафедра литейного производства и технологии металлов

Хабаровск



Список литературы

1. Mortensen A., Llorca J. Metal matrix composites. Annu. Rev. Mater. Res. 2010. Vol. 40. Iss. 1. P. 243—270. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104511.

2. Rohatgi P. K., Ajay Kumar P., Chelliah N. M., Rajan T. P. D. Solidification processing of cast metal matrix composites over the last 50 years and opportunities for the future. JOM. 2020. Vol. 72. No. 8. P. 2912—2926. DOI: 10.1007/s11837-020-04253-x.

3. Mavhungu S. T., Akinlabi E. T., Onitiri M. A., Varachia F. M. Aluminum matrix composites for industrial use: Advances and trends. Procedia Manuf. 2017. Vol. 7. P. 178—182. DOI: 10.1016/j.promfg.2016.12.045.

4. Georgatis E., Lekatou A., Karantzalis A. E., Petropoulos H., Katsamakis S., Poulia A. Development of a cast Al—Mg<sub>2</sub>Si—Si in situ composite: Microstructure, heat treatment, and mechanical properties. J. Mater. Eng. Perform. 2013. Vol. 22. P. 729—741.

5. Moharami A., Razaghian A., Babaei B. Role of Mg<sub>2</sub> Si particles on mechanical, wear, and corrosion behaviors of friction stir welding of AA6061-T6 and Al—Mg 2 Si composite. DOI: 10.1177/0021998320925528.

6. Liu Z., Xie M., Liu X. M. Microstructure and properties of insitu Al—Si—Mg<sub>2</sub> Si composite prepared by melt superheating. Appl. Mech. Mater. 2011. Vol. 52. P. 750—754. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.52-54.750.

7. Nordin N. A., Farahany S., Ourdjini A., Abu Bakar T. A., Hamzah E. Refinement of Mg<sub>2</sub> Si reinforcement in a commercial Al—20%Mg<sub>2</sub>Si insitu composite with bismuth, antimony and strontium. Mater. Charact. 2013. Vol. 86. P. 97—107.

8. Si Y., Kevluzov D. S. Research on the long-lasting and remelting properties of Nd modification effect on cast Al—Mg<sub>2</sub> Si metal matrix composite. Mater. Sci. Forum. 2020. Vol. 1001. P. 196—201. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.1001.196.

9. Khorshidi R., Honarbakhsh Raouf A., Emamy M., Campbell J. The study of Li on the microstructure and tensile properties of cast Al—Mg 2 Si metal matrix composite. J. Alloys Compd. 2011. Vol. 509. P. 9026—9033.

10. Zhao Y. G., Qin Q. D., Zhou W., Liang Y. H. Microstructure of the Cemodified in situ Mg<sub>2</sub> Si/Al—Si—Cu composite. J. Alloys Compd. 2005. Vol. 389. P. L1—L4.

11. Deev V. B., Prusov E. S., Kutsenko A. I. Theoretical and experimental evaluation of the effectiveness of aluminum melt treatment by physical methods. Metall. Ital. 2018. No. 2. P. 16—24.

12. Konovalov S. V., Danilov V. I., Zuev L. B., Filip’ev R. A., Gromov V. E. On the influence of the electrical potential on the creep rate of aluminum. Phys. Solid State. 2007. Vol. 49 (8). P. 1457—1459. DOI: 10.1134/S1063783407080094.

13. Aryshenskii E., Hirsch J., Yashin V., Konovalov S., Kawalla R. Influence of local inhomogeneity of thermomechanical treatment conditions on microstructure evolution in aluminum alloys. J. Mater. Eng. Perform. 2018. Vol. 27 (12). P. 6780—6799. DOI: 10.1007/s11665-018-3733-8.

14. Nordin N. A., Abubakar T., Hamzeh E., Farahany S., Ourdjini A. Effect of superheating melt treatment on Mg<sub>2</sub>Si particulate reinforcement in Al—Mg<sub>2</sub>Si—Cu in situ composite. Procedia Eng. 2017. Vol. 184. P. 595—603.

15. Zhang J. T., Zhao Y. G., Xu X. F., Liu X. B. Effect of ultrasonic on morphology of primary Mg<sub>2</sub>Si in insitu Mg<sub>2</sub>Si/Al composite. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2013. Vol. 23. P. 2852—2856.

16. Деев В. Б. Модифицирование литейных алюминиевых сплавов системы Al—Mg—Si обработкой жидкой фазы наносекундными электромагнитными импульсами / В. Б. Деев [и др.] // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2021. – Т. 27. – No. 4. – С. 32—41 / Deev V. B., Ri E. H., Prusov E. S., Ermakov M. A., Goncharov A. V. Grain refinement of casting aluminum alloys of the Al—Mg—Si system by processing the liquid phase using nanosecond electromagnetic pulses. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2021. Vol. 62. No. 5. P. 522—530.

17. Li J., An Q., Wu S., Li F., Lü S., Guo W. Relationship of Mg<sub>2</sub> Si morphology with Mg<sub>2</sub>Si content and its effect on properties of in-situ Mg<sub>2</sub>Si/Al—Cu composites. J. Alloy Compd. 2019. Vol. 808. Paper 151771.

18. Li C., Wu Y. Y., Li H., Liu X. F. Morphological evolution and growth mechanism of primary Mg<sub>2</sub>Si phase in Al—Mg<sub>2</sub>Si alloys. Acta Mater. 2011. Vol. 59. P. 1058—1067. DOI: 10.1016/j.actamat.2010.10.036.

19. Li C., Wang C., Ju H., Xue X., Zha M., Wang H. Prediction of modified morphology for primary Mg<sub>2</sub> Si induced by trace-element adsorption: A first-principles study. Materialia. 2020. Vol. 14. Paper 100875. DOI: 10.1016/j.mtla.2020.100875.

20. Bhandari R., Mallik M., Mondal M. K. Microstructure evolution and mechanical properties of in situ hypereutectic Al—Mg<sub>2</sub>Si composites. AIP Conf. Proc. 2019. Vol. 2162. Paper 020145. DOI: 10.1063/1.5130355.

21. Deev V., Ri E., Prusov E. Effect of aluminum melt treatment by nanosecond electromagnetic pulses on structure and properties of castings. In: Proc. 73-rd World foundry congress «Creative Foundry» (WFC 2018) (Polish Foundrymen’s Association). 2018. P. 155—156.

22. Krymsky V., Shaburova N. Applying of pulsed electromagnetic processing of melts in laboratory and industrial conditions. Materials. 2018. Vol. 11. No. 6. Paper 954.

23. Ri E. K., Hosen R., Ermakov M. A., Knyazev G. A., Dzhou B. L.,Ri V. E. Solidification of low-silicon iron under the action of nanosecond electromagnetic pulses. Steel Trans. 2013. Vol. 43. No. 8. P. 471—473.

24. Krymsky V. V., Shaburova N. A., Litvinova E. V. Microstructure and properties of cast metal treated with electromagnetic pulses while in molten state. Mater. Sci. Forum. 2016. Vol. 843. P. 106—110.

25. Deev V., Prusov E., Rakhuba E. Physical methods of melt processing at production of aluminum alloys and composites: Opportunities and prospects of application. Mater. Sci. Forum. 2019. Vol. 946. P. 655—660. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.946.655.


Рецензия

Для цитирования:


Деев В.Б., Ри Э.Х., Прусов Е.С., Ермаков М.А., Ким Е.Д. Влияние параметров обработки расплава наносекундными электромагнитными импульсами на формирование структуры литых алюмоматричных композитов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2022;(3):30-37. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-30-37

For citation:


Deev V.B., Ri E.K., Prusov E.S., Ermakov M.A., Kim E.D. Influence of parameters used for melt processing by nanosecond electromagnetic pulses on the structure formation of cast aluminum matrix composites. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2022;(3):30-37. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2022-3-30-37

Просмотров: 73


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)