ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ, ПЛОТНОСТЬ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al–Mg

Выполнено сравнительное исследование по влиянию модифицирующих лигатур AlZr4, AlZr10 и AlSc2, а также магнит-но-импульсной обработки (МИО) на плотность (в жидком и твердом состояниях), электропроводность (в твердом со-стоянии) и макроструктуру сплавов АМг5 и АМг6. Лигатурные расплавы заливались в специальные устройства, обеспечивающие скорости охлаждения при кристаллизации ~10², ~10³ и ~10⁶ °С/с. Лигатуры вводились в расплавы из расчета 0,01% по элементу-модификатору. Показано, что модифицирующая обработка расплавов добавками зародышеобразующих лигатур способствует повышению плотности сплавов в жидком и твердом состояниях. Электропроводность сплавов с добавками лигатур AlZr4 и AlZr10 снижается. Введение лигатуры AlSc2 вызывает повышение электропроводности сплавов АМг5 и АМг6. Данный эффект установлен впервые и требует дополнительных исследований. Установлено, что по сравнению с лигатурами AlZr4 и AlZr10 наибольшее влияние на физические свойства сплавов оказывает лигатура AlSc2, полученная кристаллизацией в водоохлаждаемом валковом кристаллизаторе. Также она обеспечивает максимальное измельчение макрозерна. Магнитно-импульсная обработка расплавов по осевой схеме воздействия, как и введение модифицирующих лигатур, способствуют увеличению плотности сплавов в жидком и твердом состояниях. Электропроводность после МИО повышается, как и после добавки в расплавы лигатуры AlSc2. Измельчение макрозерна сплавов при МИО сопоставимо с модифицированием лигатурой AlZr4. На основании сравнительных исследований сделан вывод о том, что МИО можно отнести к физическим способам модифицирования. Методики определения плотности и электропроводности предлагается использовать для экспрессной оценки модифицирующей эффективности исследованных воздействий.

1. Mordike B.L., Ebert T. Magnesium. Properties — applications — potential. Mater. Sci. Eng. 2001. Vol. 302. Р. 37—45.

2. Mil’man Yu.V., Neikov O.D., Sirko A.I., Danilenko N.I., Samelyuk A.V., Zakharova N.P., Sharovskii A.I., Ivashchenko R.K., Goncharuk V.A., Chaikina N.G. Structure and properties of Al—Mg alloys depending on scandium and zirconium additions and production methods. Powder Metallurgy and Metal Ceram. 2010. Vol. 49. No. 7-8. Р. 430—437.

3. Wang Xu, Chen Guoqin, Li Bing, Wu Lianmei, Jiang Da-ming. Effects of Sc, Zr and Ti on the microstructure and properties of Al alloys with high Mg content. Rare Metals. 2010. Vol. 29. No. 1. Р. 66—71.

4. Shi’ang Zhou, Zhen Zhang, Ming Li, Dejiang Pan, Hailin Su, Xiaodong Du, Ping Li, Yucheng Wu. Effect of Sc on microstructure and mechanical properties of as-cast Al—Mg alloys. Mater. and Design. 2016. Vol. 90. Р. 1077— 1084.

5. Kaiser M.S., Datta S., Roychowdhury A., Banerjee M.K. Effect of scandium on the microstructure and ageing behaviour of cast Al—6Mg alloy. Mater. Characteriz. 2008. Vol. 59. No 11. P. 1661—1666.

6. Kaiser M. S., Datta S., Bandyopadhyay P. P., Guha A., Roychowdhury A., Banerjee M.K. Effect of grain refinement through minor additions of scandium and zirconium on the machinability of Al—Mg Alloys. J. Inst. Eng. (India): Ser. D. 2013. Vol. 94. No. 1. P. 17—24.

7. Huizhong Li, Haijun Wang, Xiaopeng Liang, Yan Wang, Hongting Liu. Effect of Sc and Nd on the microstructure and mechanical properties of Al—Mg—Mn alloy. J. Mater. Eng. Perf. 2012. Vol. 21. No. 1. Р. 83—88.

8. Kumar S., Hari Babu N., Scamans G.M., Fan Z. Influence of intensive melt shearing on the microstructure and mechanical properties of an Al—Mg alloy with high added impurity content. Metal. Mater. Trans. A. 2011. Vol. 42А. Р. 3141—3149.

9. Eskin G.I. Improvement of the structure and properties of ingots and worked Aluminum alloy semifinished products by melt ultrasonic treatment in a cavitation regime. Metallurgist. 2010. Vol. 54. No. 7-8. Р. 505—513.

10. Murashkin M.Yu., Kil’mametov A.R., Valiev R.Z. Structure and mechanical properties of an aluminum alloy 1570 subjected to severe plastic deformation by high-pressure torsion. Phys. Met. and Metallograph. 2008. Vol. 106. No. 1. Р. 90—96.

11. Hanbing Xu, Thomas T. Meek, Qingyou Han. Effects of ultrasonic field and vacuum on degassing of molten aluminum alloy. Mater. Let. 2007. Vol. 61. No. 4-5. P. 1246—1250.

12. Deev V.B., Selyanin I.F., Kutsenko A.I., Belov N.A., Ponomareva K.V. Promising resource saving technology for processing melts during production of cast aluminum alloys. Metallurgist. 2015. Vol. 58. No. 11-12. P. 1123— 1127.

13. Селянин И.Ф., Деев В.Б., Белов Н.А., Приходько О.Г., Пономарева К.В. Физические модифицирующие воздействия и их влияние на кристаллизацию литейных сплавов // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2015. No. 3. С. 56—59; Selyanin I. F., Deev V.B., Belov N.A., Prikhodko O.G., Ponomareva K.V. Physical modifying effects and their influence on the crystallization of casting alloys. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 4. P. 434—436.

14. Li Q.L., Xia T.D., Lan Y.F., Li P.F. Effects of melt superheat treatment on microstructure and wear behaviours of hypereutectic Al—20Si alloy. Mater. Sci. Technol. 2014. Vol. 30. No. 7. P. 835—841.

15. Jian X., Xu H., Meek T. T., Han Q. Effect of power ultrasound on solidification of aluminium A356 alloy. Mater. Let. 2005. No. 59. P. 190—193.

16. Nikitin K.V., Nikitin V.I., Timoshkin I.Yu. Upravlenie kachestvom litykh izdelii iz alyuminievykh splavov na osnove yavleniya strukturnoi nasledstvennosti [Quality control of cast products from aluminium alloys based on the phenomenon of structural heredity]. Moscow: Radynitsa, 2015.

17. Никитин К.В., Амосов Е.А., Никитин В.И., Глущенков В.А., Черников Д.Г. Теоретическое и экспериментальное обоснование обработки расплавов на основе алюминия импульсными магнитными полями // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2015. No. 5. С. 11—19; Niki-tin K.V., Amosov E.A., Nikitin V.I., Glushchenkov V.A., Chernikov D.G. Theoretical and experimental substantiation of treatment of aluminum based melts by pulsed magnetic fields. Russ. J. Non Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 6. Р. 599—605.

18. Никитин К.В., Никитин В.И., Тимошкин И.Ю., Глущенков В.А., Черников Д.Г. Обработка расплавов магнитно-импульсными полями с целью управления структурой и свойствами промышленных силуминов // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2016. No. 2. С. 34—42; Nikitin K.V., Nikitin V.I., Glushchenkov V.A., Timoshkin I.Yu., Chernikov D.G. Melt treatment by pulsed magnetic fields aimed at controlling the structure and properties of industrial silumins. Russ. J. Non Ferr. Met. 2016. Vol. 57. No. 3. Р. 207—210.

19. Nikitin K.V., Nikitin V.I., Chernikov D.G. Application of structural in heritance phenomenon at producing the Al—Mg system alloys. Key Eng. Mater. 2016. Vol. 684. P. 269—272.

20. Никитин К.В., Никитин В.И., Тимошкин И.Ю., Кривопалов Д.С., Черников Д.Г. Наследственное влияние структуры шихтовых металлов на плотность алюминиевых расплавов системы Al—Si // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 6. С. 22—27; Nikitin K.V., Nikitin V.I., Timoshkin I.Yu., Krivopalov D.S., Chernikov D.G. Hereditary influence of the structure of charge materials on the density of aluminum alloys of the Al— Si system. Russ. J. Non Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. Р. 20—25.

21. Lamikhov L.K., Samsonov G.V. O modifitsirovanii alyuminiya i splava AL7 perekhodnymi metallami [About the modification of aluminium and alloy AL7 transition metals]. Tsvet. metally. 1964. No. 1. P. 24.