Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИЕВОГО СПЛАВА МЛ19

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-6-20-30

Полный текст:

Аннотация

Исследованы образцы сплава МЛ19, содержащие, мас.%: (0,1÷0,6)Zn–(0,4÷1,0)Zr–(1,6÷2,3)Nd–(1,4÷2,2)Y. По результатам расчета диаграмм состояния в программе Thermo-Calc установлено влияние содержаний Nd, Y, Zn и Zr на температуры фазовых превращений и фазовый состав в равновесных условиях и при использовании модели полностью неравновесной кристаллизации Шейла–Гулливера. Показано, что при концентрации циркония в сплаве более 0,8–0,9 мас.% происходит значительное повышение температуры ликвидуса сплава и требуется увеличение температуры плавки выше 800 °С, что нежелательно при использовании стальных плавильных тиглей. Рассчитано изменение массовой доли равновесных фаз в сплаве МЛ19 с минимальным и максимальным количествами легирующих компонентов при различных температурах.
С помощью сканирующей электронной микроскопии исследованы микроструктуры сплавов с различным содержанием легирующих компонентов в литом и термообработанном состояниях. Изучено распределение Nd, Y, Zn и Zr в дендритной ячейке сплава в литом состоянии. Выявлено повышенное содержание неодима и цинка по границам дендритных ячеек, а иттрия – как в центре дендритной ячейки, так и по ее границам. Цирконий концентрируется в основном в центре дендритных ячеек. Его частицы, в которых также присутствует иттрий, служат центрами кристаллизации магниевого твердого раствора (Mg). Рассмотрено влияние температуры старения (200 и 250 °C) на твердость закаленных образцов и показано, что старение при 200 °С позволяет получить более высокую твердость. Термообработка сплава, включающая в себя двухступенчатую изотермическую выдержку в режиме 400 °С, 2 ч + 500 °С, 8 ч с последующей закалкой в воде и старение при 200 °С в течение 16 ч, позволила достичь прочности сплава 306±8 МПа и предела текучести 161±1 МПа при относительном удлинении 8,7±1,6 %.

Об авторах

А. В. Колтыгин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, доцент кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ) НИТУ «МИСиС»

119049, г. Москва, Ленинский пр., 4



В. Е. Баженов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

канд. техн. наук, доцент кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ) НИТУ «МИСиС»

119049, г. Москва, Ленинский пр., 4



Н. В. Летягин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

магистрант кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ) НИТУ «МИСиС»

119049, г. Москва, Ленинский пр., 4



В. Д. Белов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия
докт. техн. наук, заведующий кафедрой литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ) НИТУ «МИСиС»

119049, г. Москва, Ленинский пр., 4



Список литературы

1. Friedrich H.E., Mordike B.L. Magnesium technology: metallurgy, design data, applications. New York: Springer, 2006.

2. Mordike B.L., Ebert T. Magnesium: properties—applications—potential. Mater. Sci. Eng.: A. 2001. Vol. 302. No. 1. P. 37—45.

3. Rokhlin L.L. Magnesium alloys containing rare earth metals: structure and properties. London: Taylor & Francis, 2003.

4. Antion C., Donnadieu. P., Deschamps A., Tassin C., Pisch A. Hardening precipitation in a Mg—4Y—3RE alloy. Acta Mater. 2003. Vol. 51. No. 18. P. 5335—5348.

5. Polmear I.J. Magnesium alloys and applications. Mater. Sci. Technol. 1994. Vol. 10. No. 1. P. 1—16.

6. Penghuai F., Liming P., Haiyan J., Jianwei C., Chunquan Z. Effects of heat treatments on the microstructures and mechanical properties of Mg—3Nd—0.2Zn—0.4Zr (wt.%) alloy. Mater. Sci. Eng.: A. 2008. Vol. 486. No. 1-2. P. 183—192.

7. Nie J. F., Muddle B. C. Characterisation of strengthening precipitate phases in a Mg—Y—Nd alloy. Acta Mater. 2000. Vol. 48. P. 1691—1703.

8. Zhao H.D., Qin G.W., Ren Y.P., Pei W.L., Chen D., Guo Y. The maximum solubility of Y in α-Mg and composition ranges of Mg24Y5–x and Mg2Y1–x intermetallic phases in Mg—Y binary system. J. Alloys and Compnd. 2011. Vol. 509. No. 3. P. 627—631.

9. Chia T.L., Easton M.A., Zhu S.M., Gibson M.A., Birbilis N., Nie J.F. The effect of alloy composition on the microstructure and tensile properties of binary Mg-rare earth alloys. Intermetallics. 2009. Vol. 17. No. 7. P. 481—490.

10. Rokhlin L.L., Dobatkina T.V., Tarytina I.E., Timofeev V.N., Balakhchi E.E. Peculiarities of the phase relations in Mg-rich alloys of the Mg—Nd—Y system. J. Alloys and Compnd. 2004. Vol. 367. No. 1-2. P. 17—19.

11. Мухина И.Ю., Дуюнова В.А., Фролов А.В., Уридия З.П. Влияние легирования РЗМ на жаропрочность литейных магниевых сплавов. Металлургия машиностроения. 2014. No. 5. C. 34—38; Mukhina I.Yu., Duyunova V.A., Frolov A.V., Uridiya Z.P. Vliyanie legirovaniya RZM na zharoprochnost’ liteinykh magnievykh splavov [Effect of RE alloying on the high-temperature strength of casting magnesium alloys]. Metallurgiya mashinostroeniya. 2014. No. 5. C. 34—38.

12. Vinotha D., Raghukandan K., Pillai U.T.S., Pai B.C. Grain refining mechanisms in magnesium alloys-An overview. Trans. Indian Inst. of Metals. 2009. Vol. 62. P. 521—532.

13. Changjiang S., Qingyou H., Qijie Z. Review of grain refinement methods for as-cast microstructure of magnesium alloy. China Foundry. 2009. Vol. 6. P. 93—103.

14. Polmear I.J. Light Alloys, fourth ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2005.

15. Chandler H. (Ed.) Heat treater’s guide: practices and procedures for nonferrous alloys. Ohio: ASM International, 1996.

16. Nie J.F., Muddle B.C. Precipitation in magnesium alloy WE54 during isothermal ageing at 250 °С. Scripta Mater. 1999. Vol. 40. No. 10, Р. 1089—1094.

17. Nie J.F. Effects of precipitate shape and orientation on dispersion strengthening in magnesium alloys. Scripta Mater. 2003. Vol. 48. No. 8. P. 1009—1015.

18. Mengucci P., Barucca G., Riontino G., Lussana D., Massazza M., Ferragut R., Hassan Aly E. Structure evolution of a WE43 Mg alloy submitted to different thermal treatments. Mater. Sci. Eng.: A. 2008. Vol. 479. No. 1-2. P. 37—44.

19. Kumar N., Choudhuri D., Banerjee R., Mishra R.S. Strength and ductility optimization of Mg—Y—Nd—Zr alloy by microstructural design. Int. J. Plasticity. 2015. Vol. 68. P. 77—97.

20. Feng H., Liu H., Cao H., Yang Y., Xu Y., Guan J. Effect of precipitates on mechanical and damping properties of Mg—Zn—Y—Nd alloys. Mater. Sci. Eng.: A. 2015. Vol. 639. P. 1—7.

21. Suzuki M., Kimura T., Koike J., Maruyama K. Effects of zinc on creep strength and deformation substructures in Mg—Y alloy. Mater. Sci. Eng.: A. 2004. Vol. 387-389. P. 706—709.

22. Andersson J.O., Helander T., Höglund L., Shi P.F., Sundman B. Thermo-Calc and DICTRA, Computational tools for materials science. CALPHAD. 2002. Vol. 26. P. 273—312.

23. Thermo-Calc Software TTMG3 Magnesium alloys database version 3 (accessed 1 June 2017).

24. Gulliver G.H. The quantitative effect of rapid cooling upon the constitution of binary alloys. J. Inst. of Metals. 1913. Vol. 9. P. 120—157.

25. Scheil E. Bemerkungen zur Schichtkristallbildung. Zeitschrift für Metallkunde. 1942. Bd. 34. S. 70—72.

26. Zhang H., Fan J., Zhang L. Wu G., Liu W., Cui W., Feng S. Effect of heat treatment on microstructure, mechanical properties and fracture behaviors of sand-cast Mg—4Y—3Nd—1Gd—0.2Zn—0.5Zr alloy. Mater. Sci. Eng.: A. 2016. Vol. 677. P. 411—420.

27. Rzychoń T., Kiełbus A. Microstructure of WE43 casting magnesium alloys. J. Achievements Mater. Manufactur. Eng. 2007. Vol. 21. P. 31—34.


Для цитирования:


Колтыгин А.В., Баженов В.Е., Летягин Н.В., Белов В.Д. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИЕВОГО СПЛАВА МЛ19. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2017;(6):20-30. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-6-20-30

For citation:


Koltygin A.V., Bazhenov V.E., Letyagin N.V., Belov V.D. The influence of composition and heat treatment on the phase composition and mechanical properties of ML19 magnesium alloy. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2017;(6):20-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-6-20-30

Просмотров: 169


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