АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия:

В. В. Яшин, менеджер, эл. почта: Vasiliy.Yashin@arconic.com
И. А. Латушкин, ведущий специалист, эл. почта: ilya.latushkin@arconic.com

Фрайбергская горная академия, Фрайберг, Германия:

А. C. Кабанов, научный сотрудник Института обработки металлов давлением

ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева», Самара, Россия:
Е. В. Арышенский, доцент кафедры ТМиАМ

Работы, проведенные в рамках данного исследования, были сконцентрированы на изучении влияния микролегирования алюминиевого сплава АМг5 переходными металлами Zr, Sc и Nb на зеренную структуру литой заготовки. Проведен полный факторный эксперимент с варьированием содержания указанных элементов от 0,1 до 0,3 %, позволяющий количественно оценить влияние легирования каждым из исследуемых переходных металлов. Слитки изготавливали в индукционной печи и отливали в стальной кокиль, после чего из каждой отливки были подготовлены шлифы и проведен микроструктурный анализ методом оптической микроскопии при увеличении 100. Результаты показали высокую модифицирующую способность циркония и скандия и низкий эффект при измельчении зерна добавками ниобия. В ходе работы были получены слитки с зеренной структурой с размером зерна до 23 мкм против исходной дендритной структуры литого слитка (с междендритным расстоянием 153 мкм) при тех же условиях литья, но без легирования переходными металлами. Построена графическая зависимость размера зерна от общего количества редкоземельных элементов (Zr, Sc и Nb), и при помощи регрессионного анализа было установлено аналитическое выражение данной зависимости.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект 18-79-10099.

1. Дриц М. Е., Торопова Л. С., Быков Ю. Г., Елагин В. И., Филатов Ю. А. Структура и свойства сплавов Al – Sc и Al – Mg – Sc // Металлургия и металловедение цветных сплавов. — М. : Наука, 1982. С. 213–223.
2. Луц А. Р., Суслина А. А. Алюминий и его сплавы : уч. пособие. — Самара : Самарский государственный технический ун-т, 2013. — 81 с.
3. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов : пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
4. Рекристаллизация металлических материалов / под ред. Ф. Хесснера : пер. с англ. под ред. Ч. В. Копецкого. — М. : Металлургия, 1982. — 351 с.
5. Захаров В. В. Влияние скандия на структуру и свойства алюминиевых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. № 7. С. 7–15.
6. Дриц М. Е., Торопова Л. С., Быков Ю. Г. Влияние РЗМ на механические свойства сплава Al – 6,5 % Mg // МиТОМ. 1980. №. 10. С. 35.
7. Давыдов В. Г. и др. О легировании алюминиевых сплавов добавками скандия и циркония // МиТОМ. 1996. № 8. С. 25–30.
8. Филатов Ю. А. Развитие представлений о легировании скандием сплавов Al – Mg // Технология легких сплавов. 2015. № 2. С. 19–22.
9. Li H. et al. Grain refinement mechanism of as-cast aluminum by hafnium // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26, Iss. 12. P. 3059–3069.
10. Johansen A. Microstructures and properties of aluminiummagnesium alloys with additions of manganese, zirconium and scandium. — Trondheim : Norwegian University of Science and Technology, 2000. — 230 p.
11. Захаров В. В. Устойчивость твердого раствора скандия в алюминии // МиТОМ. 1997. № 2. С. 15–20.
12. Ганиев И. Н., Нарзиев Б. Ш., Сафаров А. М. Влияние малых добавок циркония и его аналогов на электрохимическое поведение алюминия // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2007. Т. 50, № 3. С. 255–260.
13. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев М. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
14. Яшин В. В. и др. Влияние микролегирования переходными и редкоземельными металлами системы алюминий – магний на механические свойства при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 8. С. 42–48.
15. Арышенский Е. В. и др. Влияние микролегирования сплавов системы алюминий – магний редкоземельными и переходными металлами на эволюцию структуры при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 4. С. 4–11.
16. Wang F. et al. Revisiting the role of peritectics in grain refinement of Al alloys // Acta Materialia. 2013. Vol. 61, No. 1. P. 360–370.
17. Feng W. et al. Crystallographic study of Al₃Zr and Al₃Nb as grain refiners for Al alloys // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. Vol. 24, Iss. 7. P. 2034–2040.
18. ГОСТ 21073.2–75. Металлы цветные. Определение величины зерна методом подсчета зерен (с Изменением № 1). — Введ. 01.07.1976.
19. Левинский Ю. В. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т. 1 : справочник. — М. : Металлургия, 1990. — 398 с.
20. Черкасов В. В. и др. Особенности формирования структуры и свойств литейных Al – Mg-сплавов, легированных скандием // МиТОМ. 1996. № 6. С. 30–32.
21. Казакова Е. Ф., Дмитриева Н. Е., Дунаев С. Ф. Взаимодействие алюминия с ниобием и скандием в равновесных и неравновесных состояниях // Вестник Московского университета. 2015. Т. 56, № 1. С. 41–47.
22. Мильман Ю. В. и др. Структура и прочностные характеристики деформируемых сплавов Al – 5Mg, легированных скандием, цирконием и ниобием // Электронная микроскопия и прочность материалов. 2015. № 21. С. 23–29.
23. Mansurov Yu. N., Rakhmonov J. U., Letyagin N. V., Finogeyev A. S. Influence of impurity elements on the casting properties of Al – Mg based alloys // Non-ferrous Мetals. 2018. № 1. P. 24–29.