ТЕХНОЛОГІЧНІ ТА МЕТОДОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПРИГОТУВАННЯ Й МОДИФІКУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2025.02.020Ключові слова:
алюмінієві сплави, приготування розплаву, модифікування, фазоутворення, нові ливарні матеріалиАнотація
У роботі розглянуто деякі важливі теоретичні відомості та практичні прийоми одержання експериментальних алюмінієвих сплавів. Наведено приклади останніх тенденцій розвитку полегшених алюмінієвих сплавів із високим вмістом магнію та літію. Для їх промислового приготування необхідно використовувати спеціальні флюси, найпростішими з яких є суміш NaCl та KCl в рівних пропорціях або з додаванням 10 % NaF чи кріоліту Na3AlF6. Такі флюси ефективно рафінують і захищають розплав та є універсальними для більшості алюмінієвих сплавів, зокрема тих, що містять до 5 % мас. магнію. Для найбільш сильного захисту поверхні розплаву і для сплавів, які містять підвищену кількість магнію та літію, як флюс доцільно використовувати суміші LiF та LiCl або KCl та LiCl в приблизно рівних частках. Іншим важливим аспектом одержання експериментальних алюмінієвих сплавів є їх мультикомпонентне модифікування. Досвід реалізації таких рішень показує перевагу застосування бінарних однокомпонентних швидко закристалізованих лігатур. Особливо сильний ефект спостерігається для систем типу Al−V та Al−Mo, у яких модифікуючі інтерметалідні фази можуть перебувати в нерівноважному стані. Після введення в алюмінієві розплави вони схильні до швидкого розчинення та ефективного засвоєння. Також на прикладі добавки Al−12Ti-8Zr показано, що застосування комплексних багатокомпонентних лігатур може бути неефективним. Інтерметаліди в них є комплексними, важкорозчинними і мають переважно крупні розміри. Їх розчинення в алюмінієвих сплавах зі значним вмістом кремнію може бути неповними через утворення силіцидих шарів. На прикладі експериментального ливарного сплаву Al−5Ni−12La з нанорозмірною волокнистою евтектикою показано, що формування структури не завжди прогнозується за допомогою діаграми стану. Показано, що інтерметалідні евтектичні складові Al3Ni встигають зрости при незначному перегріві розплаву, на відміну від більш високотемпературної фази Al3La11. Такий ефект пов’язаний із набагато вищим коефіцієнтом дифузії нікелю в алюмінії. Для нівелювання нерівномірного фазоутворення потрібно збільшувати перегрів розплаву.
Посилання
Milani, V., & Timelli, G. (2023). Solid Salt Fluxes for Molten Aluminum Processing – A Review. Metals, 13(5), 832. https://doi.org/10.3390/met13050832
Varshney, D. & Kumar, K. (2021). Application and use of different aluminium alloys with respect to workability, strength and welding parameter optimization. Ain Shams Engineering Journal. 12(1), 1143-1152. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.05.013
Green J.A. (2007). Aluminum Recycling and Processing for Energy Conservation and Sustainability. ASM International. Materials Park, Ohio, USA. P. 198.
Awe S., Seifeddine S., Jarfors A., Lee Y. & Dahle, A. (2017). Development of new Al-Cu-Si alloys for high temperature performance. Advanced Materials Letters, 8 (6), 695-701. https://doi.org/10.5185/amlett.2017.1471
Pantelakis Sp. et al. (1999). Creep resistance of aluminium alloys for next generation supersonic civil transport aircrafts. Theoretical and applied fracture mechanics, 31(1), 31-39. https://doi.org/10.1016/S0167-8442(98)00064-0
Molina R., Amalberto P. & Rosso M. (2011). Mechanical characterization of aluminium alloys for high temperature applications. Part 1: Al-Si-Cu alloys. Metallurgical science and technology, Vol. 29–1, 5–15.
Molina R., Amalberto P. & Rosso M. (2011). Mechanical characterization of aluminium alloys for high temperature applications. Part 2: Al-Si-Cu alloys. Metallurgical science and technology, Vol. 29-2, 5-13
Vojtech D. (2010). Challenges for research and development of new aluminium alloys. METALURGIJA, 49 (3), pp. 181-185.
Shaha S.K., Czerwinski F., Kaspzak W., Friedman J. & Chen D.L. (2015). Microstructure and mechanical properties of Al–Si cast alloy with additions of Zr-V-Ti. Materials & Design, 83, 801-812. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.05.057
Pietrowski S. & Szymczak T. (2010) Crystallization, microstructure and mechanical properties of silumins with micro-additions of Cr, Mo, W and V. Archives of Foundry Engineering, 10(2), 123-136.
Szymczak, T., Gumienny, G. Klimek L., Goly M. & Pacyniak T. (2020), Microstructural Characteristics of AlSi9Cu3(Fe) Alloy with High Melting Point Elements. Metalls. 10, 1278. https://doi:10.3390/met10101278
Wang, F., Wang, X., & Cui, J. (2019). Micro-Structure and Mechanical Properties of 2A97 Al-Li Alloy Cast by Low-Frequency Electromagnetic Casting. Metals, 9(8), 822. https://doi.org/10.3390/met9080822
Wu, M., Xiao, D., Liu, W., & Huang, L. (2022). Microstructure, Mechanical Properties, and Corrosion Behavior of Al-4.0Cu-1.1Li-0.5Mg-xAg Alloys. Metals, 12(3), 374. https://doi.org/10.3390/met12030374
ud Din, S., Bin Awais, H., ul Haq Tariq, N. & Mehmood, M. (2014). Effect of Li addition on microstructure and mechanical properties of Al – Mg – Si alloy. International Journal of Materials Research, 105(8), 770-777. https://doi.org/10.3139/146.111089
Smirnov O. M., Skorobagatko Yu. P., Goryuk M. S., Voron M. M., Semenko A. Yu., Hoida D. I. & Semiryagin S. V. (2023). Influence of Combined Vibration with Cavitation and Electromagnetic Impact on the Cast Aluminium Alloy Grain Refining, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45(7), 883-900 https://doi.org/10.15407/mfint.45.07.0883
Broström M., Enestam S., Backman R. & Mäkelä K. (2013). Condensation in the KCl–NaCl system. Fuel Processing Technology, 105, 142-148. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.08.006
Balart, M. J., Patel, J. B., & Fan, Z. (2016). Melt Protection of Mg-Al Based Alloys. Metals, 6(6), 131. https://doi.org/10.3390/met6060131
Utigard T.A., Roy R. R., Friesen K. Properties of fluxes used in molten aluminium processing. High Temperature Materials and Processes. 2001. 20(3–4). doi:10.1515/HTMP.2001.20.3–4.303.
Milani, V., & Timelli, G. (2023). Solid Salt Fluxes for Molten Aluminum Processing – A Review. Metals, 13(5), 832. https://doi.org/10.3390/met13050832
Zhang, M. L., Yan, Y. D., Hou, Z. Y., Fan, L. A., Chen, Z., & Tang, D. X. (2007). An electrochemical method for the preparation of Mg-Li alloys at low temperature molten salt system. Journal of Alloys and Compounds, 440(1–2), 362–366. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.09.056
Massalski T.B., Okamoto H., Subramanian P.R. & Kacprzak L. (1990). Phase Diagrams for Binary Alloys Second Edition, Vol. 1, ASM International, Materials Park, Ohio, USA. 3589 P.
Williams D. F., Toth L. M. & Clarno K. T. (2006). Assessment of candidate molten salt coolants for the advanced high-temperature reactor (AHTR) Tennessee: Oak Ridge, P. 69.
Ivanchenko D. V. & Yamshinskiy М. М. (2024). Zirconium tetrafluoride as a hardener for aluminum and aluminum-based alloys. Casting processes, 2, 3-10. https://doi.org/10.15407/plit2024.02.003 [In Ukrainian].
Voron M. M., Polyvoda S. L., Fon-Pruss M. A. & Matviets E. O. (2021). Production and study of the structure and efficiency of the complex Al-12Ti-8Zr master alloy. Metal and casting of Ukraine, 2, 30-35 https://doi.org/10.15407/steelcast2021.02.030 [In Ukrainian].
Likhatsky I. F., Voron M. M. & Mykhalenkov K. V. (2020). World experience of aluminum master alloys application and advanced Ukrainian developments in this field. Metal and Casting of Ukraine, 4, 63-68. https://doi.org/10.15407/steelcast2020.04.063 [In Ukrainian].
Voron M. M. & Fon Pruss M. A. (2021). Features of Al-10Mo electron-beam produced master-alloy assimilation in liquid aluminum and AlSi9Cu3 alloy. Metal science & treatment of metals, 3, 49-56. https://doi.org/10.15407/mom2021.03.049 [In Ukrainian].
Voron М. М. (2021). Influence of magnesium on high-temperature structural-phase stability of Al-Ni-La system alloys. Metal science & treatment of metals, 2, 38–46 https://doi.org/10.15407/mom2021.02.038 [In Ukrainian].
Voron М. М. & Solovey М.О. (2024) Development of creep-resistant casting alloys based on the Al-Fe-Mn-Ni system. Metal science & treatment of metals, 2, 49-58. https://doi.org/10.15407/mom2024.02.049 [In Ukrainian].
Raghavan V. (2006). Al–La–Ni (Aluminum-Lanthanum-Nickel)/ Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 27(4), 392. https://doi.org/10.1361/154770306X116333
Czerwinski F. (2020). Thermal Stability of Aluminum Alloys – A Review. Materials. Vol. 13 (15), 1–49. https://doi.org/10.3390/ma13153441
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 М.М. Ворон, Д.О. Ремізов, Б.В. Кивгило, О.В. Кривик, К.А. Баранцев
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
