Принципи одержання жароміцних алюмінієвих сплавів
Processy litʹâ, 2021, Tom 143, №1, p.50-56
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2021.01.050Ключові слова:
алюмінієві сплави, жароміцні алюмінієві сплави, принципи легування, нові литі матеріали, матеріали для роботи в екстремальних умовахАнотація
Надійшла 21.01.2021
УДК 669.018.44:669.715
Роботу присвячено моніторингу та вивченню принципів одержання жароміцних сплавів на основі алюмінію. Показано, що алюмінієві сплави постійно розширюють області свого застосування. Одночасно з цим, вимоги, які висуваються до ряду алюмінієвих сплавів також зростають та вимагають їх більш широкого використання в екстремальних умовах і, зокрема, при підвищених температурах. Прикладами деталей з такого роду матеріалів є деталі двигунів автомобілів та спеціальної техніки, імпелери турбін, деталі теплообмінників та колекторів, арматури, елементів обшивки та корпусних деталей авіаційного та космічного призначення, тощо. Розробка та виробництво нових жароміцних матеріалів на основі алюмінію з підвищеним рівнем експлуатаційних характеристик вимагає детального вивчення механізмів та способів забезпечення в них оптимального структурно-фазового складу та знаходження ефективних способів виробництва. В роботі розглянуто існуючі методи та принципи ефективного одержання жароміцних алюмінієвих сплавів, серед яких найбільшу увагу приділено принципам одержання ливарних сплавів, як найбільш вигідних з точки зору масового виробництва та економічної ефективності. Показано, що до основних принципів досягнення вказаної мети можна віднести: використання легуючих елементів (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) та модифікаторів (Ti, Zr, Mo, Hf), які сприятимуть утворенню в матриці сплаву стабільних нерозчинних фаз з низькою дифузійною активністю та помітною кубічною або близькою до кубічної морфології; Створення евтектичних сплавів, в тому числі без кремнієвих, які б включала велику частку високотемпературних фаз сприятливої морфології; Температура евтектичного перетворення при цьому повинна бути якомога більшою; Впровадження технологічних принципів приготування розплавів та лиття, які здатні ефективно подрібнювати структуру сплаву та підвищувати розчинність нерозчинних компонентів шляхом створення специфічних термодинамічних умов.
Посилання
Gnatush V. A. (2020) Global trends in the market for recycling of waste and scrap of aluminum alloys. Casting processes, no 3, pp. 56–69. [In Ukrainian]
Metal Recycling Factsheet. EuRIC AISBL – Recycling: Bridging Circular Economy & Climate Policy. URL: https://www.euric-aisbl.eu/
Green, J. A. S. (2007) Aluminum Recycling and Processing for Energy Conservation and Sus- tainability. ASM International. 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, no 8 (6), рр. 695–701.
Pantelakis Sp. et al. (1999) Creep resistance of aluminium alloys for next generation supersonic civil transport aircrafts. Theoretical and applied fracture mechanics, no 31, рр. 31–39.
Richard Rajan, Paul Kah, Belinga Mvola, Jukka Martikainen. (2016) Trends in aluminium alloy development and their joining methods. Reviews on Materials Science, no 4 (44), pp. 383–397.
Kasprzak W., Emadi D., Sahoo M., Aniolek M. (2009) Development of Aluminium alloys for high temperature applications in diesel engines. Materials Science Forum. Vols. 618–619. April 2009, pp. 595–600.
Toshiyuki Tanaka, Yasuki Kamitakahara. (2017) Highly heat-resistant aluminum alloy “KS2000”. Kobelko technology review, no 35, pp. 28–33.
Gorbunov J. (2014) Main Characteristics and future development of aluminum alloys with high dispersion ability of phase of alloying elements. Journal of Siberian Federal University. Engine- ering and Technologies, no 5, pp. 570–578.
R. Molina, P. Amalberto, M. Rosso. (2011) Mechanical characterization of aluminium alloys for high temperature applications. Part 1: Al-Si-Cu alloys. Metallurgical science and technology. Vol. 29–1, pp. 5–15.
R. Molina, P. Amalberto, M. Rosso. (2011) Mechanical characterization of aluminium alloys for high temperature applications. Part 2: Al–Si–Cu alloys. Metallurgical science and technology. Vol. 29–2, pp. 5–13.
Vojtech D. (2010) Challenges for research and development of new aluminium slloys. METALURGIJA. no 49 (3), pp. 181–185.
Rakhmanov J., Timelli G., Bonollo F. (2016) The effect transition elements on high-temperature mechanical properties of Al–Si foundry alloys – A review. Advanced engineering materials. no 7, pp. 1096–1105.
Chang-Yeol Jeong. (2013) High temperature mechanical properties of Al–Si–Mg–(Cu) alloys for automotive cylinder heads. Materials transactions. Vol. 54, no 4, pp. 588–594.
Sims Z.C. et al. (2016) Cerium-Based, Intermetallic-Strengthened Aluminum Casting Alloy: High-Volume Co-product Development. JOM. Vol. 68, pp. 1940–1947.
Keith E. Knipling, David C. Dunand, David N. Seidman. (2006) Creteria for development castable, creep-resistant aluminium-based alloys – A review. Z. Metallkd, no 97, pp. 246–265.
Inoue А. et al. (2015) Development and application of highly functional Al-based materials by use of metastable phases. Materials research, no 18 (6), pp. 1414–1425.
Robinson J. S., Cudd R. L., Evans J. T. (2003) Creep resistant aluminium alloys and their appli- cations. Materials Science and Technology. Vol. 19, pp. 143–155.
Inoue A., Onoue K., Masumoto T. (1994) Microstructure and properties of bulky Al84Ni10Ce alloys with amorphous surface layer prepared by high-pressure die casting. Materials Transac- tions, JIM, no 35 (11), pp. 808–813.
Weiss D. (2018) Development and Casting of High Cerium Content Aluminum Alloys. Global Casting Magazine, no 2, pp. 22–27.
Pozdniakov A. V., Lotfy A., Qadir A., Zo 22–27. lotorevskiy V. S. (2016) Effect of the B4C content on the structure and thermal expansion coefficient of the Al–5% Cu alloy-based metal-matrix composite material. The Physics of Metals and Metallography. Vol. 117. Issue 8, pp.783–788.
Lotfy A. et al. (2018) Novel preparation of Al–5%Cu / BN and Si3N4 composites with analyzing mi- crostructure, thermal and mechanical properties. Materials Characterization. Vol. 136, pp. 144–151.
Tian W.S., Zhao Q.L., Zhang Q.Q. (2017) Superior creep resistance of 0.3 wt.% nano-sized TiCp/ Al-Cu composite. Mater. Sci. Eng. 2017. A 700. Pp. 42–48
Bo Lin et al. (2019) Improved creep resistance of Al–Cu–Mn–Fe–Ni alloys through squeeze casting. Materials Characterization. Vol. 158, pp. 1–7.
Amenova A., Belov N., Smagulov D., Toleuova А. (2014) Perspective high strength aluminium alloys of new generation based on Al–Ni–Mn–Fe–Si–Zr system. Materials Research Innova- tions. Vol. 18, рр. 50–53.
Martinez-Sanchez R. et al. (2016) Evolution of Microstructure in Al-Si-Cu System Modified with a Transition Element Addition and its Effect on Hardness. Materials research. Vol 19. Supl. 1, pp. 59–66.
Czerwinski F. (2020) Thermal Stability of Aluminum Alloys – A Review. Materials, no 13 (15), pp. 1–49.
Bala G. Narasimha, Vamsi M. Krishna, Dr. Antony M. Xavior. (2013) A Review on Processing of Particulate Metal Matrix Composites and its Properties. International Journal of Applied Engi- neering Research. Vol 8, no 6, p. 115–130.
Nembach E. (1997) Particles strenghthening of metals and alloys. New York. John Wiley and Sons. 997 p.
Kumar K. S. (1990) Ternary intermetallics in aluminium refractory-metal X systems (X = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn). Intermetallic Materials Review. No 35 (6), pp. 293–327.
Nakayama Y., Mabuchi H. (1993) Formation of ternary L12 compounds in Al3Ti-base alloys. Intermetallics. No 1 (1), pp. 41–48
Takeda M., Kikuchi T. Makihara S. (1999) Stabilizing effect of third element on an L12–Al3Ti compound. Material Science Letters. No 18 (8), pp. 631–634.
Humphreys F. J., Hirsch P. B. (1978) Work-hardening and recovery of dispersion hardened alloys. Phil. Mag. Vol. 34, pp. 373–399.
Glazoff M. et al. (2019) Casting Aluminum Alloys: Their Physical and Mechanical Metallurgy. 2nd Edition. Butterworth-Heinemann. 554 p.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 А. В. Нарівський, М. М. Ворон, М. А. Фон Прусс, В. В. Перехода, О. В. Чистяков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
