Дослідження впливу кристалізації в електромагнітному полі на структурно-фазові характеристики евтектичного сплаву АК12М2 з підвищеним вмістом Fe ТА Mn

Анотація

УДК 669.71:538.6

Проведено дослідження впливу тривалості кристалізації в змінному магнітному полі розплаву сплаву АК12М2 з підвищеним вмістом заліза та марганцю на формування структурно-фазових характеристик матеріалу. Метою досліджень було встановлення можливості зміщення точки евтектичного перетворення під дією електромагнітного впливу. Також метою була оцінка відмінностей хімічного складу твердого розчину на основі алюмінію різних зразків та різниця будови їх евтектичних складових. Підвищення вмісту марганцю та заліза в складі сплаву було передбачено для оцінки імовірності переходу марганцю в склад твердого розчину з однієї сторони та для розуміння впливу обраного методу фізичної обробки на зміну розмірів та структури залізовмісних фаз. На основі одержаних даних знайдено оптимальну тривалість електромагнітної обробки розплаву, яка cтановила 8 секунд і дорівнювала третині тривалості до повної кристалізації. Більша тривалість електромагнітної обробки розплаву в процесі кристалізації призводила до негативних ефектів у вигляді неоднорідної структури та великих скупчень залізовмісних фаз евтектичного походження типу Al15 (Fe,Mn)3Si2. В усіх випадках обробка розплаву не призвела до суттєвих змін у легованості твердого розчину. Ефект проявлявся тільки у впливі на структуру, що пов’язано з перенесенням та розподіленням центрів кристалізації та усередненні температурного поля в об’ємі металу під час кристалізації. Таким чином, короткотривалу електромагнітну обробку можна ефективно використовувати для попередньої підготовки розплаву перед литтям.

Список літератури

1. Bayliss C. The Aluminium Story. 2019 Light Metals Keynote Session: Aluminum Industry: Vision for the Next Decade. San Antonio, Texas. March 10-14, 2019. 41 p.
2. Varshney D., Kumar K. Application and use of different aluminium alloys with respect to workability, strength and welding parameter optimization. Ain Shams Engineering Journal. 2021. Vol. 12 (1). pp. 1143-1152.
3. Rajan R., Kah P., Mvola B., Martikainen J. Trends in aluminium alloy development and their joining methods. Reviews on Materials Science. 2016. Vol. 4 (44). pp. 383-397.
4. Green J.A. Aluminum Recycling and Processing for Energy Conservation and Sustainability. ASM International. 2007. P. 198.
5. Awe S., Seifeddine S., Jarfors A., Lee Y., Dahle, A. Development Of New Al-Cu-Si Alloys For High Temperature Performance. Advanced Materials Letters. 2017. Vol. 8 (6). рр. 695-701.
6. Pantelakis Sp. et al. Creep resistance of aluminium alloys for next generation supersonic civil transport aircrafts. Theoretical and applied fracture mechanics. 1999. №31. рр. 31-39.
7. Davis J.R. Alloying: Understanding the Basics, Aluminum and Aluminum Alloys. Cleveland, OH.: ASTM International. 2001. P. 647.
8. Easton M. and StJohn D. Grain Refinement of Aluminum Alloys, Part I. The Nucleant and Solute Paradigms, Review of the Literature. Metall. And Mater. Trans. A. 1999. Vol. 30 (6). pp. 1613 – 1623.
9. Crossley F.A., Mondolfo L.F. Mechanism of grain refinement in aluminium alloys. Trans. AIME. Journal of metals. 1951. Vol. 191. pp. 1143 – 1154.
10. Le Brun P. Melt Treatment – Evolution and Perspectives. In: Grandfield, J.F., Eskin, D.G. (eds) Essential Readings in Light Metals. 2016. Springer, Cham. pp. 6-8.
11. Puga H., Costa S., Barbosa J. Influence of ultrasonic melt treatment on microstructure and mechanical properties of AlSi9Cu3 alloy. J. Mater. Proc. Technol. 2011. Vol. 211. рр. 1729–1735.
12. Murakami Y., Li M., Matsui I., Omura N. Microstructure refinement of 7150 aluminum alloy ingot with rectangular section by applying forward-reverse electromagnetic stirring. Journal of Japan Institute of Light Metals. 2019. Vol. 69(1). pp. 30-35.