Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия:

Котенков П. В., аспирант, эл. почта: p.kotenkoff@mail.ru

Попова Э. А., ст. науч. сотр.

Пастухов Э. А., зав. лабораторией e-mail: past@imet.mplik.ru

Быков А. С., ст. науч. сотр.

Изучена «живучесть» лигатурного сплава Al – Zr – Sc, или стабильность эффекта измельчения зерна материала Al – 4 % Cu добавками 0,5 % (Sc + Zr), вводимыми с опытной лигатурой. Знание стабильности работы лигатуры дало возможность определить способ ее введения в расплав, его температуру, длительность выдержки и разливки. Лигатурный сплав Al – 1,1 % Zr – 1,1 % Sc, полученный нами ранее, можно охарактеризовать комплексными алюминидами Al₃(Sc_0,5Zr_0,5), которые имеют кубическую решетку типа L1₂, совпадающую по структуре с решеткой -Al, что является важной характеристикой лигатуры. Замещение в алюминиде Sc цирконием уменьшает размерное несоответствие и смещает точку эвтектического превращения в тройной системе в сторону меньших концентраций (Sc + Zr). Это позволяет экономить дорогостоящую лигатуру Al – Sc с сохранением положительного влияния Sc на прочностные и пластические свойства. Методом отбора проб и металлографического анализа образцов во время 6-ч выдержки расплава Al – 4 % Cu с лигатурой при температуре 700–720 ^оС показано, что максимальное измельчение зерна (13–35 мкм) достигается после выдержки τ = 1 ч и остается неизменным в течение всего изученного периода, в то время как структура модельного сплава без добавки лигатуры характеризуется крупными зернами с размерами 1–5 мм. Это означает, что разливку расплава, модифицированного опытной лигатурой Al – Zr – Sc, можно проводить в течение времени (6 ч) без потери эффекта модифицирования.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ, проекты № 11-03-12082 ОФИ_м, № 11-03-01029, и молодежного проекта УрО РАН 13-3-НП-342. Результаты получены с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Урал-М».

1. Гольдштейн Я. Е., Мизин В. Г. Инокулирование железоуглеродистых сплавов. — М. : Металлургия, 1993. — 416 с.
2. Попова Э. А., Шубин А. Б., Котенков П. В., Бодрова Л. Е., Долматов А. В., Пастухов Э. А., Ватолин Н. А. Лигатура Al – Sc – Zr и оценка ее модифицирующей способности // Расплавы. 2011. № 1. С. 11–15.
3. Захаров В. В., Ростова Т. Д. Легирование скандием алюминиевых медьсодержащих сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 2. С. 23–27.
4. Knipling K. E., Karnesky R. A., Lee C. P., Dunand D. C., Seidman D. N. Precipitation evolution in Al – 0.1 Sc, Al – 0.1 Zr and Al – 0.1 Sc – 0.1 Zr (at. %) alloys during isochronal aging // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. P. 5184–5195.
5. Royset J., Ryum N. Scandium in aluminium alloys // Inter. Mater. Reviews. 2005. Vol. 50, N 1. P. 19–44.
6. Бродова И. Г., Попель П. С., Барбин Н. М., Ватолин Н. А. Расплавы как основа формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов. — Екатеринбург : УрО РАН, 2005. — 372 с.
7. Мальцев М. В. Модифицирование структуры металлов и сплавов. — М. : Металлургия, 1964. — 214 с.
8. Быков А. С., Попова Э. А., Котенков П. В., Пастухов Э. А. Калориметрическое определение содержания неравновесной эвтектической фазы в медьсодержащих сплавах на основе алюминия // Компьютерное моделирование физико-химических свойств стекол и расплавов : тр. XI Российского семинара. — Курган : Изд-во Курганского государственного университета, 2012. — С. 64–67.
9. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. — М. : МИСиС, 2002. — 376 с.