Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

А. В. Колтыгин, доцент кафедры ЛТиХОМ
В. Е. Баженов, доцент кафедры ЛТиХОМ, эл. почта: V.E.Bagenov@gmail.com

На российских магниевых литейных производствах сплав МЛ10 готовят путем переплава лигатуры МЦр1Н3 с добавлением металлических лигатур Mg – Zr (Л2, Л4), Mg – Nd (МН) и цинка. Первым производителем, предложившим на российском рынке коммерческий сплав МЛ10 в качестве шихтового материала, был ООО «Соликамский опытно-металлургический завод» (СОМЗ). Были исследованы два слитка из сплава МЛ10 производства СОМЗ. Слитки сплава поставлены производителем в двух вариантах: прямоугольном и цилиндрическом. Микроструктура сплава соответствует типичной микроструктуре литого сплава МЛ10. Однако в образце, вырезанном из края слитка, содержание неодима и цинка максимально, а циркония минимально. В образце, вырезанном из центра слитка, содержание неодима и цинка минимально, а циркония максимально. При этом содержание неодима в центре слитка ниже допустимого предела, определяемого стандартом. Неоднородность химического состава по сечению слитка необходимо учитывать при шихтовке. Цилиндрический слиток переплавляли и из полученного сплава отливали прутковые образцы. Образцы подвергали термообработке по режимам T4 (выдержка при температуре 530–540 ^оС в течение 8 ч) и Т6 (выдержка при температуре 530–540 ^оС в течение 8 ч с последующим охлаждением в потоке воздуха и старение при 200 ^оС в течение 8 ч). Механические свойства сплава определяли на цилиндрических образцах диаметром 10 мм, выточенных из прутковых образцов. После термообработки Т6 предел прочности образца σ_в = (232±16) МПа, предел текучести σ_0,2 = (151±16) МПа, относительное удлинение δ = (6,8±1,8) %. Твердость сплава МЛ10, термообработанного по режиму Т6, составляет 68 HB, а по режиму Т4 — 57 HB. Были изучены фрактограммы образцов, термообработанных по режиму Т6. Излом типичен для сплава МЛ10. В структуре излома отсутствуют крупные включения, что свидетельствует о чистоте сплава. Была определена скорость обеднения сплава МЛ10 легирующими элементами в процессе плавки. Установлено, что за 3 ч выдержки в стальном тигле в печи при температуре 760–780 оС под пленкой защитного флюса содержание неодима снизилось на 0,3 %, а циркония на 0,22 %. Содержание цинка в процессе выдержки почти не изменилось. Исследуемый сплав полностью соответствует марке МЛ10 и может быть рекомендован в качестве шихтового материала для получения отливок из сплава МЛ10 в производственных условиях.

1. Zheng X. W., Dong J., Liu W., Ding W. J. Microstructure and mechanical properties of NZ30K alloy by semicontinuous direct chill and sand mould casting processes // China foundry. 2011. Vol. 8, No. 1. P. 41–46.
2. Nie J.-F. Precipitation and hardening in magnesium alloys // Metallurgical and Materials Transactions: A. 2012. Vol. 43, No. 11. P. 3891–3939.
3. Альтман М. Б., Антипова А. П., Блохина В. А., Бляблин А. А. Магниевые сплавы : справочник. Ч. 1. Металловедение магния и его сплавов. Области применения. — М. : Металлургия, 1978. — 232 с.
4. Penghuai F., Liming P., Haiyan J., Lan M., Chunquan Z. Chemical composition optimization of gravity cast Mg – yNd – xZn – Zr alloy // Materials Science and Engineering A. 2008. Vol. 496. P. 177–188.

5. Yang W., Liu L., Zhang J., Ji S., Fan Z. Heterogeneous nucleation in Mg – Zr alloy under die casting condition // Materials Letters. 2015. Vol. 160. P. 263–267.
6. Mukhina I. Yu., Lebedev V. M., Kim K.-H., Kim D.-K. Investigation of the microstructure and properties of a stable neodymium- and yttrium-bearing magnesium alloys at elevated temperatures // Metal Science and Heat Treatment. 1997. Vol. 39, No. 5/6. P. 202–206.
7. Альтман М. Б., Белов А. Ф., Добаткин В. И. и др. Магниевые сплавы : справочник. Ч. 2. — М. : Металлургия, 1978. — 294 с.
8. Тихонова Н. М., Блохина В. А., Антипова А. П. Жаропрочные магниевые сплавы. В кн. : Магниевые сплавы. — М. : Наука, 1978. С. 58–62.
9. РТМ 1.4.1772–87. Специализированное технологическое оборудование. Пружины.
10. Уридия З. П., Мухина И. Ю., Дуюнова В. А., Козлов И. A. Причины флюсовой коррозии в отливках из жаропрочного литейного магниевого сплава МЛ10 // Труды ВИАМ. 2016. № 12. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-12-2-2.
11. Уридия З. П., Мухина И. Ю., Фролов А. В., Леонов А. А. Исследование микроструктуры магниево-циркониевой лигатуры и жаропрочного литейного магниевого сплава МЛ10 // Труды ВИАМ. 2015. № 10. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-10-6-6.
12. ГОСТ 1583–93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. — Введ. 1997–01–01.
13. ГОСТ 2856–79. Сплавы магниевые литейные. Марки. — Введ. 1981–01–01.
14. Колтыгин А. В. Анализ возможных фазовых превращений при кристаллизации и их влияние на литую структуру в сплаве МЛ10 // МиТОМ. 2013. № 8. С. 25–28.
15. Gorsse S., Hutchinson C. R., Chevalier B., Nie J.-F. A thermodynamic assessment of the Mg – Nd binary system using random solution and associate models for the liquid phase // Journal of Alloys and Compounds. 2005. Vol. 392. P. 253–262.
16. Yu K., Li W.-X., Wang R.-C. Mechanical properties and microstructure of as-cast and extruded Mg – (Ce, Nd) – Zn – Zr alloys // J. Cent. South Univ. Technol. 2005. Vol. 12, No. 5. P. 499–502.
17. Feng H., Liu H., Cao H., Yang Y., Xu Y., Guan J. Effect of precipitates on mechanical and damping properties of Mg – Zn – Y – Nd alloys // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 639. P. 1–7.
18. Bettles C. J., Gibson M. A., Zhu S. M. Microstructure and mechanical behaviour of an elevated temperature Mg-rare earth based alloy // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 505. P. 6–12.