vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestift-304Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYНАНОСТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПЛАВКЕ И ЛИТЬЕ СИЛУМИНОВNANOSTRUCTURAL PROCESSES AT MELTING AND MOULDING OF SILUMINSМаруковичЕ. И.MarukovichE. I.

академик Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, заведующий отделом

Academician of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Head of the Department

info@itm.byСтеценкоВ. Ю.StetsenkoV. Y.

кандидат технических наук, заведующий лабораторией

Ph. D. (Engineering), Head of the Laboratory

lms@itm.byИнститут технологии металлов Национальной академии наук БеларусиInstitute of Technology of Metals of National Academy of Sciences of Belarus201708082017021522Copyright © Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., 20172017Марукович Е.И., Стеценко В.Ю.Marukovich E.I., Stetsenko V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/304

Существующие теории жидкого состояния, кристаллизации и модифицирования не позволяют определить наноструктурные физико-химические механизмы плавки и литья силуминов. Чтобы исследовать тонкую структуру этих процессов, необходимо считать расплав состоящим из термодинамически стабильных нанокристаллов фаз и бесструктурных атомизированных зон. В результате проведенных исследований показано, что плавка и литье силуминов являются сложными наноструктурными процессами. При плавке и литье доэвтектического силумина определяющую роль играют центры кристаллизации первичных кристаллов алюминия, нанокристаллы алюминия, растворенный и адсорбированный водород. Значение модификаторов сводится к поглощению растворенного водорода и интенсификации процесса коагуляции нанокристаллов алюминия в центры кристаллизации первичных кристаллов алюминия. В процессах плавки и литья эвтектического силумина главенствуют центры кристаллизации эвтектических кристаллов алюминия, растворенный и адсорбированный водород. Роль модифицирующего флюса сводится к образованию натриевой эмульсии, на которой происходит выделение пузырьков водорода при эвтектической кристаллизации. Это способствует разветвлению кристаллов алюминия и получению модифицированной эвтектической микроструктуры. В процессах плавки и литья заэвтектического силумина определяющее значение приобретают центры кристаллизации первичных кристаллов кремния, нанокристаллы кремния, растворенный и адсорбированный кислород. В этом случае роль модификаторов сводится к уменьшению концентрации адсорбированного кислорода и интенсификации процесса коагуляции нанокристаллов кремния в центры кристаллизации первичных кристаллов кремния. 

The existing theories of liquid state, crystallization and modifying don’t allow determining nanostructural physical and chemical mechanisms of melting and casting of silumins. To research thin structure of these processes, it is necessary to consider fusion as consisting of thermodynamic stable nanocrystals of phases and unstructured atomized zones. As a result of the conducted researches it is shown that melting and casting of silumins are complicated nanostructural processes. During melting and casting of hypoeutectic silumin the determining role is played by centers of crystallization of primary crystals of aluminum, aluminum nanocrystals, the dissolved and adsorbed hydrogen. The role of modifiers comes down to absorption of dissolved hydrogen and an intensification of process of coagulation of nanocrystals of aluminum in the centers of crystallization of primary crystals of aluminum. At processes of melting and casting of eutectic silumin the major role is played by the centers of crystallization of the eutectic crystals of aluminum, the dissolved and adsorbed hydrogen. The role of the modifying flux comes down to formation of a sodium emulsion on which there is an allocation of bubbles of hydrogen in case of the eutectic crystallization. It promotes a branching of crystals of aluminum and receipt of the modified eutectic microstructure. At processes of melting and casting of hypereutectic silumin the determining role is played by the centers of crystallization of primary crystals of silicon, silicon nanocrystals, dissolved and adsorbed oxygen. In this case the role of modifiers comes down to reduction of concentration of the adsorbed oxygen and an intensification of process of coagulation of nanocrystals of silicon in the centers of crystallization of primary crystals of silicon.

плавкалитьесилуминымодифицированиенанокристаллыцентры кристаллизациинано- структурные процессыmeltingcastingsiluminsmodifyingnanocrystalscenters of crystallizationnanostructural processesReferencesМарукович, Е. И., Модифицирование сплавов / Е. И. Марукович, В. Ю. Стеценко. – Минск: Беларус. навука, 2009. – 192 с.Marukovich E. I., Stecenko V. Y. Modifying of alloys. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2009. 192 p. (in Russian).Кубашевский, О. Металлургическая термохимия / О. Кубашевский, С. Б. Олкокк. – М.: Металлургия, 1982. – 392 с.Kubashevskij O., Olkokk K. B. Metallurgical thermochemistry. Moscow, Metallurgiya Publ., 1982. 392 p. (in Russian).Двойные и многокомпонентные системы на основе меди : справочник / М. Е. Дриц [и др.] ; отв. ред. Н. Х. Абрикосов. – М.: Наука, 1979. – 248 с.Drits M. E., Bochvar N. R., Guzei L. S., Abrikosov N. Kh. (ed.). Double and multicomponent systems on the basis of copper. Reference book. Moscow, Nauka Publ., 1979. 248 p. (in Russian).Исходные расплавы как основа формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов / И. Г. Бродова [и др.]. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 370 с.Brodova I. G., Popel’ P. S., Barbin N. M., Vatolin N. A. Initial fusions as the basis of formation of structure and properties of aluminum alloys. Ekaterinburg, The Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2005. 370 p. (in Russian).Ершов, Г. С. Высокопрочные алюминиевые сплавы из вторичного сырья / Г. С. Ершов, Ю. Б. Бычков. – М.: Металлургия, 1979. – 192 с.Ershov G. S., Bychkov Y. B. High-strength aluminum alloys from secondary raw materials. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979. 192 p. (in Russian).Стеценко, В. Ю. Кластеры в жидких металлах – стабильные нанокристаллы / В. Ю. Стеценко // Литье и металлургия. – 2015. – № 2. – С. 33–35.Stecenko V. Y. Clusters in liquid metals – stable nanocrystals. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2015, no. 2, pp. 33–35 (in Russian).Залкин, В. М. Природа эвтектических сплавов и эффект контактного плавления / В. М. Залкин. – М.: Металлургия, 1987. – 152 с.Zalkin V. M. Nature of eutectic alloys and effect of contact melting. Moscow, Metallurgiya Publ., 1987. 152 p. (in Russian).Строганов, Г. Б. Сплавы алюминия с кремнием / Г. Б. Строганов, В. А. Ротенберг, Г. Б. Гершман. – М.: Металлургия, 1977. – 272 с.Stroganov G. B., Rotenberg V. A., Gershman G. B. Aluminum alloys with silicon. Moscow, Metallurgiya Publ., 1977. 272 p. (in Russian).Стеценко, В. Ю. Определение механизмов литья алюминиево-кремниевых сплавов с высокодисперсной и инвертированной микроструктурой / В. Ю. Стеценко // Литье и металлургия. – 2013. – № 2. – С. 22–29.Stecenko V. Y. Definition of mechanisms of molding of aluminum-silicon alloys with high-disperse and inverted microstructure. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2013, no. 2, pp. 22–29 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.