Получение алюминиево-магниевых сплавов с улучшенными свойствами при их кристаллизации в условиях высоких центробежных сил

Исследовано влияние центробежных сил на процесс кристаллизации алюминиево-магниевого сплава марки АМг6. Проведен физико-химический и фазовый анализ структур отливок из АМг6, полученных методом центробежного литья. Установлено, что кристаллизация данного сплава в условиях повышенных центробежных сил, характеризующихся коэффициентом гравитационной нагрузки 300–500, позволяет сформировать структуру без возникновения хрупкой фазы β(Mg₂Al₃), которая образуется при других традиционных методах литья, в том числе и при центробежном литье с нагрузкой до 250g. Кроме этого, определено, что повышение нагрузки с 300g по 500g позволяет снижать зернистость материала примерно в 2 раза (до значений порядка 50 мкм) и способствует очистке расплава от хрупких железокремниевых соединений в твердом растворе алюминия. Так, доля таких соединений снижается на 10 %, а в сравнении с исходной шихтой плавки – на 20 %. Исследуемое повышение нагрузки дает возможность увеличивать степень легирования кристаллической решетки алюминиевой фазы и получать материал с повышенной прочностью и пластичностью соответственно не менее чем на 10 и 30 %. В результате исследований получен сплав АМг6 с прочностью 275/230 МПа и относительным удлинением 8,9/18,6 % при температуре материала 20/300 °С соответственно. Показана перспективность использования полученных алюминиево-магниевых сплавов с улучшенными свойствами. 

1. Белецкий, В. М. Алюминиевые сплавы: состав, свойства, технология, применение: справочник / В. М. Белецкий, Г. А. Кривов; под общ. ред. И. Н. Фридляндера. – К.: Коминтех, 2005. – 365 с.

2. Young-Ki Yang. Direct visualization of β phase causing intergranular forms of corrosion in Al–Mg alloys / Young-Ki Yang, T. Allen // Materials Characterization. – 2013. – Vol. 80. – P. 76–85. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2013.03.014

3. Role of Mg in simultaneously improving the strength and ductility of Al–Mg alloys / Byeong-Hyeon Lee, SungHoon Kim, Jun-Hyoung Park [et al.] // Materials Science and Engineering A. – 2016. – Vol. 657. – P. 115–122. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.01.089

4. Мальцев, М. В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов / М. В. Мальцев. – 2-е изд. – М.: Металлургия. 1970. – 364 с.

5. Технологические основы синтеза композиционных наноструктурированных материалов на основе алюминиевых сплавов / А. Г. Колмаков, В. Т. Сенють, М. Л. Хейфец [и др.] // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2016. – №. 8. – С. 3–12.

6. Юдин, С. Б. Центробежное литье / С. Б. Юдин, М. М. Левин, С. Е. Розенфельд. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 1972. – 280 с.

7. Перспективы развития и применения способа центробежного литья в области создания новых материалов на основе легких сплавов / А. П. Петров, В. В. Еремеев, Н. В. Еремеев [и др.] // Двигатель. – 2017. – № 4. – С. 4–8.

8. Петров, А. П. Аспекты технологии получения кольцевых полуфабрикатов из алюминиевых сплавов / А. П. Петров, В. В. Еремеев, Н. В. Еремеев // Технология легких сплавов. – 2013 – № 3. –С. 7–11.

9. Вейник, А. И. Теория особых видов литья / А. И. Вейник. – М.: Машгиз, 1958. – 300 с.

10. Получение методом центробежного литья градиентных композиционных материалов / Ю. С. Алексеева, Л. И. Кобелева, А. Г. Колмаков [и др.] // Инженер-механик. – 2016. – № 1. – С. 35–38.

11. Набоко, Е. П. Совершенствование процесса центробежного литья алюминиевого сплава / Е. П. Набоко, В. Н. Марченко // Наука и инновации в XXI веке: актуальные вопросы, открытия и достижения: сб. ст. XII Междунар. науч.-практ. конф., 5 марта 2019 г., г. Пенза. – Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение», 2019. – С. 90–92.

12. Kevorkijan, V. Functionally graded aluminum-matrix composites / V. Kevorkijan // American Ceramic Society Bulletin. – 2003 – Vol. 82, Iss. 2. – P. 60–64.

13. Получение высокопрочных деформируемых алюминиевых сплавов типа АМг10 / П. А. Витязь, А. Ф. Ильющенко, С. Ф. Соболь [и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук. – 2017. – № 4. – С. 7–16.

14. Powder diffraction file. Data cards. ICDD. – Swarthmore, Pensylvania, USA, 1948–2021.