Библиографическое описание:ВЛИЯНИЕ ЦЕРИЯ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ХАРАКТЕР КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛИТЕЙНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Mg-Si : научное издание / В. Б. Деев [и др.]. - Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2021. - Т. 27, № 3. - С. 37-45. - ISSN 0021-3438. - ISSN 2412-8783, DOI 10.17073/0021-3438-2021-3-37-45.
Аннотация:В данной работе c помощью расчетов в программе «Thermo-Calc» (база данных TCAl4.0) раскрываются ранее не изученные данные о фазовом составе и характере кристаллизации сплавов системы Al-Mg-Si-Ce в области составов литейных алюминиево-магниевых сплавов двухфазного состава (Al) + Mg<sub>2</sub>Si. Показано, что в процессе кристаллизации возможно формирование фаз (Al), Al<sub>4</sub>Ce, Mg<sub>2</sub>Si, Al<sub>8</sub>Mg<sub>5</sub>. При 4 % Mg и концентрациях (Si + Сe) = 1,5 % одновременное повышение Ce и уменьшение Si с точек 0,2 и 1,3 % способствуют последовательному протеканию реакций L + (Al) + Al<sub>4</sub>Ce и L + (Al) + Al<sub>4</sub>Ce + Mg<sub>2</sub>Si; это позволяет предположить, что фаза Al<sub>4</sub>Ce может ограничивать рост эвтектических включений фазы Mg<sub>2</sub>Si. Более того, при температуре 20 <sup>o</sup>C такое изменение концентраций способствует одновременному росту содержаний фаз Al<sub>4</sub>Ce и Al<sub>8</sub>Mg<sub>5</sub>, что также сопровождается снижением количества силицида магния. При добавлении Ce в сплав Al-4%Ce-0,5%Si доля Mg<sub>2</sub>Si практически постоянна во всем интервале кристаллизации (1,34 %), но при этом каждые 0,1 % Ce повышают долю интерметаллида c Ce на 0,17 %, и при 0,7 % Ce доли двух фаз становятся равнозначными. При изучении фазового состава при характерных температурах отжига 400 и 550 <sup>o</sup>C было выявлено, что вследствие растворения фазы Al<sub>8</sub>Mg<sub>5 </sub>происходит пересыщение твердого раствора (Al), и каждые 0,1 % Ce повышают долю Mg в твердом растворе (Al): в первом случае - на 0,005 %, а во втором - на 0,01 %, что свидетельствует о потенциале положительного влияния Сe на упрочнение матрицы. На основании результатов был сделан вывод о целесообразности добавления в сплав Ce в количестве до 0,7 %, что незначительно уменьшает температуру ликвидуса (до ~636÷638 <sup>o</sup>C), но на ~30 <sup>o</sup>C снижает температуру неравновесного солидуса до 421 <sup>o</sup>C. В то же время при постоянной температуре образования фазы Mg<sub>2</sub>Si (581 <sup>o</sup>C) с добавкой Ce расширяется интервал кристаллизации эвтектики (Al) + Al<sub>4</sub>Ce, что может компенсировать снижение литейных свойств. Сплав Al-4%Ce-0,5%Si-0,7%Ce имеет следующий фазовый состав: Al<sub>4</sub>Ce - 1,19 %, соотношение [Mg<sub>2</sub>Si/Al<sub>4</sub>Ce] = 0,89, доля Al<sub>8</sub>Mg<sub>5</sub> - 7,92 % при 20 <sup>o</sup>C, концентрации Mg в твердом растворе (Al) - 3,22 и 3,36 % при температурах 400 и 550 <sup>o</sup>C соответственно. Представленные результаты обосновывают составы и температурные режимы получения литейных алюминиево-магниевых сплавов с церием, оказывающим модифицирующее влияние на эвтектические включения Mg<sub>2</sub>Si.
This study was conducted with calculations made in Thermo-Calc software (TCAl4.0 database) to find out the unexplored data on the phase composition, crystallization behavior of Al-Mg-Si-Ce alloys as regards the compositions of two-phase (Al) + Mg2Si cast aluminum-magnesium alloys. It was shown that (Al), Al4Ce, Mg2Si, Al8Mg5 phases may form during crystallization. At 4% Mg and (Si + Сe) concentrations of 1.5 %, a simultaneous increase in Ce and decrease in Si contents from 0.2 % and 1.3 % points promote consistent reactions L + (Al) + Al4Ce and L + (Al) + Al4Ce + Mg2Si. This suggests that the Al4Ce phase may hinder the growth of Mg2Si phase eutectic inclusions. Moreover, at 20 °C such a change in concentrations promotes a simultaneous decrease in the contents of Al4Ce and Al8Mg5 phases, along with a decrease in the amount of magnesium silicide. While adding Ce in the Al-4%Ce-0.5%Si alloy, the fraction of Mg2Si is approximately constant throughout the entire crystallization range (1.34 %), but each 0.1% Ce increases the Ce-bearing intermetallic fraction by 0.17 %, and at 0.7 % Ce the proportions of two phases are equal. When studying the phase composition at representative annealing temperatures of 400 и 550 °C, it was revealed that the (Al) solid solution becomes supersaturated as a result of Al8Mg5 phase dissolving. Each 0.1% Ce increases the Mg content in the (Al) solid solution by 0.005 % in the first case and by 0.01 % in the second one. This indicates a potentially positive influence of Ce on matrix strengthening. Based on the results, it was concluded that it is advisable to add Ce in an amount of up to 0.7 %, which slightly reduces the liquidus temperature (to ~636÷638 °C), but reduces the non-equilibrium solidus temperature by ~30 °C to 421 °C. At the same time, at a constant Mg2Si phase formation temperature (581 °C), the eutectic crystallization range (Al)+Al4Ce expands with Ce addition, which can compensate for the decrease in casting properties. The Al-4%Ce-0.5%Si-0.7% Ce alloy has the following phase composition: Al4Ce 1.19 %, the [Mg2Si/Al4Ce] ratio = 0.89, Al8Mg5 fraction is 7.92 % at 20 °C, Mg concentrations in the (Al) solid solution are 3.22 % and 3.36 % at temperatures of 400 °C and 550 °C, respectively. The presented results serve as the basis for subsequent experiments and justify compositions and temperature conditions for obtaining cast aluminum-magnesium alloys with cerium having a modifying effect on Mg2Si eutectic inclusions.
Источник:Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия
Выпуск:Т. 27, № 3
Номера страниц:37-45
Держатель оригинала документа:Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Сибирский федеральный университет, Тихоокеанский государственный университет
Количество экземпляров:
Твёрдая копия издания отсутствует в фонде библиотеки
