ВПЛИВ КОМПЛЕКСНОГО МОДИФІКУВАННЯ НА ФОРМУВАННЯ ЗАЛІЗОВМІСНИХ ФАЗ У СПЛАВІ АК8М3
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2026.01.023Ключові слова:
Al–Si–Cu, АК8М3, комплексне модифікування, залізовмісні фази, мікроструктура, фазоутворенняАнотація
Роботу присвячено дослідженням структурно-фазових характеристик, зокрема модифікуванню залізовмісних фаз у ливарних алюмінієвих сплавах системи Al–Si–Cu після додавання до їх складу мікролегуючих добавок і модифікаторів (Co, Cr, V та Mo) окремо та в різних комбінаціях один з одним. Як модельний сплав для проведення досліджень вибрано поширений комерційний сплав АК8М3 (A380). Показано перспективність використання саме комплексного модифікування, що дає можливість знизити вміст модифікаторів у сплаві до 0,5 % мас. Така концентрація модифікуючих добавок є в 2–3 рази меншою порівняно з аналогічними дослідженнями. Показано, що найкращі показники зерноподрібнення та гомогенізації мікроструктури було досягнуто при модифікуванні сплаву кобальтом, ванадієм і молібденом. Установлено, що молібден ефективніше подрібнює зерно, але робить залізовмісні фази менш компактними та сприяє їх утворенню за первинним механізмом навіть при однокомпонентному модифікуванні. Негативні аспекти впливу молібдену підсилюються при додаванні хрому, але їх нівелює додавання ванадію та кобальту. Модифікування за схемами Co+V, V+Mo, Cr+Co+Mo, V+Co+Mo та Co+Cr+V+Mo показало найвищу ефективність впливу на структурно-фазовий стан сплаву АК8М3. Зокрема, майже повністю нівельовано утворення фаз типу β-Al5FeSi і досягнуто суттєвого подрібнення фаз типу α-AІ15 (Fe,Mn,Ме)3Si2, розміри яких зазвичай не перевищували 10…15 мкм. При збільшенні кількості модифікаторів, особливо ванадію та молібдену, спостерігалось більше ознак утворення залізовмісних фаз за первинним механізмом з одночасним збереженням їх дрібних розмірів. Показано, що варіюючи набір та вміст модифікаторів можна суттєво впливати на структуро- й фазоутворення силумінів системи Al–Si–Cu.
Посилання
Aluminum alloys market outlook and statistics – 2024 [Electronic resource] // Global Market Insights Inc. Mode of access: https://www.gminsights.com/industry-analysis/aluminum-alloys-market
Adding value to secondary aluminum casting alloys: a review on trends and achievements / Helder Nunes [et al.] Materials. 2023. No. 3 (16). 895. https://doi.org/10.3390/ma16030895
Aluminum recycling and processing for energy conservation and sustainability: handbook / ed. by J. A. S. Green. Ohio, USA: ASM International, 2007. 267 p.
Making sustainable aluminum by recycling scrap: the science of “dirty” alloys / Dierk Raabe [et al.]. Progress in materials science. 2022. No. 1 (128). 100947. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.100947
Aluminium and aluminium alloys: handbook / ed. by J. R. Davis. Ohio, USA: ASM International, 1993. 627 p.
Crepeau P. N. Effect of iron in Al-Si alloys: a critical review. Transactions of the American foundryman’s society. 1995. Vol. 103. P. 361–366.
Rana R. S. Reviews on the influences of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of aluminum alloys and aluminum alloy composites / R. S. Rana, R. Purohit, S. Das. International journal of scientific and research publications. 2012. No. 6 (2). P. 1–7.
Kumar K. S. Ternary intermetallics in aluminium refractory-metal X systems (X = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn). Intermetallic materials review. 1990. No. 1 (35). P. 293–327. https://doi.org/10.1179/095066090790324037
Selected characteristic of silumins with additives of Ni, Cu, Cr, Mo, W and V / S. Pietrowski [et al.]. Archives of foundry engineering. 2010. No. 2 (10). P. 107–126.
Pietrowski S. Crystallization, microstructure and mechanical properties of silumins with micro-additions of Cr, Mo, W and V / S. Pietrowski, T. Szymczak. Archives of foundry engineering. 2010. No. 1 (10). P. 123–136.
Farkoosh A. R. Dispersoid strengthening of a high temperature Al–Si–Cu–Mg alloy via Mo addition / A. R. Farkoosh, X. G. Chen, M. Pekguleryuz. Materials science and engineering: A. 2015. Vol. 620. P. 181–189. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.10.004
Tensile and fatigue properties of a cast aluminum alloy with Ti, Zr and V additions / H. A. Elhadari [ et al.]. Materials science and engineering: A. 2011. Vol. 528. P. 8128–8138. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.07.018
Mbuya T. O. Influence of iron on castability and properties of aluminium silicon alloys: literature review / T. O. Mbuya, B. O. Odera, S. P. Ng’ang’a. International journal of cast metals research. 2003. Vol. 16. P. 451–465. https://doi.org/10.1080/13640461.2003.11819622
Bolibruchova D. Vanadium influence on iron based intermetallic phases in AlSi6Cu4 alloy / D. Bolibruchova, M. Zihalova. Archives of metallurgy and materials. 2014. No. 3 (59). P. 837–841. https://doi.org/10.2478/amm-2014-0172
Voron М. Vanadium edition influence on the structural and phase parameters of Al-Si-Cu alloys / M. M. Voron [et al.]. Casting processes. 2019. No.6 (138). P. 52–58.
Ahmad R. The effect of chromium addition on fluidity, microstructure and mechanical properties of aluminum LM6 cast alloy. International journal of materials science research. 2018. No. 1 (1). P. 32–35. https://doi.org/10.18689/ijmsr-1000105
Timelli G. The influence of Cr content on the microstructure and mechanical properties of AlSi9Cu3(Fe) die-casting alloys / G. Timelli, F. Bonollo. Materials science and engineering: A. 2010. No. 1 (528). P. 273–282. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.08.079
The role of Cr additions and Fe-rich compounds on microstructural features and impact toughness of AlSi9Cu3 (Fe) diecasting alloys / G. Timelli [et al.]. Materials science and engineering: A. 2014. Vol. 603. P. 58–68. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.02.071
Effect of Mo addition on room and high temperature tensile behavior of Al-Si-Cu-Mg alloy in as-cast and heat-treated conditions / M. Zamani [et al.]. Advanced materials research. 2019. Vol. 1155. P. 71–79. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1155.71
Characteristics of Al-Si alloys with high melting point elements for high pressure die casting / Tomasz Szymczak [et al.]. Metals. 2020. Vol. 13. 4861. https://doi.org/10.3390/ma13214861
Shabestari S. G. Gravity segregation of complex intermetallic compounds in liquid aluminum-silicon alloys / S. G. Shabestari, J. E. Gruzleski. Metallurgical and materials transactions: A. 1995. Vol. 26A. P. 999–1006. https://doi.org/10.1007/BF02649097
Gustafsson G. Influence of Fe and Cr on the microstructure of cast Al-Si-Mg alloys / G. Gustafsson, T. Thorvaldsson, G. L. Dunlop. Metallurgical transactions: A. 1986. Vol. 17A. P. 45–52. https://doi.org/10.1007/BF02644441
Precipitation of Fe rich intermetallics in Cr- and Co-modified A413 alloy / M. Mahta [et al.]. International journal of cast metals research. 2005. Vol. 18. P. 73–79. https://doi.org/10.1179/136404605225022928
Microstructural characteristics of AlSi9Cu3(Fe) alloy with high melting point elements / Tomasz Szymczak [et al.]. Metalls. 2020. No.10 (10). 1278. https://doi.org/10.3390/met10101278
Characteristics of Al-Si alloys with high melting point elements for high pressure die casting / Tomasz Szymczak [et al.]. Metals. 2020. Vol. 13. 4861. https://doi.org/10.3390/ma13214861
Szymczak T. Evaluation of the effect of Cr, Mo, V and W on the selected properties of silumins / T. Szymczak, J. Szymszal, G. Gumienny. Archives of foundry engineering. 2018. No. 4 (18). P. 77–82. https://doi.org/10.24425/afe.2018.125172
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
