Ви є тут

Вплив легування Sc на стабільність структури сплавів на основі системи Al-Mg

Автор: 
Монастирська Тетяна Олександрівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U004905
129 грн
Додати в кошик

Вміст

ГЛАВА 2
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор материалов и режимы их термообработки
В работе исследовались сплавы систем Al-Mg, Al-Mg-X (X = Sc, Zr, Hf, Ag, Cd).
Составы исследуемых сплавов подбирались таким образом, чтобы можно было
получить достаточно полную информацию о влиянии изменения содержания легирующих
элементов на структуру, фазовый состав и процессы старения как в деформируемых,
так и в литейных сплавах на основе Al-Mg. Составы использованных в работе
сплавов приведены в таблице 2.1.
Исследование было проведено на лабораторных слитках весом 100-150 г. Сплавы
выплавлялись в индукционной печи в защитной атмосфере Ar. Также были выплавлены
сплавы на воздухе с использованием защитного легирования 0,005%Be. Для
приготовления сплавов в качестве шихтовых материалов использовали алюминий A99
(99,99%), магний Мg (99,91%). Sc, Zr, Hf, и Be были введены в виде лигатуры
Al-2%Sc, Al-4,66%Zr, Al-25%Hf и Al-5%Be. Все выплавленные сплавы были отлиты в
медную изложницу, скорость охлаждения слитков составляла ~10єC/с.
Cодержание Мg в различных сплавах составляло 4,5, 10, 12 и 14 мас.%.
В качестве объектов исследования влияния легирующих добавок на стабилизацию
структурных состояний, образующихся при старении литых сплавов, были выбраны
сплавы алюминия с 10, 12 и 14 мас.% Мg. В этих системах исследовалось на
модельных сплавах влияние малых добавок (0,1%-0,3%)Sc, (0,15%-0,5%)Ag и 0,1%Cd
на кривую растворимости Mg в Al,
Таблица 2.1 –
Химический состав исследованных сплавов
№ сплава
Химический состав исследованных сплавов, мас.%
Al
Mg
Zr
Sc
Hf
Cd
Ag
основа
4,5
0,43
основа
4,5
0,7
основа
4,5
0,27
основа
4,5
0,13
0,23
основа
4,5
0,21
0,1
основа
4,5
0,23
0,05
основа
4,5
0,12
0.3
основа
4,5
0,16
0,05
0.33
основа
10,35
10
основа
12,55
11
основа
14,04
12
основа
10,78
0,16
13
основа
12,52
0,10
14
основа
14,03
0,16
15
основа
9,93
0,14
16
основа
12,37
0,14
17
основа
14,24
0,15
18
основа
10,1
0,3
19
основа
10,3
0,135
20
основа
10,0
0,3
21
основа
10,0
0,5
на область существования метастабильных вў, вўў-фаз, на механизмы образования и
кинетику роста образующихся при старении фаз.
В качестве базового материала для проведения исследования стабилизации
высокотемпературных состояний в деформируемых Al-Mg сплавах при целевом
легировании был выбран сплав Al-4,5%Mg. Для сравнения влияния Sc, Zr и Hf на
характеристики деформируемых Al-Mg сплавов было проведено легирование этими
элементами, а также совместное легирование Zr и Sc при их различном
соотношении. Предполагалось, что суммарное содержание всех тугоплавких
элементов должно составлять 0,15ат.%, что обеспечивает объемную долю
интерметаллидов Al3X fv=0,4%.
Для гомогенизации сплавов был выбран режим двухступенчатой гомогенизации 430єС
20 часов + 440єС 2 часа с последующей закалкой в воду либо в масло. Чтобы
исключить влияние на результаты обедненного магнием поверхностного слоя,
гомогенизации подвергались образцы, имевшие в сечении не менее 10 мм, а затем с
поверхности удалялся слой толщиной 1 мм.
Все отжиги сплавов выше температуры 300єС проводились в атмосфере аргона, что
приводило к значительно меньшему окислению образцов по сравнению с отжигом на
воздухе.
Старение сплавов при температурах до 300єС проводилось в масляных ваннах, до
200єС – в термостате с перемешиванием масла, за счет чего точность регулировки
температуры составляла ±0,1єС. Отжиги в интервале температур 200 - 300єС
проводились в масляных ваннах с колебанием температуры относительно
установленного значения не более чем на ±3єС.

2.2. Методика металлографических исследований
Металлографические исследования проводились на образцах литых в исходном
состоянии и после различных режимов термообработки. После термообработки при
температурах выше 300єС с поверхности удалялся слой толщиной около 1мм.
Шлифы готовились последовательной шлифовкой на наждачной бумаге с
уменьшающимся размером зерна образива. Полировка шлифов производилась
механическим способом на сукне с алмазной пастой зернистостью 1/0, а также
электролитическим способом после легкой механической полировки.
Электрополировка осуществлялась в электролите, состоящем из 80% этилового
спирта и 20% хлорной кислоты при напряжении на электродах около 20В.
Электрополировка литых сплавов приводит к появлению рельефа, связанного с
преимущественной полировкой обогащенных Mg мест на границах зерен и в межосных
пространствах дендритов.
Травление шлифов осуществлялось реактивом Келлера, имеющим состав HNO3 – 2,5
мл, HCl – 1,5 мл, HF – 1 мл, H2O – 95 мл.
Исследования микроструктуры проводились на металлографическом микроскопе
NEOPHOT-2 в диапазоне оптических увеличений от 50 до 1000 крат.
2.3. Методика рентгеновских съемок
Магний, имеющий атомный диаметр, значительно больший, чем у алюминия, приводит
к увеличению параметра решетки твердого раствора на 0,005 Е на каждый процент
Mg в твердом растворе /85/. Поэтому по изменению параметра решетки,
определенному из результатов рентгеновских съемок можно судить о содержании Mg
в твердом растворе и его изменении при термообработках. Ширина дифракционной
линии, при условии отсутствия в матрице напряжений, характеризует степень
неоднородности твердого раствора по Mg.
Этот метод использовался в работе для исследования р