Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
С помощью расчетных и экспериментальных методов на основе выбранных ранее композиций перспективных «естественных композитов» Al–8Ca–2Mn и Al–6Ca–3Mn были выбраны допустимые концентрации железа и кремния. Для этих сплавов допустимо не более 0,3Fe и 0,3Si. Внесено уточнение о том, что наиболее перспективной композитной структурой в системе Al–Ca–Mn–Fe обладает сплав Al–8Ca–2Mn–0,3Fe. Следовательно, заэвтектические сплавы этой системы могут быть приготовлены на основе вторичного сырья.
С помощью оптической, сканирующей электронной микроскопии, МРСА и РФА были установлены формулы и структуры тройных соединений в системах Al–Ca–Mn и Al–Ca–Fe, которые отсутствуют в рентгеновских базах данных: соединение CaMn2Al10 с решеткой, относящейся к структурному типу tP52/2 и параметрами: а =1,2829нм, с = 0,5135 нм; соединение Al10CaFe2 с решеткой, относящейся к структурному типу oC52/14 и параметрами: а=0,9024 нм, b=1,0200 нм, c=0,9062 нм. Экспериментально подтверждено протекание в системе Al–Ca–Fe нонвариантной перитектической реакции L + Al3Fe → (Al) + Al10CaFe2.
С помощью оптической, сканирующей электронной микроскопии, МРСА и РФА была исследована растворимость Ce в Al4Ca в системе Al–Ca–Ce; Cu в Al4Ca в системе Al–Ca–Cu; Zn и Ce в в Al4Ca в системе Al–Ca–Ce–Zn. церий замещает атомы кальция, образуя фазу Al4(Ca,Ce); медь замещает алюминий, образуя фазу (Al,Cu)4Ca; в системе Al–Ca–Ce–Zn образуются кристаллы (Al,Zn)4(Ca,Ce). Микротвердость кристаллов Al4Ca при растворении в них разных компонентов монотонно растет.
Установлено, что заэвтектические сплавы системы Al–Ca, содержащие высокую долю первичных кристаллов Al4Ca, в том числе и в форме длинных пластин, имеют высокую деформационную пластичность при разных видах горячей деформации: прессовании, прокатке, ковке.
С помощью расчетных и экспериментальных методов спрогнозировано строение системы Al–Ca–Mn–Ni в области алюминиевого угла, где должны протекать три нонвариантные реакции: две перитектические L+Al3Ni®(Al)+Al6Mn+Al8CaNi2 (P1); L+ Al6Mn®(Al)+Al10Mn2Ca+Al8CaNi2(P2) и одна эвтектическая L®(Al)+Al4Ca+Al10Mn2Ca+Al8CaNi2 (E).
Установлено, что не все первичные кристаллы можно рассматривать, как благоприятную структурную составляющую «естественных композитов». Важным требованием к первичным кристаллам заэвтектических кальцийсодержащих сплавов можно считать прочность, сопоставимую с прочностью матрицы (окружающей эвтектической структуры). При заметной разнице в прочности матрицы и первичных кристаллов, последние являются местами хрупкого разрушения, даже при их малых размерах и равномерном распределении в объеме сплава. Кристаллы фазы Al10Mn2Ca являются наиболее подходящими в качестве структурной составляющей «естественных композитов». Кроме того, если прочность первичных кристаллов сопоставима с прочностью матрицы, их форма может не быть компактной, как это показано на примере первичных пластин Al4Ca.
Из плоских слитков сплавов Al–8Ca–2Mn–1Ni, Al–6Ca–3Mn–2Ce были получены горячекатаные листы при температуре 550°С. Общая степень деформации составила около 90 %. Структура проката полностью соответствует структуре «естественного композита». Предел прочности листов из сплавов Al–8Ca–2Mn–1Ni, Al–6Ca–3Mn–2C составил 207 и 178 МПа, соответственно, предел текучести 170 и 128 МПа, соответственно, относительное удлинение 0,6 и 1,6 %, соответственно.
Из круглых слитков диаметром 60мм сплавов Al–8Ca–2Mn–1Ni и АК18 на гидравлическом прессе были отпрессованы прутки диаметром 40мм, а затем из этих прутков методом радиально сдвиговой прокатки были получены прутки диаметром 13,5 мм. Структура РСП прутков из сплава Al–8Ca–2Mn–1Ni плотная и полностью соответствует «естественному композиту», а в прутках из АК18 образовались трещины вокруг кристаллов кремния. Таким образом, сплавы Al–8Ca–2Mn–1Ni, Al–6Ca–3Mn–2Ce оказались пригодны для любых видов горячей деформации, в том числе, и высокоскоростной, превосходя по деформационной технологичности заэвтектические силумины. Кроме того, было наглядно показано, что рабочие температуры алюминиево-кальциевых сплавов могут быть значительно выше, чем у силумина.
С целью поиска жаропрочных заэвтектических композиций, образцы церийсодержащих сплавов Al–8Ca–2Mn–1Ce, Al–6Ca–3Mn–2Ce, Al–10Ca–6Ce и стандартный сплав АМ5 были подвергнуты ТМО (пластической деформации по схеме одноосной осадки) при помощи высокоточного моделирующего лабораторного оборудования – комплекса Gleeble System 3800. В результате было установлено, что сплав Al–6Ca–3Mn–2Ce вполне сопоставим по высокотемпературной прочности со стандартным жаропрочным сплавом АМ5 и даже немного превосходит его. При этом экспериментальный сплав превосходит АМ5 по совокупности таких важнейших характеристик, как литейные свойства, коррозионная стойкость и его ТКЛР ниже (более термически стабилен).
При исследовании ТКЛР сплавов было показано, что высококальциевы сплавы (c 10 и более %Ca) имеют ТКЛР, сопоставимый с АК18, а сплав Al–18Ca имеет значительно более низкий ТКЛР. Учитывая высокую деформационную пластичность этих сплавов, можно предположить их перспективность в качестве замены заэвтектических силуминов.
Особенности структуры и свойств заэвтектических «естественных композитов» на алюминиево-кальциевой основе рассмотрены в работах [1–4].
