Фазовый состав заэвтектического силумина при высокоскоростном затвердевании

  • Василий Григорьевич Шепелевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-5899-1690
  • Ольга Вадимовна Гусакова Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, 220170, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-9796-4476
  • Дмитрий Валерьевич Александров Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, 620002, г. Екатеринбург, Россия https://orcid.org/0000-0002-6628-745X
  • Илья Олегович Стародумов Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, 620002, г. Екатеринбург, Россия https://orcid.org/0000-0001-6397-488X
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-96-104

Аннотация

Представлены результаты исследования фазового состава заэвтектического силумина Al – 16,0 ат. % Si – 0,2 ат. % Fe. Проведен сравнительный анализ фазового состава образцов, полученных при средней (102 К/с) и сверхвысокой (105 К/с) скорости охлаждения расплава. При средней скорости образцы затвердевали в графитовой изложнице, сверхвысокая скорость охлаждения расплава обеспечивалась при изготовлении фольг методом сверхбыстрой закалки из расплава. Методом рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа установлено, что быстрозатвердевшие фольги состоят из пересыщенного кремнием твердого раствора на основе алюминия, дисперсных частиц кремния и фазы тройного соединения AlFeSi2. Сравнительный анализ результатов рентгеноструктурных и рентгеноспектральных исследований образцов, полученных при разных скоростях охлаждения расплава, позволил установить, что при высокоскоростном затвердевании пересыщенный твердый раствор на основе алюминия содержит до 2 ат. % Si.

Биографии авторов

Василий Григорьевич Шепелевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры физики твердого тела физического факультета

Ольга Вадимовна Гусакова, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, 220170, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры ядерной и радиационной безопасности факультета мониторинга окружающей среды

Дмитрий Валерьевич Александров, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, 620002, г. Екатеринбург, Россия

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры теоретической и математической физики Института естественных наук и математики

Илья Олегович Стародумов, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, 620002, г. Екатеринбург, Россия

младший научный сотрудник лаборатории многомасштабного математического моделирования Института естественных наук и математики

Литература

  1. Haizhi Ye. An overview of the development of Al-Si-Alloy Based Material for Engine Applications Haizhi. Journal of Materials Engineering and Performance. 2003;12(3):288–297. DOI: 10.1361/105994903770343132.
  2. Francisco C. Robles-Hernandez, Jose Martin Herrera Ramírez, Mackay R. Al­Si alloys automotive, aeronautical, and aerospace applications. [Place unknown]: Springer; 2017. DOI: 10.1007/978-3-319-58380-8.
  3. Darlapudi A, McDonald SD, Terzi S, Prasad A, Felberbaum M, Stjohn DH. The influence of ternary alloying elements on the Al-Si eutectic microstructure and the Si morphology. Journal of Crystal Growth. 2016;433:63–73. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2015.10.002.
  4. Wenyi L, Wenlong X, Cong X, Maowen L, Chaoli M. Synergistic effects of Gd and Zr on grain refinement and eutectic Si modification of Al-Si cast alloy. Materials Science and Engineering A. 2017;693:93–100. DOI: 10.1016/j.msea.2017.03.097.
  5. Li JH, Wang XD, Ludwig TH, Tsunekawa Y, Arnberg L, Jiang JZ, et al. Modification of eutectic Si in Al-Si alloys with Eu addition. Acta Materialia. 2015;84:153–163. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.10.064.
  6. Volochko AT. Modification of eutectic and primary particles of silicon in silumins. Development prospects. Lit’e i metallurgiya. 2015;4(81):38– 44. Russian.
  7. Kaiqi H, Xia M, Tong G, Qingfei X, Zhao Q, Yuying W, Xiangfa L, et al. Morphological transformation mechanism of eutectic Si phases in Al-Si alloys by nano-AlNp. Journal of Alloys and Compounds. 2018;765:113–120. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.06.223.
  8. Wang K, Jiang HY, Wang QD, Ye B, Ding WJ. Nanoparticle-induced nucleation of eutectic silicon in hypoeutectic Al-Si alloy. Materials Characterization. 2016;117:41– 46. DOI: 10.1016/j.matchar.2016.04.016.
  9. Marukovich EI, Stetsenko VYu. Modifitsirovanie splavov [Modification of alloys]. Minsk: Belaruskaja navuka; 2009. 192 p. Russian.
  10. Stetsenko VYu, Rivkin AI, Gutev AP, Konovalov RV. [Modification of silumin by fine-crystalline aluminum alloys]. Vestnik Gomel’skogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta imeni P. O. Sukhogo. 2009;1:21–24. Russian.
  11. Roehling JD, Coughlin DR, Gibbs JW, Baldwin JK, Mertens JCE, Campbell GH, et al. Rapid solidification growth mode transitions in Al-Si alloys by dynamic transmission electron microscopy. Acta Materialia. 2017;131:22–30. DOI: 10.1016/j.actamat.2017.03.061.
  12. Li JH, Zarif MZ, Albu M, McKay BJ, Hofer F, Schumacher P. Nucleation kinetics of entrained eutectic Si in Al-5Si alloys. Acta Materialia. 2014;72:80 – 98. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.03.030.
  13. Alexandrov DV, Galenko PK. Selected mode for rapidly growing needle-like dendrite controlled by heat and mass transport. Acta Materialia. 2017;137:64 –70. DOI: 10.1016/j.actamat.2017.07.022.
  14. Shepelevich VG, Gusakova OV, Shcherbachenko LP. Structure and properties of rapidly solidified Sn – 58 wt. % Bi foils. Neorganicheskie materialy. 2013;49(7):709–713. DOI: 10.7868/S0002337X13060122.
  15. Rios CT, Santos S, Botta WJ, Bolfarini C. Microstructural characterization of As-quenched and heat treated Al-Si-Mg melt-spun ribbons. Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials. 2004;22:103–108. DOI: 10.4028/www.scientific.net/JMNM.22.103.
  16. Uzun O, Karaaslan T, Keskin M. Production and structure of rapidly solidified Al-Si alloys. Turkish Journal of Physics. 2001;25:455– 466.
  17. Bendijk A, Delhez R, Katgerman L, De Keijser ThH, Mittemeijer EJ, Van Der Pers NM. Characterization of Al-Si-alloys rapidlyquenched from the melt. Journal of Materials Science. 1980;15(11):2803–2810. DOI: 10.1007/BF00550549.
  18. Belov NA, Savchenko SI, Khvan AV. Fazovyi sostav i struktura siluminov [Phase composition and structure of silumins]. Moscow: MISiS; 2007. Russian.
  19. Goldstein JI, Yakowitz H, editors. Practical scanning electron microscopy. Boston: Springer; 1975. 581 p. DOI: 10.1007/978-1-4613-4422-3.
  20. Russian edition: Goldstein J, Yakowitz H, editors. Prakticheskaya rastrovaya elektronnaya mikroskopiya. Petrov VI, translator. Moscow: Mir; 1978. 656 p. Russian.
  21. Kiv AE, Fuks D, Moiseenko NV, Solovyov VN. Silicon-Aluminum Bonding in Al Alloys. Computer Modelling and New Technologies. 2002;6(1):47–50.
Опубликован
2019-05-20
Ключевые слова: заэвтектический силумин, высокоскоростное затвердевание, фазовый состав
Поддерживающие организации Работа выполнена в рамках проектов № Ф18Р-195 Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и № 18-58-00034 Бел_а Российского фонда фундаментальных исследований.
Как цитировать
Шепелевич, В. Г., Гусакова, О. В., Александров, Д. В., & Стародумов, И. О. (2019). Фазовый состав заэвтектического силумина при высокоскоростном затвердевании. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 96-104. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-96-104
Выпуск
№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2019 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).