Фазовый состав заэвтектического силумина при высокоскоростном затвердевании

Авторы

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.

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

Библиографические ссылки

  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.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2019-05-20

Выпуск

№ 2 (2019): Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Раздел

Физика конденсированного состояния

Лицензия

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).

Как цитировать

(1)
Шепелевич, В. Г.; Гусакова, О. В.; Александров, Д. В.; Стародумов, И. О. Фазовый состав заэвтектического силумина при высокоскоростном затвердевании. Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2019, вып. 2, 96-104. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2019-2-96-104.
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC