Вышедшие номера
Влияние модифицирующих элементов на структуру и механические свойства литейных Al-Si-сплавов
Осипов В.Н.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: osvn@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 18 февраля 2022 г.
В окончательной редакции: 5 мая 2022 г.
Принята к печати: 11 мая 2022 г.
Выставление онлайн: 7 июля 2022 г.

Проведен анализ состояния научных исследований по модифицированию сплава алюминия с кремнием (Al-Si), стронцием, натрием, фосфором, широко используемыми в промышленных сплавах, и модификации сплава Al-Si интенсивно исследуемыми редкоземельными элементами (церий, европий, самарий и др.). Рассмотрены научные работы, связанные с исследованиями влияния модификаторов на механические свойства, главным образом на прочность и пластичность доэвтектических, эвтектических и заэвтектических сплавов. На основе анализа литературных данных предложены способы улучшения механических свойств путем совместного модифицирования несколькими элементами, отмечена возможность формирования только эвтектической структуры в заэвтектическом по составу сплаве, модифицированном 0.01 wt.% стронция (Sr) и сформированном методом направленной кристаллизации со скоростью затвердевания, обеспечивающей парный рост компонент эвтектики. Такой состав сплава Al-Si имеет субмикрозернистую эвтектическую структуру, его прочность и пластичность превышают механические характеристики сплавов Al-Si, полученных другими методами. Ключевые слова: редкоземельные элементы, эвтектика, микроструктура, удлинение, предел прочности.
  1. Н.А. Белов, С.В. Савченко, В.Д. Белов. Атлас микроструктур промышленных силуминов: справочник (МИСиС, Москва, 2009)
  2. M. Warmuzek. Aluminum-Silicon Casting Alloys: an Atlas of Microfractographs (ASM Intern., Novelty, OH, 2004)
  3. S.P. Nikanorov, V.N. Osipov, L.I. Regel. J. Mater. Engin. Perform. (JMEPEG), 28 (12), 7302 (2019). https://doi.org/10.1007/s11665-019-04414-3
  4. С.П. Никаноров, Л.И. Деркаченко, Б.К. Кардашев, Б.Н. Корчунов, В.Н. Осипов, В.В. Шпейзман. ФТТ, 55 (6), 1119 (2013). [S.P. Nikanorov, L.I. Derkachenko, B.K. Kardashev, B.N. Korchunov, V.N. Osipov, V.V. Shpeizman. Phys. Solid State, 55 (6), 1207 (2013). https://doi.org/10.1134/S1063783413060255]
  5. M.H. Abdelaziz, A.M. Samuel, H.W. Doty, S. Valtierra, F.H. Samuel. J. Mater. Res. Technol., 8 (2), 2255 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.03.003
  6. M. Colombo, E. Gariboldi, A. Morri. J. Alloys Compounds, 708, 1234 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.03.076
  7. R. Haghayeghi, G. Timelli. Mater. Lett., 283, 128779 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128779
  8. Ching-Yi Yang, Sheng-Long Lee, Cheng-Kuo Lee, Jing-Chie Lin. Wear, 261, 1348 (2006). https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.03.051
  9. S.A. Bagaber, T. Abdullahi, Z. Harun, N. Daib, M.H.D. Othman. Arab. J. Sci Eng., 42, 4559 (2017). https://doi.org/10.1007/s13369-017-2553-8
  10. L. Liu, A.M. Samuel, F.H. Samuel, H.W. Doty, S. Valtierra. J. Mater. Sci., 39, 215 (2004). https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000007747.43275.34
  11. Л.Ф. Мондольфо. Структура и свойства алюминиевых сплавов (Металлургия, М., 1979) [L.F. Mondolfo. Aluminium Alloys: Structure and Properties (London, Butterworths Ltd., 1976)]
  12. В.С. Золоторевский, Н.А. Белов. Металловедение литейных алюминиевых сплавов (МИСИС, М., 2005)
  13. H. Okamoto. J. Phase Equil. Diff., 28, 229 (2007). https://doi.org/10.1007/s11669-007-9038-5
  14. Н.П. Лякишев. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3 т. Под общей ред. Н.П. Лякишева. (Машиностроение, М., 2001), т. 3, ч. 1
  15. А.И. Беляев, О.А. Романова, О.С. Бочвар, К.С. Походаев, Н.Н. Буйнов, Н.А. Локтионова, И.Н. Фриляндер. Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и его сплавов. Справочное руководство. (Металлургия, М., 1971)
  16. Н.А. Белов, С.В. Савченко, А.В. Хван. Фазовый состав и структура силуминов (МИСИС, М, 2007)
  17. М. В. Мальцев. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов (Металлургия, М., 1970)
  18. Song-Mao Liang, R. Schmid-Fetzer. Acta Mater., 72, 41 (2014). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.02.042
  19. S. Wang, M. Fu, X. Li, J. Wang, X. Su. J. Mater. Proc. Technol., 255, 105 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.12.008
  20. H. Liao, W. Huang, Q. Wang, F. Jia. J. Mater. Sci. Technol., 30 (2), 146 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.05.003
  21. F. Cao, Y. Jia, K.G. Prashanth, P. Ma, J. Liu, S. Scudino, F. Huang, J. Eckert, J. Sun. Mater. Design, 74, 150 (2015). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.03.008
  22. Y.C. Lin, Shun-Cun Luo, J. Huang, Liang-Xing Yin, Xing-You Jiang. Mater. Sci. Engin. A, 725, 530 (2018). https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.04.049
  23. V. Vijeesh, K. Narayan Prabhu. Trans. Indian Inst. Met., 67 (1), 1 (2014). https://doi.org/10.1007/s12666-013-0327-x
  24. S.M. Miresmaeili, J. Campbell, S.G. Shabestari, S.M.A. Boutorabi. Metall. Mater. Trans. A, 36, 2341 (2005). https://doi.org/10.1007/s11661-005-0106-3
  25. K. Gammer, E. Ogris, P.J. Uggowitzer, H. Hutter. Microchim. Acta, 141, 23 (2003). https://doi.org/10.1007/s00604-002-0908-6
  26. S.D. Mc Donald, K. Nogita, A.K. Dahle. J. Alloys and Compounds 422, 184 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.11.070
  27. K.F. Kobayashi, L.M. Hogan. J. Mater. Sci., 20 (6), 1961 (1985). https://doi.org/10.1007/BF01112278
  28. Е.А. Боом. Природа модифицирования сплавов типа силумин. (Металлургия, М.,1972)
  29. S. Moniri, A.J. Shahani. J. Mater. Res., 34 (1), 20 (2019). https://doi.org/10.1557/jmr.2018.361
  30. Sang-Soo Shin, Eok-Soo Kim, Gil-Yong Yeom, Jae-Chul Lee. Mater. Sci. Engin. A, 532, 151 (2012). https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.10.076
  31. M. De Giovanni, J.M. Warnett, M.A. Williams, P. Srirangam. J. Alloys and Compounds. 727 (12), 353 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.08.146
  32. H. Liao, Yu Sun, G. Sun. Mater. Sci. Engin. A, 335, 62 (2002). https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01949-9
  33. P. Srirangam, S. Chattopadhyay, A. Bhattacharya, S. Nag, J. Kaduk, S. Shankar, R. Banerjee, T. Shibata. Acta Materialia, 65, 185 (2014). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.10.060
  34. M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesiger, T. Yamamoto, N. Lazarev, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura, J. Banhart. Acta Materialia, 60 (9), 3920 (2012). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.03.031
  35. A.K. Dahle, K. Nogita, J.W. Zindel, S.D. Mc Donald, L.M. Hogan. Metallurg. Mater. Transact. A, 32 (4), 949 (2000). https://doi.org/10.1007/s11661-001-0352-y
  36. I. Ozturk, G.H. Agaoglu, E. Erzi, D. D??p?nar, G. Orhan. J. Alloys and Compounds, 763, 384 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.341
  37. G. Liu, G. Li, A. Cai, Z. Chen. Materials and Design, 32 (1), 121 (2011). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.06.027
  38. В.Н. Осипов, Ю.А. Фадин, С.П. Никаноров. ЖТФ, 90 (12), 2072 (2020). https://doi.org/10.21883/JTF.2020.12.50124.70-20 . [V.N. Osipov, Yu.A. Fadin, S.P. Nikanorov. Technical Physics, 65 (12), 1981 (2020). https://doi.org/10.1134/S1063784220120191]
  39. El-Benawy Talaat, F. Hasse. Mat. Trans., JIM, 41 (4), 507 (2000). https://doi.org/10.2320/matertrans1989.41.507
  40. M.H. Mulazimoglu, R.A.L. Drew, J.E. Gruzleski. Metallurgical Transactions: A, 20A (3), 383 (1989). https://doi.org/10.1007/BF02653917
  41. А.И. Аверкин, Б.Н. Корчунов, С.П. Никаноров, В.Н. Осипов. Письма в ЖТФ, 42 (4), 67 (2016). [A.I. Averkin, B.N. Korchunov, S.P. Nikanorov, V.N. Osipov. Tech. Phys. Lett., 42 (2), 201 (2016). https://doi.org/10.1134/S106378501602019X]
  42. R. Haghayeghi, G. Timelli. Mater. Lett., 283 (3-4), 128779 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128779
  43. H. Yan, C. Zhu, Z. Wu, W. Gao. Mat. Trans., JIM, 61 (1), 181 (2020). https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2019225
  44. L. Ceschini, A. Morri, A. Morri, A. Gamberini, S. Messieri. Mater. Design, 30 (10) 4525 (2009). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.05.012
  45. Р.Ю. Барков, А.С. Просвиряков, М.Г. Хомутов, А.В. Поздняков. ФММ, 122 (6), 658 (2021). https://doi.org/10.31857/S0015323021060024 [R.Yu. Barkov, A.S. Prosviryakov, M.G. Khomutov, A.V. Pozdniakov. Phys. Metals Metallography, 122 (6), 614 (2021). https://doi.org/10.1134/S0031918X210 60028]
  46. M. Zamania, L. Morini, L. Ceschini, S. Seifeddine. Mater. Sci. Engin. A, 693, 42 (2017). https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.03.084
  47. Z. Chen, H. Kang, G. Fan, J. Li, Y. Lu, J. Jie, Y. Zhang, T. Li, X. Jian, T. Wang. Acta Materialia, 120 (11), 168 (2016). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.045
  48. Р.Ю. Барков, А.Г. Мочуговский, М.Г. Хомутов, А.В. Поздняков. ФММ, 122 (2), 173 (2021). https://doi.org/10.31857/S0015323021020029 [R.Yu. Barkov, A.G. Mochugovskiy, M.G. Khomutov, A.V. Pozdniakov. Phys. Metals Metallography, 122 (2), 161 (2021). https://doi.org/10.1134/S0031918X21020022]
  49. Wu Yuying, Liu Xiangfa, Jang Binggang, Huang Chuanzhen. Rare Metals, 29 (1), 62 (2010). https://doi.org/10.1007/s12598-010-0011-9
  50. H. Zhang, H. Duan, G. Shao, L. Xu. Rare Metals, 27 (1), 59 (2008). https://doi.org/10.1016/S1001-0521(08)60031-5
  51. Min Zuo, Xiangfa Liu, Qianqian Sun. J. Mater. Sci., 44, 1952 (2009). https://doi.org/10.1007/s10853-009-3287-0
  52. Min Zuo, Kun Jiang, Xiangfa Liu. J. Alloys Compounds, 503 (2), L26 (2010). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.05.017
  53. В.К. Афанасьев, С.А. Гладышев, Б.С. Ефименко, С.М. Никитенко, М.В. Попова, А.Н. Прудников, А.А. Ружило, М.Н. Чурик, А.В. Горшенин. Поршневые силумины. (Полиграф, Кемерово, 2005)
  54. М.В. Главатских, А.В. Поздняков, С.В. Махов, В.И. Напалков. Известия вузов. Цветная металлургия, 4, 45 (2014). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-4-45-50 [M.V. Glavatskikh, A.V. Pozdniakov, S.V. Makhov, V.I. Napalkov. Russ. J. Non-Ferrous Metals, 55 (5) 450 (2014) https://doi.org/10.3103/S1067821214050095]
  55. A.V. Pozdniakov, M.V. Glavatskikh, S.V. Makhov, V.I. Napalkov. Mater. Lett., 128, 325 (2014). http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2014.04.068
  56. Min Zuo, D. Zhao, X. Teng, H. Geng, Z. Zhang. Mater. Design, 47 (5), 857 (2013). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.12.054
  57. M. Faraji, I. Todd, H. Jones. Metall. Mater. Transactions A, 40 (7), 1710 (2009). https://doi.org/10.1007/s11661-009-9842-0
  58. Yu-Chih Tzeng, Chih-Ting Wu, Hui-Yun Bor, Jain-Long Horng, Mu-Lin Tsai, Sheng-Long Lee. Mater. Sci. Engin. A, 593, 103 (2014). https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.11.039
  59. M. Kim, Y. Hong, H. Cho. Met. Mater. Intern., 10 (6), 513 (2004). https://doi.org/10.1007/BF03027412
  60. M. Kim. Met. Mater. Intern., 13 (2), 103 (2007). https://doi.org/10.1007/BF03027559
  61. A. Muhammad, C. Xu, W. Xuejiao, S. Hanada, H. Yamagata, Li R. Hao, Ma Chaoli. Mater. Sci. Engin. A, 604, 122 (2014). https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.03.005
  62. J.H. Li, X.D. Wang, T.H. Ludwig, Y. Tsunekawa, L. Arnberg, J.Z. Jiang, P. Schumacher. Acta Mater., 85, 153 (2015). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.10.064
  63. F. Mao, G. Yan, Z. Xuan, Z. Cao, T. Wang. J. Alloys Compounds, 650, 896 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.06.266
  64. Q. Li, T. Xia, Y. Lan, P. Li, L. Fan. Mater. Sci. Eng. A, 588, 97 (2013). https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.09.017
  65. Z.M. Shi, Q. Wang, G. Zhao, R.Y. Zhang. Mater. Sci. Eng. A, 626, 102 (2015). https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.12.062
  66. Xing Pengfei, Gao Bo, Zhuang Yanxin, Liu Kaihua, Tu Ganfeng. J. Rare Earths, 28 (6), 927 (2010). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(09)60222-2
  67. Q. Zheng, L. Zhang, H. Jiang, J. Zhao, J. He. J. Mater. Sci. Technol., 47, 142 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.12.021
  68. V. Vijeesh, K. Narayan Prabhu. Light Metals 2015, ed. by M. Hyland (Springer, Cham, Switzerland, 2016), p. 403. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48248-4_67
  69. W. Jiang, Z. Fan, Y. Dai, C. Li. Mater. Sci. Engin. A, 597, 237 (2014). https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.01.009
  70. E. Aguirre-Dela Torre, R. Perez-Bustamante, J. Camarillo-Cisneros, C.D. Gomez-Esparza, H.M. Medrano-Prieto, R. Marti nez-Sanchez. J. Rare Earths., 31 (8), 811 (2013). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(12)60363-9
  71. Yu-Chou Tsai, Cheng-Yu Chou, Sheng-Long Lee, Chih-Kuang Lin, Jing-Chie Lin, S.W. Lim. J. Alloys Compounds, 487, 157 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.07.183
  72. S. Kores, M. Vonchina, B. Kosec, P. Mrvar, J. Medved. Mater. Technol., 44 (3), 137 (2010)
  73. Q. Li, T. Xia,Y. Lan, W. Zhao, L. Fan, P. Li. J. Alloys Compounds, 562, 25 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.02.016
  74. E.M. Elgallad, M.F. Ibrahim, H.W. Doty, F.H. Samuel. Philos. Magaz., 98, 1337 (2018). https://doi.org/10.1080/14786435.2018.1435917
  75. J.H. Li, S. Suetsugu, Y. Tsunekawa, P. Schumacher. Metallurg. Mater. Trans., A, 44 (2), 669 (2013). https://doi.org/10.1007/s11661-012-1410-3
  76. Q. Li, J. Li, B. Li, Y. Zhu, D. Liu, Y. Lan, S. Wang. J. Mater. Engin. Perform., 27 (7), 3498 (2018). https://doi.org/10.1007/s11665-018-3456-x
  77. B. Li, H. Wang, J. Jie, Z. Wei. J. Alloys Compounds, 509, 3387 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.12.081
  78. Z. Hu, Z. Dong, Z. Yin, H. Yan, J. Tian, H. Xie. J. Rare Earths, 36, 662 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jre.2017.12.007
  79. G. Mao, S. Liu, Z. Wu, C. Zhu, W. Gao. Mater. Lett., 271, 127795 (2020). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.127795
  80. G. Mao, H. Yan, C. Zhu, Z. Wu, W. Gao. J. Alloys Compounds, 806, 909 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.07.107
  81. Q. Li, B. Li, J. Li, Y. Zhu, T. Xia. Mater. Sci. Engin. A, 722, 47 (2018). https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.03.015
  82. K. Nogita, S. D. McDonald, A. K. Dahle. Mater. Transact., 45 (2), 323 (2004). https://doi.org/10.2320/matertrans.45.323
  83. Shi Zhiming, Wang Qiang, Shi Yuting, Zhao Ge, Zhang Ruiying. J. Rare Earth, 33, 1004 (2015). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(14)60518-4
  84. Qiu Hongxu, Yan Hong, Hu Zhi. J. Alloys Compounds, 567, 77 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.03.050
  85. Q. Li, J. Li, B. Li, Y. Lan, T. Xia. Intern. J. Metalcast., 12, 554 (2017). https://doi.org/10.1007/s40962-017-0193-0

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.