Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН:

Е. В. Дедяева, аспирант

Т. К. Акопян, и. о. мл. науч. сотр., эл. почта: aktorgom@gmail.com

А. Г. Падалко, зав. лаб.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия:

В. Т. Федотов, ст. науч. сотр.

В работе принимал участие сотрудник НИЯУ МИФИ А. Н. Сучков.

С использованием методики дифференциального баротермического анализа (ДБА) проведены исследования фазовых превращений сплава Al – 16 % (ат.) Si в среде сжатого до 100 МПа аргона при температурах до 750 ^oС. Методика ДБА объединяет аппаратуру горячего изостатического прессования (изостатический пресс HIRP 20/70-200-2000 фирмы AВRA) и классический дифференциальный термический анализ (ДТА). Ячейку ДТА размещали в сосуде высокого давления изостатического пресса. Запись термограмм проводили со скоростью нагрева и охлаждения, равной 8 К/мин. На баротермограмме нагрева сплава Al –16 % (ат.) Si зафиксированы два пика эндотермического эффекта. По первому пику можно четко определить температуру плавления эвтектики Al + Si, которая составила 582 ^oС, что превосходит температуру плавления эвтектики при атмосферном давлении на 5 ^oС. Повышение температуры плавления эвтектики, по-видимому, определяется в данном случае барическим коэффициентом (БК) температуры плавления чистого алюминия БК_Al = 6,5·10^–2 К/МПа. Кристаллизация сплава в ячейке ДТА при избыточном давлении в 100 МПа и скорости охлаждения 8 К/мин приводит к существенному огрублению структуры и повышению пористости по сравнению с исходным состоянием (объемная доля пор увеличивается с 0,1 до 3,0 % (об.)). Частицы эвтектического кремния обладают в основном игольчатой морфологией, с длиной включений до 1000 мкм при поперечном сечении игл до 10 мкм. Огрубление микроструктуры сплава определяется низкой скоростью охлаждения, исходя из условий баротермического эксперимента. Показано, что микротвердость (Al) после ДБА повышается на 17 % по сравнению с исходным состоянием.

Работа проведена при поддержке РФФИ, грант № 11-03-00689-а и Программы фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН.

1. Пригунова А. Г., Белов Н. А., Таран Ю. Н., Золоторевский В. С., Напалков В. И., Петров С. С. Силумины. Атлас микроструктур и фрактограмм. — М. : МИСиС, 1996. — 175 с.
2. Westerlund J., Vimercati A. Four Decades of HIP Progress // Metal Powder Report. 2000. Vol. 55, Nо. 2. P. 14–21.
3. Падалко А. Г. Практика горячего изостатического прессования неорганических материалов. — М. : Академкнига, 2007. — 267 с.
4. Murray J. L., McAlister A. J. The Al – Si (Aluminum – Silicon) System // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1984. Vol. 5, Nо. 1. P. 74–84.
5. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник : в 3 т. / под ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1996.
6. Каблов Е. Н., Голубовский Е. Р. Жаропрочность никелевых сплавов. — М. : Машиностроение, 2005. — 464 c.
7. Fujishiro I., Mii H., Senoo M., Akao M. High Pressure Phase Diagram of Al – Si System // Journal of the Society of Materials Science (Japan). 1971. Nо. 20. P. 952–955.
8. Mii H., Senoo M., Fujishiro I. Solid Solubility of Si in Al Under High Pressure // Japanese Journal of Applied Physics. 1976. Nо. 15. P. 777–783.
9. Padalko A. G., Veselov A. N., Avduhin S. P., Nipan G. D., Sanygin V. P. Differential Barothermal Analysis (DBA) of Ni-base Alloys // J. Thermal Analysis and Calorimetry. 2003. Vol. 72, Nо. 3. P. 791–797.
10. Падалко А. Г., Белов Н. А., Веселов А. Н., Таланова Г. В. Термография фазовых превращений в доэвтектическом силумине Al – 7 % Si – 0,5 % Mg при высоких давлениях и температурах // Металлы. 2009. № 1. С. 73–78.
11. Падалко А. Г., Таланова Г. В., Зубарев Г. И., Федотов В. Т., Сучков А. Н., Царев В. И. Термография фазовых превращений в эвтектических сплавах на основе никеля при высоких давлениях и температурах // Металлы, 2011. № 2. С. 3–9.
12. Падалко А. Г., Таланова Г. В., Пономарева Е. Ю., Талят-Келпш В. В., Шворнева Л. И., Зубарев Г. И., Федотов В. Т., Сучков А. Н., Баклан В. А. Фазовые превращения при высоких давлениях и температурах и структура доэвтектического сплава 1Ni – 99Al // Металлы. 2012. № 5. С. 46–53.
13. Падалко А. Г., Таланова Г. В., Пономарева Е. Ю., Талят-Келпш В. В., Шворнева Л. И., Зубарев Г. И., Федотов В. Т., Сучков А. Н., Баклан В. А. Баротермография и структура эвтектического сплава 2,7 Ni – 97,3 Al // Неорганические материалы. 2012. Т. 48, № 6. С. 647–680.
14. Тонков Е. Ю. Фазовые превращения соединений при высоком давлении. — М. : Металлургия, 1988. T. 1–2. — 791 с.
15. Добаткин В. И., Елагин В. И. Гранулируемые алюминиевые сплавы. — М. : Металлургия, 1981. — 176 с.
16. Белов Н. А., Савченко С. В., Хван А. В. Фазовый состав и структура силуминов : справочное издание. — М. : МИСиС, 2008. — 283 с.
17. Свойства алюминия // Справочник по цветным металлам [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.libmetal.ru/al/al%20prop.htm.