Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия:

С. Г. Бочвар, ведущий научный сотрудник, эл. почта: sgbochvar@yandex.ru

Известно, что качество слитков и последующие различные свойства полуфабрикатов и конечных изделий существенно зависят от степени измельчения структуры полученных слитков. Поэтому особое внимание уделяется выбору оптимального модификатора и способа его применения в качестве микродобавок к расплаву при литье слитков алюминиевых сплавов. В последнее время в качестве модификатора применяют лигатуру Al – Ti – B различного состава. Однако при литье сплавов, содержащих цирконий, возникает эффект «отравления», при котором дибориды титана приобретают инертность в качестве зародышей кристаллизации и исключаются из процесса модифицирования. В связи с этим для высокопрочных сплавов системы Al – Zn – Mg – Cu – Zr стоит задача замены лигатуры Al – Ti – B схожей лигатурой, обладающей значительным модифицирующим эффектом. В работе была получена структура недендритного типа без выделения соединений Zr размером более 1 мкм при кристаллизации сплава системы Al – Zn – Mg – Cu – Zr с ультразвуковой обработкой жидкого металла в слитках диаметром 40 мм с добавлением модифицирующего прутка при микродобавке 0,02 % Zr (содержание Zr в шихте 0,12 %), а при воздействии двух излучателей — при микродобавке 0,01 % Zr (содержание Zr в шихте 0,14 %). Показано морфологическое отличие в форме выделений эвтектики в структуре высокопрочных сплавов системы Al – Zn – Mg – Cu – Zr в случае дендритной и недендритной кристаллизации, что объясняется различной последовательностью кристаллизации эвтектики в сравниваемых способах литья слитков. При кристаллизации недендритных зерен эвтектика выделяется сразу между зернами и имеет непрерывную пластинчатую форму, а при кристаллизации зерен в виде дендритов эвтектика выделяется между ветвями дендритов и имеет сферическую форму. В обоих случаях количество эвтектики постоянно, поэтому чем больше поверхность границ, тем эвтектика более утонченная, что характерно при недендритной кристаллизации. Это позволяет предположить, что при недендритной кристаллизации можно сократить продолжительность гомогенизации.

Работа выполнена по государственному заданию № 007-00129-18-00.
Автор выражает благодарность докт. техн. наук Г. И. Эскину за помощь в проведении работы и обсуждение полученных результатов.

1. Бондарев Б. И., Напалков В. И., Тарарышкин В. И. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. — М. : Металлургия, 1979. — 224 с.
2. Макаров Г. С. Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием для прессования. — М. : Интермет Инжиниринг, 2011. — 528 с.
3. Liu X., Liu Y., Yan D., Han Q., Wang X. Aluminum alloys with tailored TiB₂ particles for composite applications // TMS 2017 Annual Meeting and Exhibition. — SanDiego, CA, 2017. P. 181–186.
4. Бочвар С. Г., Эскин Г. И. Акустическая кавитация — эффективный способ предельного измельчения зеренной структуры алюминиевых сплавов при внепечном модифицировании расплава // Технология легких сплавов. 2012. № 1. С. 9–17.
5. Puga H., Prokic M., Van Dongen N. Breakthrough in ultrasonic assisted industrial continuous casting // Aluminium International Today. Sept. – oct. 2014. P. 1–3.
6. Schloz J. D. Fundamentals of Grain Refining Aluminum Alloys // Light Metal Age. 2010. No. 8. Р. 30–37.
7. Wang Y., Zhou L., Fan Z. Mechanism of zirconium poisioning effect on TiB2 inoculation in aluminium alloys // Light Metals. 2016. P. 725–729.
8. Wang X., Liu Z., Dai W., Han Q. On the Understanding of Aluminum Grain Refinement by Al – Ti – B Type Master Alloys // Metallurgical and Materials Transaction B. 2015. Vol. 46B. P. 1620–1625.
9. Белоцерковец В. В. Закономерности получения недендритной структуры в алюминиевых сплавах с цирконием // Технология легких сплавов. 2013. № 4. С. 160–168.
10. Бочвар С. Г. О новой концепции предельного измельчения структуры слитков алюминиевых сплавов в процессе непрерывного литья за счет внепечного модифицирования и акустической обработки потока расплава // Технология легких сплавов. 2011. № 1. С. 12–21.
11. ОСТ 1 90026–80. Сплавы алюминиевые деформированные повышенной чистоты. Марки. — Введ. 01.11.1980.
12. Бочвар С. Г., Телешов В. В., Эскин Г. И. Пути повышения качества литой заготовки для заклепочной проволоки из сплава В65 // Технология легких сплавов. 2012. № 1. С. 57–63
13. Золоторевский В. С., Телешов В. В. Определение оптимального времени нагрева под закалку по структуре отливок из алюминиевых сплавов // МиТОМ. 1970. № 7. С. 44–49.