Уханьский текстильный университет, Ухань, Китай¹ ; Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Владимир, Россия² ; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия³:

В. Б. Деев, профессор факультета машиностроения и автоматизации¹, главный научный сотрудник управления проектными командами², профессор кафедры «Обработка металлов давлением»³, докт. техн. наук, эл. почта: deev.vb@mail.ru

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Владимир, Россия:

Е. С. Прусов, доцент кафедры «Технологии функциональных и конструкционных материалов», канд. техн. наук, эл. почта: eprusov@mail.ru

Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия:
Э. Х. Ри, заведующий кафедрой «Литейное производство и технология металлов», докт. техн. наук, эл. почта: erikri999@mail.ru

М. А. Ермаков, доцент кафедры «Литейное производство и технология металлов», канд. техн. наук, эл. почта: ermakovma@yandex.ru

Изучены особенности перераспределения легирующих и примесных элементов в структурных составляющих литейных алюминиевых сплавов в доэвтектической области составов псевдобинарной системы Al – Mg₂Si после облучения расплавов наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ). Сравнение результатов сканирующей электронной микроскопии и микрорентгено-спектрального анализа образцов алюминиевых сплавов в исходном состоянии и после обработки расплавов НЭМИ при варьировании амплитуды импульсов подтвердило изменение элементного состава структурных составляющих под воздействием НЭМИ. С повышением амплитуды генератора НЭМИ до величины 15 кВ содержание магния в α-твердом растворе последовательно возрастало, в то время как в псевдобинарной эвтектике (α + Mg2Si) содержание магния и кремния снижалось по мере повышения амплитуды до указанного значения. Кроме того, повышение амплитуды генератора до 15 кВ при фиксированной частоте импульсов 1 кГц сопровождалось заметной морфологической модификацией псевдобинарных эвтектических фаз и повышением их дисперсности, а также уменьшением средних размеров дендритной ячейки.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-19-00687).

1. Davis J. R. Aluminum and aluminum alloys. ASM Speciality Handbook, ASM International : Materials Park, OH, USA, 1993. 784 p.
2. Belov N. A., Eskin D. G., Aksenov A. A. Multicomponent phase diagrams: applications for commercial aluminum alloys. Elsevier Science, Amsterdam; Boston, 2005. 413 p.
3. Asensio-Lozano J., Suárez-Peña B., Vander Voort G. Effect of processing steps on the mechanical properties and surface appearance of 6063 aluminium extruded products. Materials. 2014. Vol. 7, Iss. 6. pp. 4224–4242.
4. Li C., Wang C., Yang Z.-Z., Ma P.-K. et al. Effect of complex modification of Ca and Sb on the microstructure and mechanical properties of hypoeutectic Al – 11 Mg2Si alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 869. 159304.
5. Trudonoshyn O., Prach O., Slyudova A., Lisovskii V. Structure formation and multistep nucleation in casting Al – Mg – Si alloys. International Journal of Cast Metals Research. 2020. Vol. 33, Iss. 4-5. pp. 184–193.
6. Ji S., Watson D., Fan Z., White M. Development of a super ductile die cast Al – Mg – Si alloy. Materials Science and Engineering A. 2012. Vol. 556. pp. 824–833.
7. Slyudova A., Trudonoshyn O., Prach O., Lisovski V. Morphology and nucleation of intermetallic phases in casting Al – Mg – Si alloys. Metallography, Microstructure, and Analysis. 2020. Vol. 9. pp. 873–883.
8. Zhu X., Yang H., Dong X., Ji S. The effects of varying Mg and Si levels on the microstructural inhomogeneity and eutectic Mg2Si morphology in diecast Al – Mg – Si alloys. Journal of Materials Science. 2019. Vol. 54, Iss. 7. pp. 5773–5787.
9. Nordin N. A., Farahany S., Ourdjini A., Abu Bakar T. A., Hamzah E. Refinement of Mg2Si reinforcement in a commercial Al – 20% Mg2Si in-situ composite with bismuth, antimony and strontium. Materials Characterization. 2013. Vol. 86. pp. 97–107.
10. Wu X., Zhang G., Wu F., Wang Z. Influence of neodymium addition on microstructure, tensile properties and fracture behavior of cast Al – Mg2Si metal matrix composite. Journal of Rare Earths. 2013. Vol. 31, Iss. 3. pp. 307–312.
11. Ghandvar H., Idris M. H., Ahmad N., Emamy M. Effect of gadolinium addition on microstructural evolution and solidification characteristics of Al – 15% Mg2Si in-situ composite. Materials Characterization. 2018. Vol. 135. pp. 57–70.
12. Zuo M., Ren B., Xia Z., Ma W. et al. Microstructure evolution and performance improvement of Hypereutectic Al – Mg2Si Metallic Composite with Ca or Sb. Materials. 2020. Vol. 13, Iss. 12. 2714.
13. Easton M. A., Qian M., Prasad A., StJohn D. H. Recent advances in grain refinement of light metals and alloys. Current Opinion in Solid State & Materials Science. 2016. Vol. 20. pp. 13–24.
14. Qiu M.-L., Shui L. Effect of melt superheating treatment on microstructure of hypereutectic Al – Si alloys. Foundry. 2012. Vol. 61, Iss. 11. pp. 1348–1351.
15. Deev V. B., Prusov E. S., Kutsenko A. I. Theoretical and experimental evaluation of the effectiveness of aluminum melt treatment by physical methods. Metallurgia Italiana. 2018. Vol. 110, No. 2. pp. 16–24.
16. Deev V., Prusov E., Rakhuba E. Physical methods of melt processing at production of aluminum alloys and composites: opportunities and prospects of application. Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. pp. 655–660.
17. Krymsky V., Shaburova N. Applying of pulsed electromagnetic processing of melts in laboratory and industrial conditions. Materials. 2018. Vol. 11, No. 6. 954.
18. Deev V. B., Ri E. Kh., Prusov E. S., Ermakov M. A., Kim E. D. Influence of parameters of melt processing by nanosecond electromagnetic pulses on the structure formation of cast aluminum matrix composites. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2022. Vol. 63, No. 4. pp. 392–399.
19. Zhang J., Fan Z., Wang Y. Q., Zhou B. L. Equilibrium pseudobinary Al – Mg2Si phase diagram. Materials Science and Technology. 2001. Vol. 17, Iss. 5. pp. 494–496.
20. Deev V. B., Ri E. H., Prusov E. S., Ermakov M. A., Goncharov A. V. Grain refinement of casting aluminum alloys of the Al – Mg – Si system by processing the liquid phase using nanosecond electromagnetic pulses. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62, Iss. 5. pp. 522–530.
21. Bai Q., Wang J., Xing S., Ma Y., Bao X. Crystal orientation and crystal structure of paramagnetic α-Al under a pulsed electromagnetic field. Scientific Reports. 2020. Vol. 10. 10603.