Ассоциация литейщиков и металлургов Республики Беларусь, Минск, Республика Беларусь

Е. И. Марукович, докт. техн. наук, профессор, академик Национальной академии наук Беларуси, эл. почта: maruko46@mail.ru

В. Ю. Стеценко, докт. техн. наук, эл. почта: stetsenko.52@bk.ru

Самарский государственный технический университет, Самара, Россия
К. В. Никитин, декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kvn-6411@mail.ru

Белорусско-Российский университет, Могилев, Республика Беларусь
А. В. Стеценко, магистр, эл. почта: stetsenko.52@bk.ru

Эффект структурной наследственности при переплавке силуминов можно объяснить с позиции наноструктурной кристаллизации литейных сплавов. Согласно наноструктурной теории металлических расплавов, жидкие силумины являются наноструктурными системами, состоящими в основном из элементарных нанокристаллов алюминия, кремния и их свободных атомов. Основными кристаллизующимися фазами силуминов являются первичные и эвтектические микрокристаллы α-фаз и кремния, кристаллизация которых является наноструктурным процессом. Сначала из элементарных нанокристаллов и свободных атомов образуются структурообразующие нанокристаллы, а из них формируются центры кристаллизации. Из центров кристаллизации, структурообразующих нанокристаллов и свободных атомов образуются первичные и эвтектические микрокристаллы α-фаз и кремния. Исходя из наноструктурной кристаллизации силуминов разработаны механизмы сохранения структурной информации при их переплавке. Эти механизмы определяются устойчивостью центров кристаллизации первичных и эвтектических микрокристаллов α-фаз и кремния при температурах выше ликвидуса. Исходя из наноструктурных реакций показано, что эта устойчивость зависит от концентрации адсорбированных атомов водорода на центрах кристаллизации первичных и эвтектических микрокристаллов α-фаз и концентраций адсорбированных атомов кислорода на центрах кристаллизации первичных и эвтектических микрокристаллов кремния. Чем выше эти концентрации, тем менее устойчивы центры кристаллизации первичных и эвтектических микрокристаллов α-фаз и кремния в расплавах силуминов. При увеличении перегревов и (или) длительности выдержки расплавов силуминов в них повышаются концентрации адсорбированных атомов водорода и кислорода. Это приводит к распаду центров кристаллизации первичных и эвтектических микрокристаллов α-фаз и кремния по эффекту Ребиндера и снижению устойчивости структурной наследственности при переплавке силуминов.

1. Никитин В. И., Никитин К. В. Наследственность в литых сплавах. — М. : Машиностроение-1, 2005. — 474 с.
2. Пригунова А. Г., Петров С. С. Наследственное влияние расплава на структуру и свойства силуминов // Цветные металлы. 1992. № 2. С. 59–63.
3. Marukovich E. I., Stetsenko V. Yu. Casting of silumins with nanostructure eutectic silicon // The 66th World Foundry Congress. Istanbul. 2004. P. 1349–1354.
4. Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Получение отливок из заэвтектического силумина методом литья закалочным затвердеванием // Литье и металлургия. 2005. № 2. С. 142–144.
5. Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Наследственность в заэвтектических силуминах // Наследственность в литейных процессах : Труды VII Международного научно-технического симпозиума. Самара. СамГТУ. 2008. С. 75–80.
6. Никитин К. В., Никитин В. И., Тимошкин И. Ю. Управление качеством литых изделий из алюминиевых сплавов на основе явления структурной наследственности. — М. : Радуница, 2015. — 227 с.
7. Deev V. B., Selyanin I. F., Ponomareva K. V., Yudin A. S. et al. Fast cooling of aluminum alloys in casting with a gasifying core // Steel in Translation. 2014. Vol. 44, No. 4. P. 253–254.
8. Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Наноструктурная теория металлических расплавов // Литье и металлургия. 2020. № 3. С. 7–9.
9. Марукович Е. И., Стеценко В. Ю., Стеценко А. В. Наноструктурная кристаллизация литейных сплавов // Литье и металлургия. 2022. № 3. С. 13–19.
10. Никитин В. И., Никитин К. В. О классификации модификаторов для получения литейных и деформируемых сплавов // Металлургия машиностроения. 2020. № 6. С. 8–17.
11. Марукович Е. И., Стеценко В. Ю. Модифицирование сплавов. — Минск : Беларуская навука, 2009. — 192 с.
12. Zhang J. et al. Study on dual modification of Al – 17 % Si alloys by structural heredity // Metals. 2015. Vol. 5. P. 1112–1126.
13. Li D. et al. Microstructure heredity and high yield strength design of fine grained Al – Si – Mg alloys // Materials Reports. 2021. Vol. 35, Iss. 9. P. 9003–9008.
14. Бродова И. Г. и др. Исходные расплавы как основа формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов : монография. — Екатеринбург : УрО РАН. 2005. — 369 с.
15. Деев В. Б. Получение герметичных алюминиевых сплавов из вторичных материалов : монография. — М. : Флинта; Наука, 2006. — 217 с.
16. Курдюмов А. В. и др. Производство отливок из сплавов цветных металлов : учебник. — М. : Изд. дом МИСИС, 2011. — 614 с.
17. Константы взаимодействия металлов с газами: справочник / под ред. Б. А. Колачева и Ю. В. Левинского. — М. : Металлургия, 1987. — 367 с.
18. Физико-химические свойства окислов : справочник / под ред. Г. В. Самсонова. — М. : Металлургия, 1978. — 471 с.