ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 272 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Исследование влияния добавок ZR, SC, HF в сплавах АЛТЭК на формирование микроструктуры при литье Алина Левагина 1, а, *, Евгений Арышенский 1, b, Сергей Коновалов 1, с, Дмитрий Р аспосиенко 2, d 1 Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, г. Новокузнецк, 654007, Россия 2 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральско го отделения РАН, ул. С. Ковалевской, 18, г. Екатеринбург, 620990, Россия a https://orcid.org/0000-0002-7270-6008, levagina_aa@sibsiu.ru; b https://orcid.org/0000-0003-3875-7749, arishenskiy_ev@sibsiu.ru; c https://orcid.org/0000-0003-4809-8660, konovalov@sibsiu.ru; d https://orcid.org/0000-0002-7670-9054, dmitrijrasp@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 4 с. 272–286 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-272-286 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.017.16 История статьи: Поступила: 14 августа 2025 Рецензирование: 16 сентября 2025 Принята к печати: 25 октября 2025 Доступно онлайн: 15 декабря 2025 Ключевые слова: Алюминиевые сплавы АЛТЭК Al-Cu-Mn-Mg Модифицирование структуры Зеренна я структура Литая микроструктура Рентгеноструктурный анализ Сканирующая электронная микроскопия Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-19-00064, https://rscf.ru/ project/24-19-00064/. АННОТАЦИЯ Введение. Алюминиевые сплавы системы Al-Cu-Mn, легированные медью в количестве 2–3 % и марганцем 1–2 % (далее АЛТЭК), отличаются термостойкостью и высокими механическими характеристиками за счет образования нанодисперсных частиц фазы Al20Cu2Mn3. При воздействии высоких температур (до 400 °С) частицы блокируют процессы полигонизации и возврата, затрудняя движение границ зерен. Перспективным направлением совершенствования данных сплавов является модифицирование литой структуры переходными металлами (ПМ). Недостаточное количество ПМ не обеспечивает модифицирования, тогда как избыточное приводит к снижению прочности из-за возникновения большого числа крупных интерметаллидных частиц. Предметом работы являются сплавы АЛТЭК, легированные Mg, Zr, Sc, Hf. Цель работы: определение оптимальных концентраций скандия, гафния и циркония, необходимых для эффективной модификации литой структуры сплавов при комплексном легировании сплавов АЛТЭК. В работе исследовано влияние комплексных добавок переходных металлов (Zr, Sc, Hf) на формирование литой структуры сплавов Base0.15Zr0.05Sc0.05Hf, Base0.1Zr0.14Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.2Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf в сравнении с базовым сплавом. Методами исследования являются оптическая и сканирующая электронная микроскопия, а также рентгеноструктурный анализ. Результаты и обсуждение. Модифицирование зеренной структуры в сплавах с содержанием скандия менее 0,20 % не наблюдается, при этом размер зеренной структуры в среднем составляет 350 мкм. Добавка скандия в количестве 0,20 и 0,25 % приводит к уменьшению среднего диаметра зерна до 41,8 и 29,7 мкм соответственно. Методом сканирующей электронной микроскопии определено, что частицы фазы Al6Mn, Al2CuMg встречаются во всех исследуемых сплавах. В составах Base0.1Zr0.2Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf встречаются частицы фазы Al3(Sc, Hf, Zr). Методом рентгеноструктурного анализа найдены фазы Al20Cu2Mn3 и в малом количестве Al6Mn, Al2CuMg в базовом сплаве и в сплаве Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf. Модифицирование структуры объясняется выделением первичных частиц Al3(Sc, Zr, Hf). Область применения результатов. Полученные результаты перспективны в рамках разработки новых материалов для изготовления авиационной и ракетно-космической техники. Выводы. Добавка скандия 0,20–0,25 % при содержании циркония 0,1 % и гафния 0,16 % является наиболее эффективной. Для цитирования: Исследование влияния добавок ZR, SC, HF в сплавах АЛТЭК на формирование микроструктуры при литье / А.А. Левагина, Е.В. Арышенский, С.В. Коновалов, Д.Ю. Распосиенко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 4. – С. 272–286. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-272-286. ______ *Адрес для переписки Левагина Алина Александровна, м.н.с. Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, г. Новокузнецк, Россия Тел.: +7 900 321-55-05, e-mail: levagina_aa@sibsiu.ru Введение Алюминий как материал, обладающий малой плотностью и высокой коррозионной стойкостью, относится к числу наиболее востребованных металлов. Его сплавы, модифицированные легирующими элементами и термомеханической обработкой, обеспечивают превосходные механические и эксплуатационные характеристики, что делает их незаменимыми в аэрокосмической промышленности, транспортном машиностроении и энергетике [1, 2]. Особый научный и практический интерес представляют сплавы АЛТЭК системы Al-CuMn, обладающие повышенной термической стабильностью. Эти сплавы характеризуются малым содержанием меди (1–3 %) по сравнению с промышленными сплавами, количество марганца варьируется в диапазоне 1–2 %.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1