ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 274 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Методика исследований Известно, что для эффективного модифицирования зеренной структуры в алюминиевых сплавах совместно со скандием количество циркония не превышает 0,11–0,15 % [16], а добавка гафния эффективна при концентрации не более 0,2 % [11]. Концентрации переходных металлов подбирались исходя из указанных фактов. Анализ фазового состава проводили расчетными методами с помощью программы Thermo-Calc с применением базы данных ТТАL5. Фазовый состав сплавов был смоделирован при температуре 200 °С и 400 °С. Литье Для изучения вопроса комплексного влияния добавок ПМ в стальной кокиль было отлито пять сплавов, химический состав которых представлен в табл. 1. Для удобства обозначения составов была введена маркировка: Base, Base0.15Zr0.05Sc0.05Hf, Base0.1Zr0.14Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.2Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf, где Base – это обозначение базового состава 2Cu2Mn1.5Mg, а цифры перед химическими элементами – их химическая концентрация (масс. %). Технология получения слитков включала в себя плавку в индукционной печи и разливку в стальной кокиль. Методика плавки соответствует работе [14]. В качестве исходных материалов использовали алюминий марки А85, магний Мг90, медь М1, лигатуры Al-Sc2, Al-Zr5, Al-Hf2 и таблетки марки Mn90Al10. Состав полученных сплавов определяли согласно [15]. Отбор пробы производился при температуре 730 °С. Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав модельных сплавов Chemical composition of model alloys № п/п Концентрация, % Cu Mn Mg Zr Sc Hf 1 2 2 1,5 – – – 2 2 2 1,5 0,15 0,05 0,05 3 2 2 1,5 0,1 0,14 0,16 4 2 2 1,5 0,1 0,20 0,16 5 2 2 1,5 0,1 0,25 0,16 Исследование микроструктуры Для оценки эффективности действия модификаторов в выбранном соотношении и концентрации применялась оптическая микроскопия. Исследование микроструктуры происходило на очищенной от загрязнений гладкой поверхности. Для подготовки поверхности шлифа образцы фиксировали в эпоксидной смоле, поверхности очищали шлифовальным кругом разной зернистости (Р400, Р600, Р800, Р1000, Р1500, Р2000) при помощи шлифовально-полировального двухдискового станка Forcipol 2. Окончательно поверхность доводили до требуемого качества при помощи полирования с применением фетра и пасты Гои. Зеренную структуру анализировали с использованием травления в 15%-м растворе щелочи для выявления дефектов, после чего вручную обрабатывали специальным реактивом для ее визуализации. Состав этого реактива: 400 мл соляной кислоты, 220 мл азотной кислоты, 50 мл медной стружки и 300 мл воды. Для каждого образца делали по две фотографии увеличением ×50, ×200 и, при необходимости, меньшего увеличения. Средний размер зерна измерялся методом секущих по ГОСТ 21073.2. Фотографии микроструктуры получали при помощи оптического металлографического микроскопа OLYMPUS GX-51. Для подготовки образцов с целью изучения частиц (Al6Mn, Al2CuMg, Al3(Sc,Zr,Hf)) поверхность также была подготовлена шлифовкой и полировкой в эпоксидной смоле. Далее образцы извлекали из смолы для дальнейшего изучения на сканирующем электронном микроскопе. Изучение частиц проводили на сканирующем электронном микроскопе KYKY EM6900 с подготовкой 10 фотографий одного образца. Идентификация
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1