Особенности фазовых и структурных превращений при интенсивной пластической деформации и отжиге алюминиевых сплавов с железом, цирконием и хромом, полученных быстрой закалкой расплава

• Автор: Ширинкина, Ирина Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ГЛАВА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Особенности образования метастабильных структур в эвтектических и перитектических алюминиевых сплавах с тугоплавкими
добавками.

1.1.1 Неравновесная кристаллизация.

1.1.1.1. Перитектики

1.1.1.2. Эвтектики.

1.1.2 Влияние перегрева расплава

1.1.3 Поведение при отжиге

1.2 Интенсивная пластическая деформация как способ создания ультрамикрокристаллических состояний.
1.2.1 Методы интенсивной пластической
деформации.
1.2.2 Особенности структуры.
1.2.3 Термическая устойчивость
2 ГЛАВА. МАТЕРИАЛ, МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Материал
2.2 Методика получения литых образцов.
2.2.1. Кокильное литье
2.2.2. Быстрая закалка методом центробежного литья
2.3 Способы получения ультрамикрокристаллических
структур.
2.3.1. Кручение под давлением.
2.4 Методики структурных исследований.
2.4.1. Количественная металлография.
2.4.2. Рентгеноструктурные исследования.
2.4.3. Электронномикроскопические исследования.
2.4.4. Измерение микротвердости.
2.4.5. Локальный рснтгсноспсктральиый анализ
3 ГЛАВА. ПОЛУЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРНЫХ КОМПОЗИТОВ ИЗ СПЛАВОВ АЬБе
3.1. Особенности кристаллизации АКБе сплавов при быстрой закалке расплава
3.1.1. Сплавы А11,22,0 Бе.
3.1.2. Сплав А15 Ре
3.2. Структура А1Ре сплавов после быстрой закалки и интенсивной пластической деформации.
3.2.1. Сплав А15 Ре
3.2.2. Сплав Л12 Ре
3.3. Заэвтектнческие А1Ре сплавы, полученные при экстремальных
воздействиях в жидком и твердом состояниях
3.4. Термическая устойчивость деформированного материала
3.5. Выводы по главе.
4 ГЛАВА. ОБРАЗОВАНИЕ АНОМАЛЬНОПЕРЕСЫЩЕННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ В АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ С ХРОМОМ И
ЦИРКОНИЕМ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ ОТЖИГЕ
4.1. Особенности формирования ультрамикрокрисгаллического состояния
в сплаве А13 Сг.
4.1.1. Влияние условий кристаллизации на структуру и фазовый состав.
4.1.2. Структурные и фазовые превращения при сдвиге под давлением.
4.1.3. Термическая устойчивость ультрамикрокристалличсской структуры
4.2. Образование ультрамикрокристаллической структуры в тройном сплаве А1Сггг.
4.2.1. Образование метастабильных фаз при быстрой закалке расплава.
4.2.2. Кинетика растворения аиомииидов хрома и циркония
4.2.3. Трансформация структуры и фазового состава при сдвиге под
давлением.
4.2.4. Постдеформациопиое поведение сплава при отжиге.
4.3. Выводы по главе
5 ГЛАВА. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Диаграмма кристаллических структур сплава алюминий-хром: I - область пересыщенных твердых растворов; И - область полногранных первичных кристаллов АСг; III - область дендритных кристаллов АСг. Точки 1-3 взяты из []. Имеется три зоны: I - область пересыщенных твердых растворов; II - область полногранных первичных кристаллов АЬСг, III - область дендритных крист&злов АСг. При низких скоростях охлаждения и малых концентрациях хрома в алюминии образуются полногранные первичные кристаллы АСг. С увеличением скорости охлаждения зона II уменьшается и исчезает. Чем выше содержание хрома в сплаве, тем шире интервал скоростей охлаждения, в котором происходит образование первичных фаз [,]. Наряду с образованием стабильной фазы АСг, в [7, 8, , ] отмечали наличие в структу ре быстроохлажденных сплавов метастабильных фаз А1цСг2 и АЦСг. Данные фазы образуются в сплавах с высоким содержанием Сг, закристаллизованных при сильно неравновесных условиях (^ОХЛ=5-6 К/с). Меняя температуру закалки, в сплаве одного и того же состава можно получить структуру с разными метастабильиыми фазами алюминида Сг [8]. Метастабильная диаграмма А1^г [] (рис. Рис. В то же время на метастабильиых диаграммах системы А1-7г (рис. Рис. Метастабильиая диаграмма системы алюминий-цирконий []. Рис. Метастабнльная диаграмма системы алюминий-цирконий []. По данным о неравновесной растворимости в твердом состоянии, на концентрацию циркония влияют три параметра: скорость охлаждения расплава, содержания циркония в сплаве и величина перегрева расплава. Максимальной величины растворения циркония в А1 равной 4,% 2г достигли при скорости охлаждения 6К/с. При содержании Ъс до 2% насыщенность твердого раствора возрастает с увеличением исходной концентрации, при дальнейшем увеличении происходит насыщение. Избыточный цирконий выделяется по границам дендритных ячеек и зерен в виде мелкодисперсных частиц фазы АЬ2г. При малой скорости охлаждения в сплавах А1-2г наблюдается резко выраженная ликвация по сечению зерен твердого раствора []. При скорости охлаждения 0 К/с в сплавах, содержащих менее 1% Ъх, зафиксирован пересыщенный твердый раствор [9]. Добаткин В. И. [] заметил, что аиомалыю-пересыщенные твердые растворы, кристаллизующиеся в соответствии с метастабилыюй диаграммой состояния (по типу твердых растворов), имеют переменный состав в объеме дендрита. С повышением скорости охлаждения уменьшается объем концентрационной неоднородности сплава. Исследование влияния скорости охлаждения и концентрации Ъх в сплаве показало, что с увеличением, как скорости охлаждения, так и концентрации, уменьшается величина зерна. Влияние скорости охлаждения и содержания циркония на величину зерна и микроструктуру сплавов А1-2г [9] (рис. Рис. При больших скоростях охлаждения раньше равновесной фазы Л1з2г зарождается метастабильная фаза AlзZr []. Внутренняя структура неравновесной фазы AlзZr подробно рассмотрена в работах [9, -]. Фаза AlзZr кристаллизуется в виде «звездочек», имеющих дендритное строение. Условия появления данной фазы зависят от параметров кристаллизации и состава сплава [9,,]. Пересыщенный твердый раствор кристаллизуется в сплавах, полученных при больших скоростях охлаждения или в сплавах, содержащих небольшое количество Zr. При меньших скоростях охлаждения и при большем содержании Ъх наблюдается образование первичных интерметаллидов РХЦх сначала метастабильной, а потом стабильной модификации. При увеличении скорости охлаждения и концентрации 7г в сплаве [II] фаза имеет дендритное строение. Стабильная фаза кристаллизуется в тетрагональной решетке ЭОгз, а метастабильная фаза имеет кубическую кристаллическую решетку типа ЬЬ (см. Поскольку метастабильная фаза АЬ2г близка по структуре и параметру решетки к чистому А1, то депдриты метастабильной фазы А^г действуют как центры зарождения а-твердого раствора и сильно измельчают зерно в сплавах с определенной концентрацией Ъх, зависящей от температуры литья и скорости охлаждения [9, ,,]. Размеры интерметаллидов уменьшаются с увеличением скорости охлаждения. С увеличением содержания Zr в сплаве количество метастабильной фазы увеличивается, а средняя величина зерна уменьшается [].