CC BY
4
Научная статья
УДК 669.715:621.78
DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-1-3-12
ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕРМОСТАБИЛЬНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Al-Fe-Ni-Zr
Н.Д. Щетинина1, И.Д. Савичев1, М.Р. Котлярова1, А.А. Селиванов1
1 Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно -исследовательский институт авиационных материалов» Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Москва, Россия; admin@viam.ru
Аннотация. Показано влияние режимов отжига на твердость, механические свойства при растяжении и микроструктуру слитков сплава системы Al-Fe-Ni-Zr. Данные сплавы термически стабильны и могут применяться при изготовлении деталей изделий, работающих при повышенных температурах. Среди изученных температурно-временных параметров отжига наибольшее упрочнение обеспечивает двухступенчатый режим: I ступень - температура 320 °С, выдержка 30 ч; II ступень - температура 400 °С, выдержка 4 ч.
Ключевые слова: тлав системы Al-Fe-Ni-Zr, дисперсионное упрочнение, двухступенчатый отжиг, механические свойства, твердость, микроструктура
Для цитирования: Щетинина Н.Д., Савичев И.Д., Котлярова М.Р., Селиванов А.А. Особенности термической обработки термостабильного сплава системы Al-Fe-Ni-Zr // Труды ВИАМ. 2024. № 1 (131). Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-1-3-12.
Scientific article
FEATURES OF HEAT TREATMENT OF A THERMOSTABLE ALLOY OF THE Al-Fe-Ni-Zr SYSTEM
N.D. Shchetinina1, I.D. Savichev1, M.R. Kotlyarova1, A.A. Selivanov1
federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific-Research Institute of Aviation Materials» of National Research Center «Kurchatov Institute», Moscow, Russia; admin@viam.ru
Abstract. This work shows the effect of annealing in various modes on the hardness, tensile mechanical properties and microstructure ofAl-Fe-Ni-Zr system alloy ingots. Alloys of this alloying system are characterized by stable high heat resistance and can be used in the manufacture of parts operating at elevated temperatures. Among the tested temperature and time parameters of annealing, the greatest hardening is provided by two-stage annealing according to the following regime: stage 1 - 320 °С, 30 h; stage 2 - 400 °С, 4 h.
Keywords: Al-Fe-Ni-Zr system alloy, dispersion hardening, two-stage annealing, mechanical properties, hardness, microstructure
For citation: Shchetinina N.D., Savichev I.D., Kotlyarova M.R., Selivanov A.A. Features of heat treatment of a thermostable alloy of the Al-Fe-Ni-Zr system. Trudy VIAM, 2024, no. 1 (131), paper no. 01. Available at: http://www.viam-works.ru. DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-1-3-12.
Введение
Легирование алюминиевых сплавов железом и никелем способствует образованию термически стабильных при температуре до 450 °С тройных интерметаллидных фаз на основе Al, Fe и Ni, что позволяет эксплуатировать их при повышенных температурах [1, 2]. Слитки из сплавов системы Al-Fe-Ni характеризуются малой растворимостью
легирующих элементов в твердом растворе a-Al [3, 4]. Структура слитков данных сплавов состоит из ячеистой матрицы a-Al, а также первичных и эвтектических фаз, при этом твердость сплава зависит от размера дендритной ячейки [5]. Первичные фазы наблюдаются в заэвтектических сплавах. Кроме твердого алюминиевого раствора в микроструктуре таких сплавов преобладает фаза Al9FeNi, которая характеризуется стержнеобразной морфологией и является термически стабильной при температурах до 400 °С [5-7]. Существенные изменения формы и размера частиц фазы Al9FeNi наблюдаются после отжига с температурой нагрева >500 °С, который приводит к интенсивному разупрочнению сплава [7]. Прочностные свойства сплавов зависят от количества фаз, а относительное удлинение более чувствительно к их морфологии [6].
Следует отменить, что, в соответствии с равновесной диаграммой состояния, легирование алюминиевых сплавов железом и никелем не обеспечивает твердорастворно-го упрочнения, а также упрочнения за счет образования вторичных фаз, поэтому слитки сплавов системы Al-Fe-Ni обладают низким уровнем прочностных свойств.
Традиционным способом повышения прочности для термически упрочняемых алюминиевых сплавов является упрочнение в результате образования дисперсных фаз. Оно реализуется благодаря термической обработке, включающей закалку и старение (в том числе ступенчатое старение) [8-10]. Сплавы, легированные переходными металлами, обладают малой растворимостью в алюминиевом твердом растворе (десятые доли процента) и склонны к образованию фаз кристаллизационного происхождения. Формирование в таких сплавах дисперсных алюминидов, упрочняющих алюминиевую матрицу, становится возможным после кристаллизации со скоростями, обеспечивающими расширение концентрационной области твердого раствора a-Al, и последующего отжига [11-14]. Примерами переходных металлов, для которых применим описанный подход, являются скандий, цирконий, титан, ванадий.
Легирование алюминиевых сплавов цирконием приводит к образованию фазы Al3Zr. Вследствие малой растворимости Zr в растворе a-Al фаза Al3Zr склонна к образованию в виде первичных кристаллов игольчатой морфологии с тетрагональной кристаллической решеткой [15]. Ускоренная кристаллизация расширяет концентрационную область твердого раствора циркония в алюминии: если скорость кристаллизации составляет >5 К/с, возможно растворение до 0,5 % циркония в растворе a-Al [15]. Благодаря этому при отжиге слитков формируются соединения Al3Zr в виде когерентных метастабильных фаз с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой. В зависимости от условий, в которых происходит распад твердого раствора, соединение Al3Zr образуется в виде сферических дисперсоидов или стержнеобразных частиц [16]. Мелкие дисперсоиды обеспечивают упрочнение сплава, а также способствуют повышению стойкости к рекристаллизации в случае деформируемых полуфабрикатов, обеспечивая стабильность механических свойств при повышенных температурах.
После отжига при температурах >450 °С образуется стабильное соединение Al3Zr с тетрагональной решеткой, которое не является таким эффективным упрочните-лем, как метастабильная фаза с ГЦК-решеткой. В результате отжига при температуре <350 °С не происходит значительного упрочнения при небольших выдержках вследствие низкой диффузионной подвижности Zr и недостаточного распада раствора a-Al. Многоступенчатый отжиг обеспечивает высокую плотность распределения мелких дис-персоидов Al3Zr с ГЦК-решеткой, способствующую эффективному упрочнению сплава. Благоприятной с точки зрения обеспечения высокого уровня прочностных свойств является структура с размером дисперсоидов ~10 нм и расстоянием между ними ~100 нм [17].
Следует отметить, что все легирующие элементы, присутствующие в твердом растворе алюминия, влияют на выделение вторичных фаз. Режимы отжига, обеспечивающие
наибольший эффект упрочнения метастабильным соединением Al3Zr, зависят от вида алюминиевых сплавов и скоростей охлаждения при кристаллизации [12, 18-25]. Например, твердость малолегированного алюминиевого сплава с добавкой 0,4 % (по массе) Zr ощутимо возрастает после ступенчатого отжига с температурами второй ступени 450 и 500 °С [18]. Для бинарных сплавов составов Al-0,2Zr и Al-0,4Zr наибольшая твердость соответствует режимам с температурами последней ступени 400 и 450 °С [12]. В работе [25] показано, что бинарные сплавы состава Al-(0,3-0,6)Zr наиболее эффективно упрочняет режим с температурой на последней ступени 400 °С. Для сплава состава Al-Mg-Mn-0,25Zr наибольший эффект упрочнения достигается после отжига по режиму: I ступень - температура 350 °С, выдержка 32 ч; II ступень - температура 400 °С, выдержка 4 ч [22]. Сплав состава Al-3Mg-0,25Zr обладает наибольшей твердостью после отжига по режиму: I ступень - температура 360 °С, выдержка 40 ч; II ступень - температура 420 °С, выдержка 32 ч [16, 19].
Материалы и методы
Исследованы слитки алюминиевого сплава системы Al-Fe-Ni-Zr. Сплав содержит 0,25 % (по массе) циркония, а соотношение Fe/Ni соответствует значению 1,4. Сплав выплавляли в печи электросопротивления без защитной атмосферы, слитки отливали в во-доохлаждаемые цилиндрические изложницы диаметром 70 мм и высотой 220 мм.
Образцы слитков исследовали в исходном (литом) состоянии и после отжигов по 30 различным режимам, приведенным в таблице. Температуру отжига изменяли в диапазоне от 320 до 420 °С, продолжительность выдержки - в диапазоне от 1 до 30 ч. При двухступенчатом отжиге варьировали продолжительность выдержки на I ступени, при этом продолжительность выдержки на II ступени оставалась постоянной и соответствовала 4 ч.
Температурно-временные параметры термической обработки слитков сплава системы Al-Fe-Ni-Zr
Условный номер Режим отжига Температура, °С Продолжительность выдержки, ч
режима*
1-5 320 1, 4, 8, 20, 30
6-10 Одноступенчатый 360 1, 4, 8, 20, 30
11-15 420 1, 4, 8, 20, 30
16-20 I ступень 320 1, 4, 8, 20, 30
II ступень 400 4
21-25 Двухступенчатый I ступень 360 1, 4, 8, 20, 30
II ступень 400 4
26-30 I ступень 360 1, 4, 8, 20, 30
II ступень 420 4
* Номера режимов соответствуют порядку упоминания продолжительности выдержки на первой ступени в столбце «Продолжительность выдержки».
Расчетный состав первичных фаз сплава определяли методом компьютерного моделирования фазового состава в программе ^егто-Са1с. Исследование микроструктуры и качественное определение локального элементного состава образцов в исходном состоянии осуществляли методом электронно-зондового микроанализа на растровом электронном микроскопе, оснащенном энергодисперсионным спектрометром, в режиме отраженных электронов.
Металлографический анализ образцов проводили с помощью светового микроскопа до и после термической обработки по режиму 15. Указанный режим выбран для анализа микроструктуры как наиболее высокотемпературный и с наибольшей
продолжительностью выдержки в данном эксперименте с целью оценки склонности основных первичных фаз, присутствующих в микроструктуре сплава, к сфероидизации и росту.
Твердость образцов после отжига по режимам, указанным в таблице, определяли в соответствии с ГОСТ 9012-59 с помощью универсального твердомера по методу Бринелля (диаметр шарика 1 мм, нагрузка 98,07 Н, продолжительность выдержки под нагрузкой 13 с). Механические свойства при растяжении оценивали для образцов в исходном состоянии, а также после отжига по режимам 3 и 20. Испытание на растяжение проводили в соответствии с ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре с использованием разрывной машины на цилиндрических образцах диаметром 5 мм и длиной рабочей части 25 мм.
Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Климатические испытания» НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ.
Результаты и обсуждение
Согласно результатам моделирования, исследуемый сплав системы Al-Fe-Ni-Zr характеризуется высокой температурой солидус (640 °C), малой величиной интервала кристаллизации (85 °С) и состоит из алюминиевого твердого раствора, в равновесии с которым находятся фазы следующего состава, моль: 0,002 - Al3Zr; 0,024 - Al13Fe4; 0,035 - AbFeNi.
Микроструктура образцов слитка сплава системы Al-Fe-Ni-Zr в исходном состоянии состоит из ячеек дендритов алюминиевого твердого раствора, фаз на основе Al, Fe, Ni, а также частиц, содержащих Zr, расположенных в междендритном пространстве (рис. 1). Сопоставление результатов электронно-зондового микроанализа и термодинамического моделирования фазового состава позволяет сделать вывод, что помимо a-Al основной является фаза Al9FeNi стержнеобразной морфологии, образованная по перитектической реакции.
Рис. 1. Микроструктура слитка сплава системы Al-Fe-Ni-Zr в исходном состоянии (растровая электронная микроскопия, режим отраженных электронов)
Микроструктуру исследуемого сплава оценили до и после отжига по режиму 15. Сравнение микроструктуры образцов (рис. 2) показывает, что отжиг не приводит к сфероидизации и огрублению фаз кристаллизационного происхождения. Первичные фазы, присутствующие в микроструктуре сплава, являются термически стабильными в исследуемом температурно-временном интервале (температура - до 420 °С, продолжительность выдержки - до 30 ч). Этот вывод согласуется с данными о термической стабильности фазы Al9FeNi в диапазоне температур до 400 °С, приведенными в работе [7]. Таким образом, можно сделать вывод о том, что режимы термической обработки, приведенные в таблице, не влияют на размер и морфологию фаз кристаллизационного происхождения, однако приводят к распаду пересыщенного алюминиевого твердого раствора с образованием вторичных алюминидов, что вызывает изменение свойств сплава.
Рис. 2. Фазы кристаллизационного происхождения в слитке сплава системы Al-Fe-Ni-Zr в исходном состоянии (а) и после отжига по режиму 15 (б)
Максимальный эффект дисперсионного твердения достигается при определенных размере и плотности распределения частиц метастабильного соединения Al3Zr, зависящих от температурно-временных условий термической обработки [17]. С целью выявления режима термической обработки, обеспечивающего наибольшее упрочнение, оценили твердость образцов слитков, отожженных по 30 различным режимам. Следует отметить, что с учетом особенностей системы легирования Al-Fe-Ni-Zr (максимальная растворимость в решетке алюминия при температуре, соответствующей температуре нонвариантного равновесия, %: 0,052 - Fe; 0,05 - Ni; 0,28 - Zr) и скорости кристаллизации, достижимой при данных условиях выплавки слитков, цирконий является единственным элементом, способным раствориться в растворе a-Al в количестве >0,1 % (по массе). Другие элементы, входящие в состав сплава, не будут влиять на кинетику распада пересыщенного твердого раствора циркония в алюминии.
Результаты измерения твердости показаны на рис. 3, где кривые отражают зависимость величины твердости от продолжительности выдержки при разных температурах отжига (для двухступенчатых режимов показаны зависимости изменения твердости от продолжительности выдержки на I ступени).
Продолжительность выдержки, ч
Рис. 3. Зависимость твердости слитков сплава системы Al-Fe-Ni-Zr от температурно-временных параметров отжига
Сравнение кривых показывает, что для выбранных одноступенчатых режимов при увеличении температуры отжига с 320 до 420 °С упрочнение сплава достигается быстрее благодаря более интенсивному распаду раствора a-Al. При этом все исследованные одноступенчатые режимы, включая режимы с выдержками >30 ч, обеспечивают меньшее упрочнение, чем двухступенчатые режимы. Применение двухступенчатого отжига позволяет существенно сократить продолжительность термической обработки. Для двухступенчатых режимов снижение температуры отжига на I ступени с 360 до 320 °С способствует большему упрочнению при выдержках >30 ч, что, по-видимому, следует связывать с большей плотностью распределения упрочняющих дисперсоидов. При этом изменение температуры на II ступени с 400 до 420 °С не влияет на уровень твердости. Таким образом, наибольшее упрочнение среди исследованных режимов отжига обеспечивает следующий режим: I ступень - температура 320 °С, выдержка >30 ч; II ступень - температура 400 °С, выдержка 4 ч.
Результаты определения механических свойств при растяжении образцов слитков в исходном состоянии и после отжигов по режимам 3 и 20 представлены на рис. 4.
250
¿i 200
03 Я н
« 150
о я
Исходное состояние
Режим 3
Режим 20
40 35 30
25
10 5
о4 U
S к <и К S
15
гу
20 о о к л
ч
о О
к н О
- предел текучести о02 ■ - предел прочности ■ - относительное удлинение 8
Рис. 4. Влияние режимов отжига на механические свойства при растяжении слитков из сплава системы А1-Бе-№-2г
0
Слитки из сплава системы Al-Fe-Ni-Zr в исходном состоянии обладают низким пределом текучести (73 МПа) и высоким относительным удлинением (24 %), что объясняется отсутствием в составе сплава легирующих элементов, способных обеспечить твердорастворное упрочнение, а также отсутствием вторичных фаз. Одноступенчатый низкотемпературный кратковременный отжиг (режим 3) не обеспечивает распада раствора a-Al и дисперсионного упрочнения, однако способствует снятию литейных напряжений, что увеличивает относительное удлинение до величины 30 %. Двухступенчатый отжиг по режиму 20 обеспечивает возрастание предела текучести до величины 165 МПа и снижение относительного удлинения до значения 4,3 %, что связно с присутствием в структуре мелких дисперсоидов Al3Zr с высокой плотностью распределения.
Заключения
Методами электронно-зондового микроанализа и термодинамического моделирования фазового состава показано, что микроструктура слитков сплава системы легирования Al-Fe-Ni-Zr в исходном состоянии представлена ячейками дендритов алюминиевого
твердого а-раствора и стержнеобразными фазами кристаллизационного происхождения. Установлено, что основной фазой в микроструктуре является образованная по пе-ритектической реакции фаза Al9FeNi. Первичные фазы Al9FeNi, присутствующие в микроструктуре сплава, являются термически стабильными в исследуемом темпера-турно-временном интервале (температура - до 420 °С, выдержка - до 30 ч).
Одноступенчатный низкотемпературный кратковременный отжиг (температура 320 °С, выдержка 8 ч) слитков сплава системы легирования Al-Fe-Ni-Zr не обеспечивает распада раствора а-Al и дисперсионного упрочнения, однако способствует снятию литейных напряжений, что увеличивает относительное удлинение до величины 30 %.
В результате двухступенчатого отжига возможно упрочнение сплава системы легирования Al-Fe-Ni-Zr за счет формирования дисперсных алюминидов циркония вследствие распада пересыщенного твердого раствора a-Al, сформированного благодаря расширению концентрационной области растворения циркония в алюминии при кристаллизации слитков. Применение двухступенчатого отжига позволяет увеличить предел текучести сплава в ~2 раза, что сопровождается уменьшением величины относительного удлинения. При этом двухступенчатый отжиг позволяет сократить временные и трудовые затраты.
Среди исследованных температурно-временных параметров отжига наибольшее упрочнение сплава достигается после двухступенчатого отжига по режиму: I ступень -температура 320 °С, выдержка 30 ч; II ступень - температура 400 °С, выдержка 4 ч. Применение данного режима обеспечивает увеличение предела текучести до величины 165 МПа и приводит к снижению относительного удлинения до значения 4,3 %, что объясняется присутствием в структуре мелких дисперсоидов Al3Zr с высокой плотностью распределения.
Список источников
1. Wintergerst M., Dacheux N., Datcharry F. et al. Corrosion of the AlFeNi alloy used for the fuel cladding in the Jules Horowitz research reactor // Journal of Nuclear Materials. 2009. Vol. 393. P. 369-380. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2009.06.003.
2. Leenaers A., Koonen E., Parthoens Y. et al. Post-irradiation examination of AlFeNi cladded U3Si2 fuel plates irradiated under severe conditions // Journal of Nuclear Materials. 2008. Vol. 375. P. 243-251. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.01.013.
3. Kim J.M., Yun H.S., Shin J.S. et al. Mold filling ability and hot cracking susceptibility of Al-Fe-Ni alloys for high conductivity applications // Jurnal Teknologi. 2015. No. 75 (7). P. 71-77. DOI: 10.11113/jt.v75.5176.
4. Zhang L., Wang J., Du Y. et al. Thermodynamic properties of the Al-Fe-Ni system acquired via a hybrid approach combining calorimetry, first-principles and Calphad // Acta Materialia. 2009. Vol. 57. P. 5324-5341. DOI: 10.1016/j.actamat.2009.07.031.
5. Canté M.V., Brito C., Spinelli J.E., Garcia A. Interrelation of cell spacing, intermetallic compounds and hardness on a directionally solidified Al-1,0Fe-1,0Ni alloy // Materials & Design. 2013. Vol. 51. P. 342-346. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.04.023.
6. Bian Z., Liu Y., Dai S. et al. Regulating microstructures and mechanical properties of Al-Fe-Ni alloys // Progress in Natural Science: Materials International. 2020. Vol. 30. P. 54-62. DOI: 10.1016/j.pnsc.2019.12.006.
7. Bian Z., Dai S., Wu L. et al. Thermal stability of Al-Fe-Ni alloy at high temperatures // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. P. 2538-2548. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.01.028.
8. Каблов Е.Н., Белов Е.В., Трапезников А.В., Леонов А.А., Зайцев Д.В. Особенности упрочнения и кинетика старения литейного алюминиевого высокопрочного сплава на основе системы Al-Si-Cu-Mg // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 2 (63). Ст. 03. URL: https://www.journal.viam.ru (дата обращения: 13.11.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-2-24-34.
9. Каблов Е.Н., Дынин Н.В., Бенариеб И., Зайцев Д.В., Сбитнева С.В. Изменение структуры и механических свойств при термической обработке алюминиевых сплавов типа AlSilOMg, полученных методом селективного лазерного сплавления // Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 10. C. 20-28. DOI: 10.30906/mitom.2022.10.20-28.
10. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Петрушин Н.В., Базылева О.А., Мазалов И.С., Дынин Н.В. Материалы нового поколения и цифровые аддитивные технологии производства ресурсных деталей ФГУП «ВИАМ». Часть 3. Адаптация и создание материалов // Электрометаллургия. 2022. № 4. C. 15-25. DOI: 10.31044/1684-5781-2022-0-4-15-25.
11. Оглодков М.С., Романенко В.А., Бенариеб И., Рудченко А.С., Григорьев М.В. Исследование промышленных полуфабрикатов из перспективных алюминий-литиевых сплавов для авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 3 (72). Ст. 05. URL: https://www.joumal.viam.ru (дата обращения: 13.11.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-362-77.
12. Belov N.A., Alabin A.N., Eskin D.G., Istomin-Kastrovskii V.V. Optimization of hardening of Al-Zr-Sc cast alloys // Journal of Materials Science. 2006. No. 41. P. 5890-5899. DOI: 10.1007/s10853-006-0265-7.
13. Бенариеб И., Антипов В.В., Хасиков Д.В., Оглодков М.С., Савичев И.Д., Кузнецова П.Е. Исследование структуры и свойств экономнолегированного алюминиевого сплава системы Al-Mg-Sc-Zr, изготовленного методом селективного лазерного сплавления // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 4 (73). Ст. 03. URL: https://www.journal.viam.ru/ (дата обращения: 13.11.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-4-23-35.
14. Щетинина Н.Д., Кузнецова П.Е., Дынин Н.В., Селиванов А.А. Сплавы на основе алюминия с добавками скандия и циркония в аддитивном производстве (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 3 (64). Ст. 03. URL: https://www.journal.viam.ru (дата обращения: 13.11.2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-3-19-34.
15. Белов Н.А., Наумова Е.А., Акопян Т.К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. М.: Руда и Металлы, 2016. 256 с.
16. Mikhaylovskaya A.V., Mochugovskiy A.G., Levchenko V.S. et al. Precipitation behavior of L12 Al3Zr phase in Al-Mg-Zr alloy // Materials Characterization. 2018. Vol. 139. P. 30-37. DOI: 0.1016/j.matchar.2018.02.030.
17. Телешов В.В., Захаров В.В., Запольская В.В. Развитие алюминиевых сплавов для термостойких проводов с повышенной прочностью и высокой удельной электропроводимостью // Технология легких сплавов. 2018. № 1. C. 15-26.
18. Белов Н.А., Короткова Н.О., Достаева А.М., Алабин А.Н. Влияние деформационно-термической обработки на электросопротивление и упрочнение сплавов Al-0,2%Zr и Al-0,4%Zr // Цветные металлы. 2015. № 10. C. 13-18. DOI: 10.17580/tsm.2015.10.02.
19. Mochugovskiy A.G., Mikhaylovskaya A.V., Tabachkova N.Y., Portnoy V.K. The mechanism of L12 phase precipitation, microstructure and tensile properties of Al-Mg-Er-Zr alloy // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 744. P. 195-205. DOI: 10.1016/j.msea.2018.11.135.
20. Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Трифоненков Л.П. и др. Исследование структуры металла и оценка свойств опытных образцов из сплава системы Al-Zr для производства электропроводников с помощью методов литья и обработки давлением // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. № 1. С. 51-55.
21. Бернгардт В.А., Дроздова Т.Н., Орелкина Т.А. и др. Исследование влияния легирующих элементов на прочность и термостойкость алюминиевых сплавов электротехнического назначения // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2016. № 9 (6). С. 872-879. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-6-872-879.
22. Mochugovskiy A.G., Tabachkova N.Yu., Ghayoumabadi M.E. et al. Joint effect of quasicrystalline icosahedral and L12-strucutred phases precipitation on the grain structure and mechanical properties of aluminum-based alloys // Journal of Materials Science & Technology. 2021. Vol. 87. P. 196-206. DOI: 10.1016/j.jmst.2021.01.055.
23. Захаров В.В., Фисенко И.А. Об экономии скандия при легировании им алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. 2013. № 4. С. 52-60.
24. Бернгардт В.А., Дроздова Т.Н., Орелкина Т.А. и др. Разработка режимов отжига катанки из сплавов системы Al-Zr для достижения заданного комплекса свойств // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2014. № 7 (5). С. 587-595.
25. Belov N.A., Alabin A.N., Prokhorov A.Y. The influence that a zirconium additive has on the strength and electrical resistance of cold-rolled aluminum sheets // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2009. No. 50. P. 357-362. DOI: 10.3103/S1067821209040099.
References
1. Wintergerst M., Dacheux N., Datcharry F. et al. Corrosion of the AlFeNi alloy used for the fuel cladding in the Jules Horowitz research reactor. Journal of Nuclear Materials, 2009, vol. 393, pp. 369-380. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2009.06.003.
2. Leenaers A., Koonen E., Parthoens Y. et al. Post-irradiation examination of AlFeNi cladded U3Si2 fuel plates irradiated under severe conditions. Journal of Nuclear Materials, 2008, vol. 375, рр. 243-251. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.01.013.
3. Kim J.M., Yun H.S., Shin J.S. et al. Mold filling ability and hot cracking susceptibility of Al-Fe-Ni alloys for high conductivity applications. Journal Teknologi, 2015, no. 75 (7), pp. 71-77. DOI: 10.11113/jt.v75.5176.
4. Zhang L., Wang J., Du Y. et al. Thermodynamic properties of the Al-Fe-Ni system acquired via a hybrid approach combining calorimetry, first-principles and Calphad. Acta Materialia, 2009, vol. 57, pp. 5324-5341. DOI: 10.1016/j.actamat.2009.07.031.
5. Canté M.V., Brito C., Spinelli J.E., Garcia A. Interrelation of cell spacing, intermetallic compounds and hardness on a directionally solidified Al-1,0Fe-1,0Ni alloy. Materials & Design, 2013, vol. 51, pp. 342-346. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.04.023.
6. Bian Z., Liu Y., Dai S. et al. Regulating microstructures and mechanical properties of Al-Fe-Ni alloys. Progress in Natural Science: Materials International, 2020, vol. 30, pp. 54-62. DOI: 10.1016/j.pnsc.2019.12.006.
7. Bian Z., Dai S., Wu L. et al. Thermal stability of Al-Fe-Ni alloy at high temperatures. Journal of Materials Research and Technology, 2019, vol. 8, pp. 2538-2548. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.01.028.
8. Kablov E.N., Belov E.V., Trapeznikov A.V., Leonov A.A., Zaitsev D.V. Strengthening features and aging kinetics of high-strength cast aluminum alloy AL4MS based on Al-Si-Cu-Mg system. Aviation materials and technologies, 2021, no. 2 (63), paper no. 03. Available at: http://www.iournal.viam.ru (accessed: November 13, 2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-2-24-34.
9. Kablov E.N., Dynin N.V., Benarieb I., Zaitsev D.V., Sbitneva S.V. Changes in the structure and mechanical properties during heat treatment of aluminum alloys of the AlSi10Mg type, obtained by selective laser alloying. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov, 2022, no. 10, pp. 20-28. DOI: 10.30906/mitom.2022.10.20-28.
10. Kablov E.N., Evgenov A.G., Petrushin N.V., Bazyleva O.A., Mazalov I.S., Dynin N.V. New generation materials and digital additive technologies for the production of resource parts of FSUE VIAM. Part 3. Adaptation and creation of materials. Elektrometallurgiya, 2022, no. 4, pp. 15-25. DOI: 10.31044/1684-5781-2022-0-4-15-25.
11. Oglodkov M.S., Romanenko V.A., Benarieb I., Rudchenko A.S., Grigoryev M.V. Study of industrial semi-finished products from advanced aluminum-lithium alloys for aircraft products. Aviation materials and technologies, 2023, no. 3 (72), paper no. 05. Available at: http://www.journal.viam.ru (accessed: November 13, 2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-3-62-77.
12. Belov N.A., Alabin A.N., Eskin D.G., Istomin-Kastrovskii V.V. Optimization of hardening of Al-Zr-Sc cast alloys. Journal of Materials Science, 2006, no. 41, pp. 5890-5899. DOI: 10.1007/s10853-006-0265-7.
13. Benarieb I., Antipov V.V., Khasikov D.V., Oglodkov M.S., Savichev I.D., Kuznetsova P.E. Study of structure and properties of sparinly alloyed aluminum alloy of Al-Mg-Sc-Zr system, produced by selective laser melting. Aviation materials and technologies, 2023, no. 4 (73), paper no. 03. Available at: http://www.journal.viam.ru (accessed: November 13, 2023). DOI: 10.18577/27130193-2023-0-4-23-35.
14. Shchetinina N.D., Kuznetsova P.E., Dynin N.V., Selivanov A.A. Aluminum alloys with additions of Sc and Zr in additive manufacturing (review) Aviation materials and technologies, 2021, no. 3 (64), paper no. 03. Available at: http://www.journal.viam.ru (accessed: November 13, 2023). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-3-19-34.
15. Belov N.A., Naumova E.A., Akopyan T.K. Aluminum-based eutectic alloys: new alloying systems. Moscow: Ore and Metals, 2016, 256 p.
16. Mikhaylovskaya A.V., Mochugovskiy A.G., Levchenko V.S. et al. Precipitation behavior of L12 Al3Zr phase in Al-Mg-Zr alloy. Materials Characterization, 2018, vol. 139, pp. 30-37. DOI: 0.1016/j.matchar.2018.02.030.
17. Teleshov V.V., Zakharov V.V., Zapolskaya V.V. Development of aluminum alloys for heat-resistant wires with increased strength and high electrical conductivity. Tekhnologiya legkikh splavov, 2018, no. 1, pp. 15-26.
18. Belov N.A., Korotkova N.O., Dostaeva A.M., Alabin A.N. The influence of deformation-thermal treatment on the electrical resistance and strengthening of Al-0,2%Zr and Al-0,4%Zr. Non-ferrous metals, 2015, no. 10, pp. 13-18. DOI: 10.17580/tsm.2015.10.02.
19. Mochugovskiy A.G., Mikhaylovskaya A.V., Tabachkova N.Y., Portnoy V.K. The mechanism of L12 phase precipitation, microstructure and tensile properties of Al-Mg-Er-Zr alloy. Materials Science and Engineering: A, 2019, vol. 744, pp. 195-205. DOI: 10.1016/j.msea.2018.11.135.
20. Sidelnikov S.B., Dovzhenko N.N., Trifonenkov L.P. et al. Study of the structure of the metal and assessment of the properties of prototypes from an alloy of the Al-Zr system for the production of electrical conductors using casting and pressure processing methods. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova, 2012, no. 1, pp. 51-55.
21. Bernhardt V.A., Drozdova T.N., Orelkina T.A. et al. Study of the influence of alloying elements on the strength and heat resistance of aluminum alloys for electrical purposes. Zhurnal Sibirskogo Federalnogo Universiteta. Tekhnika i tekhnologii, 2016, no. 9 (6), pp. 872-879. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-6-872-879.
22. Mochugovskiy A.G., Tabachkova N.Yu., Ghayoumabadi M.E. et al. Joint effect of quasicrystalline icosahedral and L12-strucutred phases precipitation on the grain structure and mechanical properties of aluminum-based alloys. Journal of Materials Science & Technology, 2021, vol. 87, pp. 196-206. DOI: 10.1016/j.jmst.2021.01.055.
23. Zakharov V.V., Fisenko I.A. On saving scandium when alloying aluminum alloys with it. Tekhnologiya legkikh splavov, 2013, no. 4, pp. 52-60.
24. Bernhardt V.A., Drozdova T.N., Orelkina T.A. et al. Development of annealing modes for wire rod made of Al-Zr system alloys to achieve a given set of properties. Zhurnal Sibirskogo Federalnogo Universiteta. Tekhnika i tekhnologii, 2014, no. 7 (5), pp. 587-595.
25. Belov N.A., Alabin A.N., Prokhorov A.Y. The influence that a zirconium additive has on the strength and electrical resistance of cold-rolled aluminum sheets. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2009, no. 50, pp. 357-362. DOI: 10.3103/S1067821209040099.
Информация об авторах
Щетинина Надежда Дмитриевна, инженер, НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, admin@viam.ru
Савичев Илья Дмитриевич, инженер, НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, admin@viam.ru
Котлярова Маргарита Романовна, техник 1 категории, НИЦ «Курчатовский институт» -ВИАМ, admin@viam.ru
Селиванов Андрей Аркадьевич, начальник лаборатории, к.т.н., НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ, admin@viam.ru
Information about the authors
Nadezhda D. Shchetinina, Engineer, NRC «Kur-chatov Institute» - VIAM, admin@viam.ru
Ilya D. Savichev, Engineer, NRC «Kurchatov Institute» - VIAM, admin@viam.ru
Margarita R. Kotlyarova, First Category Technician, NRC «Kurchatov Institute» - VIAM, admin@viam.ru
Andrey A. Selivanov, Head of Laboratory, Candidate of Sciences (Tech.), NRC «Kurchatov Institute» - VIAM, admin@viam.ru
Статья поступила в редакцию 18.12.2023; одобрена и принята к публикации после рецензирования 19.12.2023 The article was submitted 18.12.2023; approved and accepted for publication after reviewing 19.12.2023
