CC BY
1СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВА Mg-Y-Gd-Sm-Zr, СОДЕРЖАЩЕГО Zn Лукьянова Е.А., Тарытина И.Е., Мартыненко Н.С., Рыбальченко О.В., Страумал П.Б., Темралиева Д.Р., Добаткина Т.В., Добаткин С.В.
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии
наук, Москва, Россия [email protected]
Магниевые сплавы - самые легкие конструкционные материалы, а легирование их редкоземельными металлами (РЗМ) обеспечивает их высокие прочностные свойства в том числе в условиях нагрева (до 300 °С). Наиболее эффективными упрочняющими элементами среди РЗМ считаются У и Оё, которые относятся к иттриевой подгруппе. Бш - также является РЗМ, но принадлежит цериевой подгруппе, и имеет меньшую по сравнению с У и Оё растворимость в твердом магнии. Благодаря добавке Бш сплавы М§-У-Оё-2г дополнительно упрочняются в процессе старения, а максимальный прочностной эффект достигается при более коротких выдержках, чем в сплавах без Бш. Целью работы было изучить влияние дополнительного элемента 2п, отличного от действия РЗМ, на свойства сплава М§-У-Оё-Бш-2г.
Для исследования был выплавлен сплав М§-5У-5Оё-28ш-0,32г (масс. %) и такие же сплавы, дополнительно легированные добавками 2п в количестве 0,5 и 1%. Дифференциально-термический анализ сплавов показал, что в сплавах с добавками 2п наблюдается эндотермический эффект при более низких температурах, чем в сплаве без добавок. В соответствии с этим, отливки подвергались гомогенизирующему отжигу при 515 °С для сплава без 2п и при 500 °С для сплавов с 2п соответственно в течение 12 ч с охлаждением на воздухе. Гомогенизация обеспечила полное растворение эвтектической фазы Mg24(Y,Gd,Sm)5, богатой РЗМ, которая образовалась в результате неравновесной кристаллизации. Микроструктура сплава без 2п представляла собой только зерна магниевого твердого раствора, в то время как в сплавах с 2п сохранилась пластинчатая LPSO-фаза Mgl2Zn(У,Оd,Sш), обогащенная Zn.
Механические испытания сплавов на растяжение при комнатной температуре показали следующий уровень свойств: в сплаве Mg-5Y-5Gd-2Sm-0,3Zr - oв = 215±7 МПа, 00,2 = 182±4 МПа, 5 = 2,4±0,9 %; в сплаве Mg-5Y-5Gd-2Sm-0,5Zn-0,3Zr - oв = 231±3 МПа, 00,2 = 188±5 МПа, 5 = 2,8±0,4 %; в сплаве Mg-5Y-5Gd-2Sm-1Zn-0,3Zr - oв = 245±18 МПа, 00,2 = 187±1 МПа, 5 = 5,2±2,9 % соответственно.
После гомогенизации сплавы подвергали изотермическому старению при 175, 200, 225 и 250 °С общей продолжительностью 128 ч при каждой температуре. Методами измерения твердости и удельного электросопротивления было показано, что сплавы упрочняются в процессе старения за счет распада пересыщенного магниевого твердого раствора. Ход кривых изменения твердости характеризовался небольшим повышением твердости на начальной стадии старения и резким её повышением до максимума при увеличении продолжительности старения. Значения твердости для сплавов с 0,5 и 1% Zn мало отличались между собой, но были заметно больше, чем в сплаве без добавок. Zn не изменял характер кинетики старения и продолжительность каждой из её стадий. Кривые удельного электросопротивления для сплавов с различным содержанием Zn и без него были достаточно близки друг к другу, свидетельствуя о том, что Zn мало насыщает магниевый твердый раствор и в основном присутствует в тройном соединении LPSO-фазы, а упрочнение связано с выделениями, богатыми РЗМ.
Работа выполнена в соответствии с государственным заданием № 075-00320-24-00.
