Structure Peculiarities of Al–hf–sc Master Alloys

Abstract

Институт металлургии (ИМЕТ) УрО РАН, г. Екатеринбург Уральский федеральный университет (УрФУ) им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург Статья поступила в редакцию 04.04.17 г., доработана 31.05.17 г., подписана в печать 05.06.17 г. С использованием методов оптической и электронной сканирующей микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа изучены особенности микроструктуры новых лигатурных сплавов системы Al-Hf-Sc с метастабильными алюминидами, имеющими кубическую решетку, идентичную решетке матрицы алюминиевых сплавов. Выплавку бинарных и тройных сплавов проводили в печи угольного сопротивления в графитовых тиглях в атмосфере аргона. Сплавы Al-0,96ат.%Hf (5,98 мас.% Hf) и Al-0,59ат.%Hf (3,77 мас.% Hf) готовили при перегреве над температурой ликвидуса около 200 и 400 град соответственно. Расплавы заливали в бронзовую изложницу, скорость кристаллизации в которой составляла ~10 3 град/с. Только в сплаве, перегретом над температурой ликвидуса на 400 град, наряду со стабильными алюминидами с тетрагональной решеткой образовались метастабильные алюминиды Al 3 Hf с кубической решеткой. Перегрев тройных расплавов, в которых сформировались метастабильные алюминиды Al n (Hf 1-x Sc x), составил 240, 270 и 370 град. В зависимости от соотношения Hf и Sc в сплаве доля гафния в алюминидах Al n (Hf 1-x Sc x) изменяется от 0,46 до 0,71. Лигатурные сплавы (ат.%) Al-0,26Hf-0,29Sc и Al-0,11Hf-0,25Sc (мас.%: Al-1,70Hf-0,47Sc и Al-0,75Hf-0,42Sc) характеризуются тонкой структурой зерна и метастабильными алюминидами состава Al n (Hf 0,58 Sc 0,42) и Al n (Hf 0,46 Sc 0,54) соответственно. Размеры алюминидов не превышают 12 и 7 мкм. Несоответствие их решеток с решеткой матрицы алюминиевых сплавов меньше, чем таковое для Al 3 Sc. Это позволяет предположить проявление опытными лигатурами Al-Hf-Sc высокого модифицирующего эффекта при их дальнейшем использовании. Кроме того, замещение гафнием дорогостоящего скандия в лигатурных сплавах может значительно сократить расход последнего. Ключевые слова: сплавы системы Al-Hf-Sc, метастабильные алюминиды, кубическая решетка, пересыщенные твердые растворы.