Сегрегационное измельчение зёренной структуры алюминия и его сплавов

Abstract

Изучена структура конденсатов и отливок алюминия, сплавов Al–Fe и Al–Zr, кристаллизующихся из паровой фазы и расплава в вакууме. Показано, что легирование парового потока матричного металла, — алюминия, — железом до ≅≅ 3 ат.% позволяет снизить величину зерна конденсатов от 2 мкм до 50 нм. Диспергирующее влияние железа и циркония на зёренную структуру алюминия продемонстрировано на отливках этого металла, где наблюдается уменьшение размера зерна более чем на порядок. Измельчение зёренной структуры алюминия объясняется формированием зернограничных сегрегаций атомами легирующих элементов при кристаллизации как из пара, так и из расплава.

Вивчено структуру конденсатів і відливок алюмінію, стопів Al–Fe та Al–Zr, які кристалізуються з парової фази та розтопу у вакуумі. Показано, що леґування парового потоку матричного металу, — алюмінію, — Ферумом до ≅≅ 3 ат.% уможливлює знизити величину зерна конденсатів від 2 мкм до 50 нм. Дисперґувальний вплив заліза та цирконію на зеренну структуру алюмінію продемонстровано на відливках цього металу, де спостерігається зменшення розміру зерна більш ніж на порядок. Подрібнення зеренної структури алюмінію пояснюється формуванням зерномежових сеґреґацій атомами леґувальних елементів при кристалізації як з пару, так і з розтопу.

The structure of condensates and cast samples of aluminium, Al–Fe and Al–Zr alloys crystallized from both the melt and the vapour phase in a vacuum is studied. As shown, the alloying of the vapour flow of a matrix metal, i.e. aluminium, with iron up to ≅≅ 3 at.% reduces the grain size of condensates from 2 μμm to 50 nm. The dispersing effect of iron and zirconium on the grain structure of aluminium is demonstrated on the castings of this metal, where a decrease in the grain size is observed by more than one order of magnitude. Refinement of the grain structure of aluminium is explained by the formation of the grain-boundary segregation by atoms of alloying elements during crystallization from both the vapour and the melt.