Закономерности формирования и эволюция микроструктуры и механических свойств при литье и термомеханической обработке алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si, легированных малыми скандиево-циркониевыми добавками

В ходе выполнения второго этапа проекта проведены комплексные исследования системы Al-Mg-Si при избытке кремния и малыми добавками скандия и циркония. В ходе исследования изучалось влияние термической обработки на физико-механические свойства сплавов при различном соотношении Mg/Si и содержании скандия и циркония. Исследования носили комплексный характер и включали в себя: 1) Особенности распада крупных неравновесных фаз при длительном нагреве и выдержке при температуре, близкой к температуре солидуса, а также влияния растворения этих фаз на химический состав пересыщенного твердого раствора. Для исследуемых сплавов установлено время выдержки, необходимое для степени пресыщенности твердого раствора для дальнейшей термической обработки. Разработаны математические зависимости влияния выдержки при высокотемпературной закалке на количество и размеры интерметаллидных частиц; 2) Получены зависимости, описывающие распад пересыщенного твердого раствора как при одноступенчатом, так и двухступенчатом высокотемпературном искусственном старении исследуемых сплавов. Определены режимы термической обработки, позволяющие наиболее эффективно сформировать упрочняющие наночастицы типа (AlSi)3ScZr и (AlSi)3Zr. Изучено влияние данных частиц на механические свойства; 3) Исследовано одновременное растворение частиц Mg2Si в пересыщенном твердом растворе с ростом и потерей когерентности частицами типа (AlSi)3ScZr. Подобраны режимы, позволяющие максимально эффективно растворить частицы Mg2Si и сохранить термическую стабильность частиц (AlSi)3ScZr; 4) Изучены особенности формирования частиц β”-фазы (Mg5Si6), в том числе через содержащие магний и кремний кластеры и их вырастание в зоны Гинье-Пристона при различных режимах низкотемпературного искусственного старения в исследуемой группе сплавов. Изучено влияние на них свободного скандия и частиц типа (AlSi)3ScZr. Изучены особенности потери когерентности частицами β”-фазы в результате их роста и превращения в β’ и Mg2Si фазы; 5) Разработаны научно обоснованные подходы к созданию режимов многоступенчатой термической обработки исследуемой группы сплавов, позволяющих одновременно получать упрочнение за счет (AlSi)3ScZr и β” (Mg5Si6).