Создание научных принципов многокомпонентного легирования заэвтектических кальций-содержащих алюминиевых сплавов с особыми физико механическими свойствами

Данный проект направлен на обоснование многокомпонентного легирования заэвтектических алюминиевых сплавовнового поколения с особыми физико-механическими свойствами.В проектах РНФ, выполненных в период с 2014 по 2018 год (Соглашения №14-19-00632 и №14-19-00632-П) коллективом исполнителей был исследован ряд кальций-содержащих алюминиевых сплавов на основе тройных и четверных систем Al-Ca-Х, Al-Ca-Sc-X и Al-Ca-Х-Y (где X, Y- это Mg, Zn, Cu, Si, Fe, Ni, Zr, Mn). Было установлено, что кальций-содержащие эвтектики имеют тонкое строение, склонны к формоизменению в процессе термообработки, что приводит к заметному увеличению их пластичности. Таким образом, большинство выбранных доэвтектических композиций оптимального состава высокотехнологичны как при литье, так и при деформационной обработке исочетают низкую плотность, высокую коррозионную стойкость и средний уровень прочностных свойств. В процессе исследования многокомпонентных фазовых диаграмм состояния в области алюминиевого угла коллективом исполнителей были обнаружены тройные алюминиды типа AlCaX, информация по которым крайне скудная или совсемотсутствует. Некоторые заэвтектические сплавы, содержащие алюминиды Al4Ca, AlCaMn легко поддаются деформационной обработке, что демонстрирует потенциальную возможность разработки заэвтектических деформируемых сплавов с еще более высокой долей алюминидов. Структура полуфабрикатов из заэвтектических кальций-содержащих сплавов подобна композиционному материалу, в котором твердые интерметаллиды разного размера (раздробленные первичные кристаллы и эвтектические кристаллы) равномерно распределены в алюминиевой матрице. А поскольку некоторые свойства подчиняются закону аддитивности, комбинируя в структуре сплава разные типы интерметаллидов, можно получать заданный комплекс физико-механических свойств, например, прочности (при комнатной и повышенных температурах), ТКЛР и теплопроводности. Предполагается, что заданному комплексу физико-механических свойств будет отвечать структура, допускающая присутствие равномерно распределенных в алюминиевой матрице первичных и эвтектических алюминидов определенного размера и количества (не менее 30 % от объема образца).Для создания заэвтектических алюминиево-кальциевых сплавов с подобной структурой предлагается выполнить следующие исследования:- построить фрагменты фазовых диаграмм (в виде поверхностей ликвидус, политермических и изотермических сечений, распределения фаз в твердом состоянии) систем легирования Al-Ca-Х-Y-Z (где X, Y, Z - это Mg, Zn, Cu, Si, Fe, Ni, Mn, Ce, La) в области существования первичной кристаллизации тройных соединений;- изучить характеристики тройных алюминидов систем легирования Al-Ca-Х-Y-Z (где X, Y, Z- это Mg, Zn, Cu, Si, Fe, Ni, Mn, Ce, La), находящихся в равновесии с алюминиевым твердым раствором;- определить механические (твердость, прочность на разрыв и сжатие, пластичность, ударную вязкость), физические (плотность, КТР, теплопроводность, электропроводность) и устойчивость к коррозии перспективных заэвтектических сплавов выбранного оптимального состава;- сформулировать научные принципы многокомпонентного легирования заэвтектических сплавов на основе алюминиево-кальциевой эвтектики;- разработать технологические режимы получения фасонных отливок и деформированных полуфабрикатов из заэвтектических сплавов оптимального состава.