Розроблення жароміцних ливарних сплавів на основі системи Al-Fe-Mn-Ni

Анотація

Розробка нових жароміцних матеріалів є постійно існуючою задачею для сучасного матеріалознавства. Створення жароміцних алюмінієвих  сплавів при цьому грає важливу роль через поєднання низької густини і потенціалу досягнення високої жароміцності. Підвищення рівня робочих температур для алюмінієвих сплавів дає можливість замінити ними частину деталей зі сплавів заліза в автомобілях, літаках та різноманітної техніки. Це дозволить знизити масу машин та механізмів, підвищити їх енергоефективність та екологічність за рахунок зниження викидів вуглекислого газу.
Більшість широковживаних жароміцних алюмінієвих сплавів систем Al-Si-Cu, Al-Cu та Al-Si-Cu-Fe-Ni мають відносно  низький рівень механічних властивостей. Проте, значною їх перевагою є простота одержання готових виробів литтям. Серед альтернативних систем жароміцних алюмінієвих сплавів часто розглядаються такі, що містять Fe, Ni, Cr та Mn.
Залізо і нікель формують в структурі сплавів з алюмінієм волокнисті нанорозмірні компоненти евтектики, які є стабільними при високих температурах, є ефективними бар’єрами для руху дислокацій та залишають сплав пластичним за рахунок своєї морфології та дисперсності. Недоліком для таких сплавів є нульова легованість матричного металу, що означає потенційно занижену міцність.
Легування жароміцних алюмінієвих сплавів доцільно проводити елементами з низьким коефіцієнтом дифузії в алюмінії. Найкращим варіантом для цього є марганець, який може у великій кількості розчинитися в алюмінієвій матриці та  утворити з алюмінієм стабільний зміцнюючий інтерметалід Al₆Mn. Сплави Al-Fe-Mn-Ni, завдяки їх структурно-фазовим особливостям можна піддавати пластичній деформації, що в поєднанні з термічною обробкою  може підвищити рівень механічних властивостей сплавів у широкому інтервалі температур за рахунок зерноподрібнення і гальмування рекристалізації стабільними ультрадисперсними інтерметалідними частинками.