THERMAL STABILITY OF CAST CONDUCTOR MICROALLOYED ALUMINUM ALLOYS

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The nucleation of the Al3X (X = Zr, Yb, Er, Hf) particles in the cast conductor Al alloys including the alloys additionally doped with Mg and Si was studied. The alloys were made by induction casting. To investigate the particle nucleation kinetics, the specific electrical resistivity (SER) and microhardness measurements were applied. It was shown that the investigated alloys can be subdivided into three groups. Group I includes the alloys, which the decrease in the SER with increasing annealing temperature takes place in due to the particle nucleation. Group II includes the alloys, which the particle nucleation takes place in during the bulk crystallization. The SER magnitude of such alloy was close to the SER of pure Al. The SER of the alloys of Group III almost doesn’t change during annealing and is 3.0-3.4 ·cm that evidences a high alloy solid solution stability. Using Jonhnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation, the particle nucleation kinetics in the Group I alloys was analyzed. The activation energy of the particle nucleation in the Group I alloys was found to be close to the activation energy of volume diffusion, but the values of the decomposition intensity coefficient (n = 0.5-0.8) in Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation appeared to be smaller that the theoretical value n = 1.5 typical for the particle nucleation inside the bulk crystal lattice. This contradiction was related to the presence of large primary or eutectic Al3X particles in the alloy structure. The Al-0.25%Zr-0.25%Er-0.15%Si alloy was shown to have the optimal set of properties: the characteristics of this alloy after annealing match the requirements to the alloys being developed: SER less than 2.95 ·cm, microhardness Hv ~ 550 MPa.

作者简介

A. Komelkov

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

A. Nokhrin

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

A. Bobrov

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

A. Shvetsova

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

N. Sakharov

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

M. Faddeev

National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

编辑信件的主要联系方式.
Email: nokhrin@nifti.unn.ru
Nizhny Novgorod, Russian Federation

参考

  1. Матвеев Ю.А., Гаврилова В.П., Баранов В.В. Легкие проводниковые материалы для авиапроводов // Кабели и провода. 2006. Т. 300. № 5. С. 22–24.
  2. Yang C., Masquellier N., Gandiolle C., Sauvage X. Multifunctional properties of composition graded Al wires // Scripta Materialia. 2020. V. 189. P. 21–24. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.07.052
  3. Nokhrin A., Shadrina I., Chuvil’deev V., Kopylov V., Berendeev N., Murashov A., Bobrov A., Tabachkova N., Smirnova E., Faddeev M. Investigation of thermal stability of microstructure and mechanical properties of bimetallic fine-grained wires from Al–0.25% Zr–(Sc,Hf) alloys // Metals. 2022. V. 15. № 1. P. 185. https://doi.org/10.3390/ma15010185
  4. Телешов В.В., Захаров В.В., Запольская В.В. Развитие алюминиевых сплавов для термостойких проводов с повышенной прочностью и высокой удельной электропроводимостью // Технология легких сплавов. 2018. № 1. С. 15–27.
  5. Pozdniakov A.V., Barkov R.Yu. Microstructure and mechanical properties of novel Al–Y–Sc alloys with high thermal stability and electrical conductivity // J. Materials Science and Technology. 2020. V. 36. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.08.006
  6. Belov N., Akopyan T., Korotkova N., Murashkin M., Timofeev V., Fortuna A. Structure and properties of Ca and Zr containing heat resistance wire aluminum alloy manufactured by electromagnetic casting // Metals. 2021. V. 11. № 2. P. 236. https://doi.org/10.3390/met11020236
  7. Belov N., Murashkin M., Korotkova N., Akopyan T., Timofeev V. Structure and properties of Al–0.6 wt % Zr wire alloy manufactured by direct drawing of electromagnetically cast wire rod // Metals. 2020. V. 10. № 6. P. 769. https://doi.org/10.3390/met10060769
  8. Nokhrin A., Shadrina I., Chuvil’deev V., Kopylov V. Study of structure and mechanical properties of fine-grained aluminum alloys Al–0.6 wt % Mg–Zr–Sc with ratio Zr:Sc = 1.5 obtained by cold drawing // Materials. 2019. V. 12. № 2. P. 316. https://doi.org/10.3390/ma12020316
  9. Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Шадрина Я.С., Пискунов А.В., Копылов В.И., Берендеев Н.Н., Чепеленко В.Н. Исследование термической стабильности структуры и механических свойств мелкозернистых проводниковых алюминиевых сплавов Al–Mg–Zr–Sc(Yb) // Металлы. 2020. № 5. С. 64–76.
  10. Барков Р.Ю., Яковцева О.А., Мамзурина О.И., Логинова И.С., Медведева С.В., Просвиряков А.С., Михайловская А.В., Поздняков А.В. Влияние Yb на структуру и свойства электропроводного сплава Al–Y–Sc // ФММ. 2020. Т. 121. № 6. С. 667–672. https://doi.org/10.31857/S0015323020060029
  11. Захаров В.В. О легировании алюминиевых сплавов переходными металлами // Металловедение и термич. обр. металлов. 2017. № 2(740). С. 3–8.
  12. Chayoumabadi M.E., Mochugovskiy A.G., Tabachkova N.Yu., Mikhaylovskaya A.V. The influence of minor additions of Y, Sc, and Zr on the microstructural evolution, superplastic behavior, and mechanical properties of AA6013 alloy // J. Alloys Compounds. 2022. V. 900. P. 163 477. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.163477
  13. Захаров В.В. Перспективы создания экономнолегированных скандием алюминиевых сплавов // Металловедение и термич. обр. металлов. 2018. № 3(753). С. 40–44.
  14. Harada Y., Dunand D.C. Microstructure of Al3Sc with ternary rare-earth additions // Intermetallics. 2009. V. 17. № 1–2. P. 17–24. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2008.09.002
  15. Mochugovskiy A.G., Mikhaylovskaya A.V. Comparison of precipitation kinetics and mechanical properties in Zr and Sc-bearing aluminum-based alloys // Mater. Letters. 2020. V. 275. P. 128096. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128096
  16. Pozdnyakov A.V., Barkov R.Y., Prosviryakov A.S., Churyumov A.Yu., Golovin I.S., Zolotorevskiy V.S. Effect of Zr on the microstructure, recrystallization behavior, mechanical properties and electrical conductivity of the novel Al–Er–Y alloy // J. Alloys Compounds. 2018. V. 765. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.06.163
  17. Поздняков А.В., Осипенкова А.А., Попов Д.А., Махов С.В., Напалков В.И. Влияние малых добавок Y, Sm, Gd, Hf и Er на структуру и твердость сплава Al–0.2% Zr–0.1% Sc // Металловедение и термич. обр. металлов. 2016. № 9(735). С. 25–30.
  18. Barkov R.Y., Mikhaylovskaya A.V., Yakovtseva O.A., Loginova I.S., Prosviryakov A.S., Pozdniakov A.V. Effect of thermomechanical treatment on the microstructure, precipitation strengthening, internal friction, and thermal stability of Al–Er–Yb–Sc alloys with good electrical conductivity // J. Alloys Compounds. 2021. V. 855. P. 157367. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157367
  19. Medvedev A., Murashkin M.Y., Enikeev N., Bikmukhametov I., Valiev R.Z., Hodgson P.D., Lapovok R. Effect of the eutectic Al–(Ce,La) phase morphology on microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and heat resistance of Al–4.5(Ce,La) alloy after SPD and subsequent annealing // J. Alloys Compounds. 2019. V. 796. P. 321–330. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.05.006
  20. Medvedev A., Murashkin M.Y., Enikeev N., Valiev R.Z., Hodgson P.D., Lapovok R. Enhancement of mechanical and electrical properties of Al–RE alloys by optimizing rare-earth concentration and thermo-mechanical treatment // J. Alloys Compounds. 2018. V. 745. P. 696–704. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.02.247
  21. Захаров В.В., Фисенко И.А. Влияние небольших добавок переходных металлов на структуру и свойства малолегированного сплава Al–Sc // Технология легких сплавов. 2020. № 3. С. 11–19.
  22. Booth-Morrison C., Mao Z., Diaz M., Dunand D.C., Wolverton C., Seidman D.N. Role of silicon in accelerating the nucleation of Al3(Sc, Zr) precipitates in dilute Al–Sc–Zr alloys // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 4740–4752. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.05.036
  23. Елагин В.И. Легирование деформируемых алюминиевых сплавов переходными металлами. М.: Металлургия, 1975. 233 с.
  24. Поздняков А.В., Айтмагамбетов А.Р., Махов С.В., Напалков В.И. Влияние примесей Fe и Si на структуру и эффект упрочнения при отжиге сплава Al–0.2% Zr–0.1% Sc без и с добавкой Y // ФММ. 2017. Т. 118. № 5. С. 507–512. https://doi.org/10.7868/S0015323017050114
  25. Шматко О.А., Усов Ю.В. Структура и свойства металлов и сплавов. Электрические и магнитные свойства металлов. Киев: Наукова думка, 1987. 325 с.
  26. Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Смирнова Е.С., Копылов В.И. Исследование механизмов распада твердого раствора в литых и микрокристаллических сплавах системы Al–Sc. III. Анализ экспериментальных данных // Металлы. 2012. № 6. С. 82–91.
  27. Martin J.W. Micromechanisms in Particle-Hardened Alloys. Cambridge: Cambridge University Press, 1980. 167 p.
  28. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Часть 1. Термодинамика и общая кинетическая теория. М.: Мир, 1978. 806 с.
  29. Чувильдеев В.Н., Смирнова Е.С., Копылов В.И. Исследование механизмов распада твердого раствора в литых и микрокристаллических сплавах системы Al–Sc. II. Модель распада твердого раствора при образовании когерентных частиц второй фазы // Металлы. 2012. № 4. С. 70–84.
  30. Чувильдеев В.Н., Шадрина Я.С., Нохрин А.В., Копылов В.И., Бобров А.А., Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Табачкова Н.Ю., Пискунов А.В., Чегуров М.К., Мелехин Н.В. Исследование термической стабильности структуры и механических свойств субмикрокристаллических алюминиевых сплавов Al–0.5% Mg–Sc // Металлы. 2021. № 1. С. 10–28.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (1MB)
3.

下载 (107KB)
4.

下载 (1MB)
5.

下载 (114KB)
6.

下载 (1MB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».