Структура и свойства быстрозатвердевших ультрадисперсных силуминов, легированных переходными металлами: натурные эксперименты, теоретические исследования и компьютерное моделирование

项目: Award Project

项目详细信息

Description

Целью работы является разработка эвтектических и заэвтектических силуминов, дополнительно легированных Fe, Mg и др, с однородным распределение нано(ультра)дисперсных фаз. Установление механизмов затвердевания при различных скоростях охлаждения расплава, проведение комплексных исследований их структурно-фазового состояния, механических и термических свойств, и определение условий синтеза для создания сплавов с наилучшими техническими характеристиками. Научная идея (гипотеза) состоит в одновременном использовании сверхвысоких скоростей охлаждения (более 105 К/с) жидкой фазы и дополнительного легирования металлами силуминов для достижения однородности микроструктуры и нано(ультра)дисперсности составляющих фаз, что приведет к сочетанию высокой прочности и пластичности и обеспечит их эффективное использование. Основные планируемые результаты, их научная и практическая значимость: Силумины с концентрацией кремния до 17 ат.%, легированные Fe, Mg и др. будут синтезированы методом сверхбыстрой закалки из расплава (СБЗР) в виде фольг при скоростях охлаждения расплава до 106 K/c. Будут проведены исследования микроструктуры, зеренной структуры, текстуры, однородности распределения компонент в зависимости от скорости охлаждения расплава (толщины фольги), которая в методе СБЗР будет регулироваться скоростью вращения кристаллизатора и температурой расплава. В зависимости от толщины будут получены фольги с однородным и слоистым распределением компонент с выраженной текстурой. Текстурированные слоистые фольги представляют интерес для получения композиционных материалов. Быстрозатвердевшие фольги эвтектического силумина с ультрадисперсными размерами включений актуальны для использования в качестве припоев, при сварке и наплавке. Фольги заэвтектических силуминов с ультрадисперсными частицами кремния перспективны для использования в качестве полуфабрикатов, при изготовлении прессованием, изотермической штамповкой различных изделий, поскольку они обладают большей удельной плотностью границ зерен металлургического характера, чем изделия прессованные из порошков. Очевидна возможность внедрения разрабатываемых материалов и изделий из них в различных отраслях промышленности, особенно тех, где важно иметь легкие материалы с удовлетворительными физическими свойствами (авиа- машино- ракетостроение и др.), что потребует однако проведения дополнительных исследований по режимам прессования. Разработка физико-математической модели затвердевания эвтектических сплавов применительно к силуминам необходима для научно обоснованного выбора оптимальных режимов СБЗР. На базе физико-математической модели будет разработан программный комплекс для проведения симуляций образования и роста эвтектик с использованием суперкомпьютерных вычислителей. Проведенные комплексные экспериментальные и теоретические исследования структуры и фазового состава позволят установить механизмы сильно неравновесной кристаллизации эвтектических и заэвтектических сплавов при сверхвысоких скоростях охлаждения расплава.
状态已完成
有效的开始/结束日期01/01/201817/04/2020

GRNTI

  • 29.19.15

UrFU Research Division section that handles this grant (Kuibyshev, Mira)

  • Kuibyshev Research Division

Type of Financial Sources

  • RFFI