Михайленков К.В., Котляр С.Н., Демчук И.А.

(НТУУ «КПІ»)

Влияние титана на величину зерна алюминия

О возможности уменьшения размеров литого зерна Al за счет добавок Ti известно, по меньшей мере, с 30 – х годов прошлого века, а о зародышеобразующем действии первичного интерметаллида Al₃Ti сообщалось уже в 1944 году. Однако первые систематические исследования зависимости среднего размера(l_ср) зерна алюминия от содержания Ti появились лишь в конце 40–х годов.

Исследование было разделено на две части. Первая включала эксперименты в которых исходным материалом являлся алюминий высокой чистоты (А99,99), во второй – алюминий технической чистоты (А99,7). Для каждой из этих частей раздельно были проведены опыты, в которых титан вводился в составе лигатуры AlTi6 и непосредственным восстановлением из соли K₂TiF₆.

Последовательное увеличение содержание Ti приводит вначале к утоньшению столбчатых кристаллов, а затем к переходу к структуре, состоящей только из равноосных зерен. Для алюминия А99,99 переход от столбчатой к равноосной структуре происходит при 0,08 % Ti в металле с учетом его введения из лигатуры AlTi6. В дальнейшем происходит последовательное уменьшение размеров равноосных кристаллов, а максимальный эффект измельчения зерна наблюдается при 0,18 – 0,19 % Ti (l_ср – 135 – 150 мкм).

Несколько иная картина наблюдается в случае ввода титана из соли. Макроструктура образцов А99,99 после обработки K₂TiF₆. Эффект измельчения зерна наступает несколько позже, чем при введении Ti из лигатуры, а максимальный эффект достигается после добавки 1,24 % соли, что соответствует 0,24 %Ti в металле. Средние значения величины литого зерна А99,99 после введения лигатуры AlTi6 и после обработки K₂TiF₆ показаны на рисунке.

Таким образом, полученные в работе результаты коррелируют с имеющимися литературе данными о зерноизмельчающем действии Ti. Однако, можно выделить три вопроса которые до настоящего времени являются дискуссионными:

1. Почему уменьшение размеров зерна Al при добавке Ti наблюдается при доперитектических содержаниях второго элемента, т.е. в отсутствии потенциальных зародышеобразователей - частиц Al₃Ti?
2. Почему показатели среднего размера зерна изменяются в зависимости от способа введения титана в алюминий?
3. Почему для получения мелкозернистой структуры Al технической чистоты необходимо меньшее количество Ti, чем для высокочистого материала?