Отечественные и зарубежные исследования, в настоящее время, сконцентрированы в направлении синтеза композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов. Это обусловлено расширением их практического применения в различных отраслях техники. Повышение требований к уровню и стабильности свойств металлоизделий не всегда удовлетворяется за счет традиционных способов их получения и обработки. Поэтому возникает необходимость поиска новых методов, обеспечивающих оптимальный комплекс физико-механических  свойств материалов для разнообразных условий  эксплуатации. Одним из прогрессивных вариантов изготовления композитов на алюминиевой основе является метод жидкофазного реакционного синтеза. В его основе – формирование «in situ» армирующих  элементов, возникающих в результате реакции между матричным сплавом и вводимой в него реакционно-активной добавкой. Такая армирующая фаза обладает высокой  термодинамической  стабильностью и хорошей адгезией к матрице.

Эффективными добавками в алюминиевые сплавы являются переходные металлы четвертого и пятого периодов Периодической системы. По своему взаимодействию с алюминием их рассматривают как элементы-модификаторыт [1]. Они образуют тугоплавкие интерметаллиды, выделяющиеся первично, которые играют роль зародышей центров кристаллизации алюминия. Бинарные сплавы на основе алюминия с переходными металлами, цирконием и марганцем,  были выбраны в качестве объектов настоящих исследований. Рассмотрены составы в области перитектического и заперитектического  превращений диаграмм состояния AI-Zr и  AI-Mn.

Шихтовыми материалами для получения сплавов служили алюминий технической чистоты (А6) и алюмоцирконовая и алюмомарганцевая лигатуры. Выплавку осуществляли в печи электросопротивления в графитовых тиглях при температуре 860⁰С. После расплавления и выдержки при указанной температуре, расплавы заливали  в графитовую форму при 18-22⁰С. Охлаждение и затвердевание металла в форме происходило со скоростью ~ 20⁰С/с. Отливки имели диаметр 25мм, высоту 50мм.

При использовании спектрального, химического и рентгенофлуоресцентного  методов анализа было определено содержание легирующих в каждом из выплавленных сплавов. Так алюмоциркониевые включали (масс%Zr): №1- 0,094 – 0,11; №2- 0,22 – 0,26. Алюмомарганцевые (масс%Mn): №1-3,34 – 3,58; №2-6,38 – 6,46.

Металлографическими исследованиями было установлено, что структура всех полученных образцов  слагается образованиями α-твердого раствора алюминия и включениями алюминидов. У сплавов алюмоциркониевой системы – она микрокристаллическая. Присутствующие включения ZrAI₃ имеют различную форму кристаллов. Большинство – это изометричные кристаллические образования серого цвета, правильной формы и размером от 5х5 до 50х50 мкм. Присутствуют также светлые, вытянутые, иглообразной формы кристаллы, так называемые «прутковые» образования  ZrAI₃ [2,3], размером от 5х50 и 5х200 мкм до (20…50)х(1200…1400)мкм. С увеличением содержания циркония в сплаве (заперитектический состав) количество их возрастает. В соответствии с литературными данными [4] – это стабильная фаза ZrAI₃ c тетрагональной решеткой DO₂₃, в отличие от изометрических метастабильных кристаллов алюминида, имеющих кубическую решетку L1₂.

В алюмомарганцевых сплавах на фоне α-твердого раствора марганца в алюминии кристаллизуются крупные призматические кристаллы MnAI₆, длиной от 500 до 1000мкм. По данным микрорентгеноспектрального анализа они содержат (масс.%) 25,11Mn и 74,89AI, имеют по сравнению с α-твердым раствором (24,9-26кг/мм²) более высокую микротвердость: 55-86кг/мм². Образуют грубошестоватую структуру и беспорядочно ориентированы.

Такое гетерофазное строение образующегося материала не отвечает правилу Шарпи оптимально сконструированного композита, согласно которому твердые структурные составляющие должны быть равномерно распределены в виде изолированных друг от друга включений и иметь компактную форму.[5] В то же время, первичные кристаллы алюминида циркония в виде тонковолокнистых включений являются полезными структурными составляющими при создании жаропрочных сплавов. Изыскание технологических приемов, обеспечивающих кристаллизацию только стабильной фазы ZrAI₃, позволит создавать композиты с повышенным комплексом свойств, расширить сферу применения такого легирующего как цирконий в промышленных сплавах и использовать значительно меньшие дозы  дорогостоящей вводимой добавки.