Досліджено вплив модифікування на структуру заготівок для реолиття в умовах прямого термічного методу (DТМ), а також можливість заміни пруткової лігатури AlTi5В1 на більш економічно привабливу лігатуру AlTi5, що отримана методом швидкісного охолодження. В експериментах використано сталевий циліндричний кокіль висотою 70 мм, зовнішнім діаметром 30 мм та товщиною стінки 1,6 мм. Температура заливання розплаву становила: 750 °С, 700 °С, 660 °С, 630 °С, 620 °С, масова частка титану в модифікованому сплаві – від 0,12% до 0,15% для обох типів досліджених модифікаторів, мікроструктури яких наведено на рис. 1.

а                                                                     б

Рис. 1. Мікроструктура пруткової лігатури AlTi5B1 (а) та швидко охолодженої лігатури AlTi5 (б)

Товщина виливка з лігатурного сплаву AlTi5 складала від 2 мм до 4 мм, швидкість охолодження – від 102 °С/с до 103 °С/с. Внаслідок високої швидкості охолодження формуються голкоподібні інтерметаліди, які більш, ніж в 10 разів, тонше порівняно з інтерметалідними фазами в чушковій лігатурі AlTi5, одержаній за традиційною технологією. Середній об’єм частинок інтерметалідів (оцінений візуально) також менший, ніж в прутковій лігатурі Al5Ti1B (рис. 1, а, б). Тобто, при однаковій масі введених модифікаторів використання лігатури AlTi5 призводить до збільшення кількості зародковоутворювальних частинок з більшою відносною поверхнею, ніж у компактних частинок лігатури Al5Ti1B, завдяки чому вони стають ефективними центрами зародкоутворення.

В табл. 1 схематично представлено морфологію кристалів твердого розчину алюмінію (α-фаза) в заготівках для реолиття, отриманих в умовах DТМ, в залежності від зони виливка, температури заливання та виду модифікатора.

Таблиця 1 – Морфологія кристалів у виливку

Край

Середина Центр

Край

Середина Центр

Край

Середина Центр

Т_зал ºС

750

Д

Д

Д

700

660

Р

Р+Г

630

Р+Г

Г

620

вихідний розплав

модифікування Al5Ti1B

модифікування AlTi5

Д – дендрити, Р – розетки, Г – глобулі, Р+Г – розетки та глобулі

Встановлено, що за умов експерименту глобулярна структура α-фази має місце лише в модифікованих сплавах. Модифікування сплаву розширює зону з глобулярною структурою по перебігу виливка (край-середина-центр) і температурний інтервал її отримання (620…660 °С). Можливою причиною цього є утворення атомарного шару α-фази на частинках модифікатора в процесі зародження кристалу і збереження цього шару при подальшому розплавленні кристалу наступними порціями розплаву, що заливається.

Лігатура, що виготовлена методом швидкого охолодження (AlTi5), характеризується наявністю дисперсних інтерметалідів. Порівняно з лігатурою у вигляді прутка (AlTi5B1), одержаного в процесі пластичної деформації, вона більш ефективно розширює температурний інтервал одержання глобулярної структури. Ії використання забезпечує формування  глобулярних кристалів  α-фази з найменшим розміром – 80 мкм.

Використання методу швидкого охолодження при виробництві лігатури AlTi5 дозволяє замінити нею більш дорогу лігатуру – AlTi5B1.