Як відомо, цирконій, який є одним з найбільш відомих зміцнювачів алюмінієвих сплавів, не набув використання для зміцнення ливарних сплавів системи Al-Si зокрема, та сплавів, що містять кремній у своєму складі загалом (системи сплавів Al-Si-Mg, Al-Si-Cu). Більше того, для алюмінієвих сплавів системи Al-Mg необхідно вибрати, чи будемо ми використовувати цирконій у якості зміцнювача (структурна складова, що зміцнює Al₃Zr) чи кремній (структурна складова, що зміцнює Mg₂Si). Тому у ливарному виробництві використовуються наступні марки сплавів без кремнію у своєму складі – АМг6л, АМг10, та із кремнієм у своєму складі – АМг5к, АМг7 та АМг11. Сплави, які вміщують у своєму складі цирконій, володіють більшою міцністю, проте поступаються сплавам із кремнієм ливарними властивостями. Чому ж ці два елементи не застосовують для легування алюмінієвих ливарних сплавів одночасно? Чи можна поєднати використання кремнію та цирконію при отриманні ливарного алюмінієвого сплаву?

Згідно з діаграмою стану  Zr-Si [1] в системах, що мають у своєму складі кремній та цирконій є можливим утворення тих чи інших силіцидів цирконію. У алюмінієвому розплаві при певному вмісті кремнію (> 7% мас.) при нерівноважній кристалізації утворюється по межах зерен дисиліцид цирконію (ZrSi₂), що може розчиняти у своєму складі до 9% Al [2]. Це пояснює наявність алюмінію у даному силіциді, що виявляється результатами рентгеноспектральних досліджень. Із-за того, що ці виділення є крихкою фазовою складовою алюмінієво-кремнієвих ливарних сплавів, рівень механічних характеристик при певних вмістах цирконію у цих сплавах знижується. Саме тому введення цирконію та кремнію у алюмінієві ливарні сплави одночасно визнано недоцільним.

Проте цю ситуацію можна змінити. Згідно з [3] кремній не розчиняється у алюмініді цирконію при кристалізації, а отже не може змінювати кількість первинних кристалів Al₃Zr, що утворились при технологічному способі отримання Al-Si  сплавів, який включає в себе, насамперед, насичення алюмінію цирконієм, з на ступним  веденням до нього за допомогою лігатури необхідної кількості кремнію.

Отже застосовуючи спосіб, який міститься у роздільному плавленні та насиченні алюмінію марки А6 або А7 цирконієм із лігатури, або із комплексного флюсу, з наступним введенням до розплаву кремнію, за допомогою сплавів марок АК12п, АК12пч є можливим уникнути утворення силіцидів кремнію, та запобігти зниженню механічних властивостей отримуваних сплавів.

Література:

1.  Гасик М. И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов: Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Металлургия черных металлов и сплавов» / Гасик М.И., Лякишев Н.П. – М.: СП Интернет Инжиниринг, 1999. – 764 с.

2.  Petzow G. "Aluminium – silicon – zirconium" Ternary alloys. / Petzow G., Effenberg G. – VCH, Weinheim, Germany. – 1993. – Vol. 7 – P. 2-12.

3.  Litynska L. TEM and HREM study of Al₃Zr precipitates in an Al-Mg-Si-Zr alloy / Litynska L., Abou-RasD., KostorzG., DutkiewiczJ. // Journal of Microscopy. – 2006. – Vol. 223 – P. 182–184.