Ливарний алюмінієвий сплав АК8М3ч, серед інших компонентів, містить і берилій у кількості 0,05–­0,25 %, що запобігає окисленню основи сплаву та інших елементів, які входять до його хімічного складу [1]. Берилій у алюмінієвий розплав вводиться у вигляді лігатури. Алюмінієво-берилієва лігатура містить 2–6 % берилію. Цю лігатуру готують у вакуумних індукційних високочастотних печах з використанням графітового тигля. Технологія отримання лігатури передбачає дотримання досить суворих санітарних норм та правил техніки безпеки, так як леткі сполуки берилію високотоксичні і справляють значну алергічну та канцерогенну дію на людський організм. Тому отримання сплаву АК8М3ч без використання берилію але із збереженням міцності як у литому так і у термообробленому стані, є важливим технологічним завданням.

У роботі досліджувався термооброблений за режимом Т5 сплав без берилію проте із цирконієм, титаном та бором[1] . Термообробка полягала у нагріванні дослідних зразків до температури 510 °С протягом 4 год з наступним гартуванням у воду, та старінні при температурі 160 °С протягом 10 годин.

Після термічної обробки мікроструктура литого сплаву являє собою розчин міді, кремнію та цинку в алюмінії. Відсутньою є сіткоподібна фаза Mg₂Si, яка була наявна в литому сплаві. Замість неї утворилася фаза, що містить майже 78 % Si у вигляді зерен округлої форми, зосереджених по межах зерен a-розчину. Цирконій представлено у вигляді сполуки з кремнієм, алюмінієм та титаном, яка у вигляді окремих пластин також зосереджується у a-розчині. Необхідно зазначити, що хоча силіциди цирконію і не утворилися в процесі отримання сплаву АК8М3ч (через особливості технологічного процесу, що застосовувався), проте подальша термічна обробка посприяла утворенню пластин, які за своїм хімічним складом наближаються до силіциду цирконію. Саме зміна кількості, форми та розмірів фаз, що вміщують кремній та цирконій дозволяють підвищити міцність сплаву з 253 МПа до 363 МПа після термічної обробки. Структура термообробленого сплаву представлена на рис 1.

а

б

Рис. 1. Мікроструктура алюмінієво-кремнієвого ливарного сплаву типу АК8М3ч, зміцненого цирконієм у термообробленому за режимом Т5 стані: а – загальний вигляд мікроструктури сплаву при збільшенні ´100, б – структурні складові сплаву при збільшенні ´1570

Хімічний склад структурних складових ливарного алюмінієво-кремнієвого сплаву АК8М3ч, зміцненого цирконієм, у термообробленому стані, представлено у табл. 1 (точки 1 – 4).

Таблиця 1 – Хімічний склад алюмінієво-кремнієвого ливарного сплаву АК8М3ч після термічної обробки

Загалом, механічні характеристики алюмінієвого ливарного сплаву типу АК8М3ч без берилію, але із цирконієм у його складі, відповідають такому ж сплаву з берилієм у його складі.

Література:

1.  ДСТУ 2839-94 Сплави алюмінієві ливарні. Технічні умови. [Чинний від 1996-01-01]. Вид. офіц. Київ, 1995. 55 с. (Інформація та документація).

[1] Мікроструктура сплаву досліджувалась на растровому (скануючому) електронному мікроскопі РЭМ-106И, тому вміст бору у структурних складових не наведено.