Page 132 - Zmist-n4-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 4. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 539.266+669.018
ВПЛИВ НІКЕЛЮ НА СТРУКТУРУ РІДКОЇ ЕВТЕКТИКИ Al 0,878Si 0,122

1
1
1
С. І. МУДРИЙ , І. І. ШТАБЛАВИЙ , Ю. О. КУЛИК ,
2 2
Т. Л. ТАЛАКО , А. І. ЛЄЦКО
1
Львівський національний університет імені Івана Франка;
2
Державна наукова установа “Інститут порошкової металургії”, Мінськ, Білорусія
Досліджено атомну структуру сплавів на основі алюмінію методами рентгенівської
дифракції і оберненого Монте-Карло. Розраховано повні та парціальні структурні
фактори, парні кореляційні функції та парціальні координаційні числа. Показано,
що евтектика Al 0,88 Si 0,12 складається з мікрообластей на основі алюмінію та розчину
Al–Si. За умови додавання нікелю до евтектики формуються хімічно впорядковані
області, в яких нікель оточений в основному атомами алюмінію.
Ключові слова: евтектичні розплави, атомна структура, кластери, мікронеодно-
рідна будова.
Фізико-механічні властивості матеріалів загалом і металевих сплавів зокре-
ма змінюють різними методами, більшість з яких ґрунтується на легуванні спла-
ву домішками. Змінюючи розподіл домішок у структурі сплаву, можемо контро-
льовано покращувати основні його властивості, а отже, і експлуатаційні характе-
ристики. Успішне вирішення цієї проблеми вимагає різностороннього досліджен-
ня речовини в рідкому стані, оскільки у рідині закладена інформація, яка дає
змогу керувати кристалізацією для формування нових сплавів з різними функціо-
нальними характеристиками. Зважаючи на низьку температуру плавлення, в ролі
таких сплавів часто використовують евтектики. Поблизу лінії ліквідус ці сплави
мають мікронеоднорідний ближній порядок, який проявляється в існуванні
структурних одиниць на основі компонент розплаву [1].
Особливе місце серед конструкційних та функціональних матеріалів займа-
ють сплави евтектичного складу Al 0,878Si 0,122 [2]. Результати дослідження цієї ев-
тектики методом дифракції рентгенівських променів [1, 3–5], нейтронів [6, 7] та
методом молекулярної динаміки [8] вказують на те, що в рідкому стані вона скла-
дається мікрообластей, збагачених алюмінієм та кремнієм.
Для поліпшення властивостей сплавів Al–Si їх модифікують натрієм [9], строн-
цієм [10], міддю, магнієм або нікелем [11]. В результаті модифікації структурні
одиниці евтектики подрібнюються, що призводить до покращення механічних
властивостей та текучості [12–14], що важливо для ливарного виробництва.
Встановлено, що додавання нікелю та стронцію до сплавів Al–Si значно по-
ліпшує їхні механічні характеристики [15]. У цьому випадку нікель в основному
змінює властивості евтектичного алюмінію, формуючи сполуки, а стронцій под-
рібнює евтектичний кремній.
Проте вплив нікелю на структуру евтектики Al 0,878Si 0,122 вивчали здебільшо-
го в кристалічному стані, що не дає змоги встановити механізм модифікації. То-
му мета роботи – дослідити вплив нікелю на структуру евтектики Al 0,878Si 0,122 в
рідкому стані та за температур близьких до температури кристалізації.

Контактна особа: І. І. ШТАБЛАВИЙ, e-mail: sihor@ukr.net

131