Исследование механизма и эффективности влияния редкоземельного элемента Er в алюминиевом сплаве 5182 с высоким содержанием церия

Аннотация

Изучено влияние добавки редкоземельного элемента эрбия (Er) в количестве 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 % (масс.) на микроструктуру и механические свойства алюминиевого сплава 5182, легированного Ce. Микроструктуру сплава определяли с помощью оптической микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что добавление Er увеличивает степень переохлаждения перед границей раздела твердая фаза – жидкость и уменьшает расстояние между вторичными осями дендритов (SDAS). При содержании 0,15 % (масс.) Er величина SDAS уменьшается до 8,11 мкм, что на 46,8 и 23,7 % меньше, чем у сплава 5182 без Er (15,25 мкм) и сплава 5182-0,2Ce (10,63 мкм) соответственно. Эрбий присутствует в матрице в виде фаз Al₃Er и Mg₂₄Er₅, а его добавка усилила модифицирующее влияние на вторую фазу, нарушив сетчатую структуру Mg₂Si, которая трансформировалась в нерегулярные тонкие полосы и точки. Кроме того, включения фаз редкоземельных элементов являются нуклеационными центрами для богатых железом фаз, измельчая их. Добавка Er сначала снижает, а затем повышает механические свойства сплава при растяжении. Наиболее высокие механические характеристики сплава достигнуты при содержании 0,15 % (масс.) Er: предел прочности 265 МПа и относительное удлинение 17 %. Снижение SDAS и изменение размера и характера распределения вторых фаз в структуре сплава при добавке Er являются основными причинами повышения комплекса его прочностных и пластических характеристик.