Исследование взаимодействия жидкого алюминия с твердой сталью

Алюминий широко используют как раскислитель стали. Но он нестабильно и плохо усваивается жидкой сталью из-за малой плотности (в 3 раза ниже, чем у стали). Поэтому для «утяжеления» алюминия разработан железоалюминиевый макрогетерогенный композит со сталью и алюминием в качестве армирующего и матричного компонента соответственно.

В работе изучали контактное взаимодействие компонентов композита. Железо–алюминиевый композит имеет макрогетерогенное строение в виде равномерно распределенных частиц стальной дроби в алюминиевой матрице (рис. 1). В структуре композита четко выявляются три структурных составляющих: армирующий компонент 1, матричный компонент 2 и переходная зона 3.

Рисунок 1 - Макроструктура композита алюминий – стальная дробь

1- стальная дробь; 2 – алюминий; 3- переходный слой.

О наличии межфазного взаимодействия свидетельствует образование между армирующим элементом и матрицей переходного слоя толщиной ~ 145 мкм.

Измерение микротвердости структурных составляющих композита на приборе ПМТ-3 (вдавливанием четырёхгранной алмазной призмы при нагрузке 0,981 Н) показало (рис. 2), что при микротвердости стальной дроби и алюминиевой матрицы на уровне соответственно ~ 600-800 HV и ~ 120-150 HV микротвердость переходной зоны составляет ~ 230 HV.

Рисунок  2 – Микротвердость структурных составляющих железоалюминиевого

макрогетерогенного композита.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что за время жидкофазного совмещения стальной дроби с жидким алюминием между ними реализуется контактное взаимодействие, которое приводит к образованию переходного слоя, в котором, вероятно, присутствуют выделения интерметаллидов FeAl_x.

Научный руководитель – д.т.н., профессор. Тен Э. Б.