Науковий вісник НГУ

Визначення граничних значень і фазових перетворень інтервалу кристалізації бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2025

Останнє оновлення: 26 серпня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 2079

Authors:

Т. В. Кімстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна; Інститут чорної металургії імені З. І. Некрасова НАН України, м. Дніпро, Україна, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. І. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. П. Білий, orcid.org/0000-0003-1234-5404, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Л. І. Солоненко, orcid.org/0000-0003-2092-8044, Національний університет «Одеська політехніка», м. Одеса, Україна, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. I. Реп’ях*, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, Е-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (4): 079 - 089

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-4/079

Abstract:

Температури фазових переходів, інтервал кристалізації і т. і. є фундаментальними параметрами будь-якого сплаву. Із ними пов’язані ливарні, технологічні і експлуатаційні властивості сплавів. Тим не менше, на відміну від двокомпонентних бронз, для багатокомпонентної конструкційної, немагнітної, стійкої до корозії бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3, такі відсутні.

Мета. Для бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn встановити кількісні значення показників її інтервалу кристалізації (температури ліквідус і солідус, величину інтервалу кристалізації й відносну долю у ньому твердої фази). Визначити синергетичний і селективний вплив легуючих компонентів бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 на зміну показників її інтервалу кристалізації та відносної рідкоплинності.

Методика. У роботі використані відомі методи й методики досліджень, у числі яких термографування, диференційний термічний аналіз, спектральний хімічний аналіз, метод цифрового аналізу зображень. Рідкоплинність бронз оцінювали на спіральній пробі. Для визначення синергетичного й селективного впливу легуючих елементів бронзи на її показники використали співвідношення в ній хімічних елементів (критерій K_R) і результати обробки експериментальних даних за комп’ютерною програмою Excel.

Результати. У бронзі БрА7К2О1,5Мц0,3 із підвищенням величини критерію K_R з 0,35 до 0,84 зростають температури ліквідус, солідус й інтервал кристалізації з 32 до 49 °C. Визначено синергетичний і селективний вплив легуючих елементів (Al, Si, Sn, Mn) бронзи на її граничні показники інтервалу кристалізації. Встановлено, що умовно-істинні рідкоплинності бронз БрА7К3О1,5Мц0,3 і БрА9Ж3Л практично однакові. Для бронз системи Cu-Al-Si-Sn-Mn із K_R = 0,35‒2,07 відносна об’ємна доля твердої фази (_Т) у температурному інтервалі кристалізації складає 60‒63 %.

Наукова новизна. Уперше для бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 визначені граничні значення й фазові перетворення її інтервалу кристалізації, синергетичний і селективний вплив її легуючих елементів на ці показники.

Практична значимість. За обраним хімічним складом бронзи БрА7К2О1,5Мц0,3 запропоновані математичні моделі для розрахунку її температури ліквідус і солідус, переходу із відносних значень залежності об’ємної долі твердої фази (_Т) у температурному інтервалі кристалізації до абсолютних величин температур t(_т). Їх використання дозволить підвищити прогнозування точності значень ливарних і технологічних параметрів.

Ключові слова: бронза, ліквідус, солідус, інтервал кристалізації, рідкоплинність, температура

References.

1. Bellón, B., Boukellal, A. K., Isensee, T., Wellborn, O. M., Trumble, K. P., Krane, M. J. M., …, & LLorca, J. (2021). Multiscale prediction of microstructure length scales in metallic alloy casting. Acta Materialia, 207, 16686. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116686

2. Kumar Mohanty, U., & Sarangi, H. (2020). Solidification of Metals and Alloys. Casting Processes [Working Title]. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.94393

3. Liu, Q., Zhang, X., Wang, B., & Wang, B. (2012). Control Technology of Solidification and Cooling in the Process of Continuous Casting of Steel. Science and Technology of Casting Processes. InTech. https://doi.org/10.5772/51457

4. Farahany, S., Erfani, M.,  & Karamoozian, A.O. (2010). Artificial Neural Networks to Predict Liquidus Temperature in Hypoeutectic Al-Si Cast Alloys. Journal of Applied Sciences, 10(24), 3243-3249. https://doi.org/10.3923/jas.2010.3243.3249

5. Kőrösy, G., Roósz, A., & Mende, T. (2024). The Concept of the Estimation of Phase Diagrams (An Optimised Set of Simplified Equations to Estimate Equilibrium Liquidus and Solidus Temperatures, Partition Ratios, and Liquidus Slopes for Quick Access to Equilibrium Data in Solidification Software) Part I: Binary Equilibrium Phase Diagrams. Metals, 14(11), 1266. https://doi.org/10.3390/met14111266

6. Okamoto, H. (2019). Supplemental Literature Review of Binary Phase Diagrams: Au-La, Ce-Pt, Co-Pt, Cr-S, Cu-Sb, Fe-Ni, Lu-Pd, Ni-S, Pd-Ti, Si-Te, Ta-V, and V-Zn. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 40(5), 743-756. https://doi.org/10.1007/s11669-019-00760-w

7. Rogal, L., Bobrowski, P., Körmann, F., Divinski, S., Stein, F., & Grabowski, B. (2017). Computationally-driven engineering of sublattice ordering in a hexagonal AlHfScTiZr high entropy alloy. Scientific Reports, 7(1). https://doi.org/10.1038/s41598-017-02385-w

8. Mende, T., Tatárka, E., Kőrösy, G., & Roósz, A. (2014). Liquidus and Solidus Temperature Calculation in Al-Cu-Fe System by ESTPHAD Method. Materials Science Forum, 790-791, 259-264. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.790-791.259

9. Gryc, K., Smetana, B., Strouhalová, M., Žaludová, M., Michalek, K., Zlá, S., …, & Dobrovská, J. (2014). Determination of solidus and liquidus temperatures in the low carbon steel using three devices for high-temperature thermal analysis and specialized programs. MeTal, (pp. 57-63).

10.      Shinde, V. D. (2018). Thermal Analysis of Ductile Iron Casting. Advanced Casting Technologies. InTech. https://doi.org/10.5772/intechopen.72030

11.      Lever Rule (Phase Diagrams & Computational Thermodynamics). NIST/MML Center for Theoretical and Computational Materials Science/NIST. Retrieved from https://www.ctcms.nist.gov/~kattner/solidifc/lever.html

12.      ASM International (2016). ASM Metals Handbook. Volume 03: Alloy Phase Diagrams. Retrieved from http://www.asminternational.org/search/-/journal_content/56/10192/25871543/PUBLICATION

13.      Uzlov, K. I., Repyakh, S. I., Kimstach, Т. V., & Karpova, T. P. (2024). Eutectic-peritectic nature of structure formation of copper angle alloys of the Cu-Sn-Al system. Innovative technologies in science and education. European experience, (pp. 214-220). Jourfond.

14.      Kimstach, T. V., & Uzlov, K. I. (2025). Chemical composition influence on mechanical properties of Cu-Al-Si-Sn-Mn system bronze during its solidification in die mold. System technologies, 2(157), 135-145.

• < Попередня
• Наступна >