DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-013
З. В. Сазанішвілі1, к.т.н., доцент, ORCID 0000-0003-4138-9238
Н О. Ротт2, к.т.н., доцент, ORCID 0000-0002-3839-6405
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»
* Автор для листування: sazanishvili.z.v@nmu.one
ПРОГНОЗУВАННЯ МЕЖІ ПЛИННОСТІ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ СИСТЕМИ AL–MG–SC–ZR З УРАХУВАННЯМ ЗЕРНОВОГО ТА ДИСПЕРСІЙНОГО ЗМІЦНЕННЯ
Анотація. Сучасний розвиток машинобудування, транспортної та авіакосмічної техніки зумовлює зростання попиту на легкі конструкційні матеріали з високими механічними властивостями та корозійною стійкістю. У цьому контексті алюмінієві сплави системи Al–Mg є перспективними завдяки поєднанню низької густини, високим міцносним характеристикам та технологічності. Водночас під час лиття заготовок алюмінієвих сплавів спостерігається їх схильність до формування грубозернистої структури, ліквації та пористості, що негативно впливає на рівень межі плинності. Тому актуальним є розроблення підходів до керування мікроструктурою та прогнозування механічних властивостей литих сплавів. Метою роботи є дослідження закономірностей формування механічних властивостей сплавів системи Al–Mg, мікролегованих Sc і Zr та модифікованих наночастинками SiC, а також розроблення комбінованого підходу до прогнозування межі плинності з урахуванням основних механізмів зміцнення. Об’єктом дослідження є прогнозування межі плинності сплавів Al–6Mg у різних структурних станах, а саме після лиття, термічної та термо-механічної обробок. Експериментальні дослідження включали металографічний аналіз, сканувальну електронну мікроскопію з EDS та випробування на розтяг. Показано, що вихідний литий сплав має грубозернисту структуру (400…500 мкм) і межу плинності 150…200 МПа. Мікролегування Sc і Zr забезпечує формування частинок Al₃(Sc,Zr), подрібнення зерна до 250…300 мкм і підвищення σт до 270…310 МПа. Додаткове введення наночастинок SiC у поєднанні з термічною та термо-механічною обробкою дозволяє зменшити розмір зерна до 100…150 мкм і підвищити межу плинності до 350…400 МПа. Для прогнозування σт використано комбінований підхід із урахуванням зернового, твердорозчинного, дисперсійного та деформаційного зміцнення. Розрахункові значення межі плинності добре узгоджуються з експериментальними (відхилення не перевищує 5…7%). Отримані результати підтверджують можливість використання мікроструктурних параметрів для прогнозування механічних властивостей литих алюмінієвих сплавів і можуть бути застосовані на стадії проєктування нових матеріалів та технологічних режимів.
Ключові слова: алюмінієві сплави, мікроструктура, подрібнення зерна, межа плинності, механізми зміцнення, зернове зміцнення, дисперсійне зміцнення.
Посилання для цитування: Сазанішвілі З. В., Ротт Н. О. Вплив вібраційної обробки на структуроутворення та властивості заевтектичного силуміну. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026. Вип. 40. С. 213-225. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-013
Перелік посилань
1. Hirsch J. Aluminium in Innovative Light-Weight Car Design. MATERIALS TRANSACTIONS. 2011. Vol. 52, no. 5. P. 818–824. https://doi.org/10.2320/matertrans.l-mz201132
2. The Light Metals / I. Polmear et al. Light Alloys. 2017. P. 1–29. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-099431-4.00001-4
3. Physical Metallurgy of Aluminum Alloys. Aluminum Science and Technology. 2018. P. 44–79. https://doi.org/10.31399/asm.hb.v02a.a0006503
4. Advances in the Science and Engineering of Casting Solidification / ed. by L. Nastac et al. Cham: Springer International Publishing, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48117-3
5. Naik S. N., Walley S. M. The Hall–Petch and inverse Hall–Petch relations and the hardness of nanocrystalline metals. Journal of Materials Science. 2019. Vol. 55, no. 7. P. 2661–2681. https://doi.org/10.1007/s10853-019-04160-w
6. Design and Synthesis of C-O Grain Boundary Strengthening of Al Composites / J. Hu et al. Nanomaterials. 2020. Vol. 10, no. 3. P. 438. https://doi.org/10.3390/nano10030438
7. Røyset J., Ryum N. Scandium in aluminium alloys. International Materials Reviews. 2005. Vol. 50, no. 1. P. 19–44. https://doi.org/10.1179/174328005×14311
8. Bu Y., Zhang X., Zhou D. Unraveling the strain-dependent Hall-Petch slope in low-to-high Mg content Al-Mg alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2023. Vol. 963. P. 171238. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171238
9. Розрахунок твердорозчинного зміцнення багатокомпонентних жароміцних сплавів / М. Луговий та ін. Електронна мікроскопія та міцність матеріалів. 2017. № 23. С. 3–9.
Рукопис надійшов до редакції / Received 21.01.2026
Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026
Опубліковано / Published 30.05.2026
