Аннотация результатов, полученных в 2020 году
При выполнении первого этапа проекта получен ряд теоретических и экспериментальных результатов по установлению закономерностей структурообразования и формирования свойств литейных алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si после температурно-скоростной обработки (ТСО) расплавов и их облучения наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ). Изучено влияние температурно-скоростной обработки расплава на процессы кристаллизации и структурообразования, характер распределения легирующих элементов в различных структурных составляющих матричных алюминиевых сплавов. Анализ микроструктуры в отраженных электронах на растровом электронном микроскопе (РЭМ) показал, что сплав марки 511 в литом состоянии состоит из α-твердого раствора магния в алюминии и эвтектики, в составе которой растворяются Si и примесные элементы Fe, Ni (AlxMgySiz и AlxMgyFezNiv). Наблюдается тенденция снижения растворимости магния в α-твердом растворе по мере повышения температуры ТСО расплава. Изучено распределение легирующих и примесных элементов в эвтектике и интерметаллических соединениях. Металлографические исследования образцов сплавов в литом состоянии, полученных при различной температуре перегрева расплава в ходе ТСО, подтвердили модифицирующее влияние ТСО на дисперсность и морфологию структурных составляющих. В частности, повышение температуры ТСО сопровождалось измельчением макрозерна алюминиевого твердого раствора и эвтектических включений фазы Mg2Si, а также изменением их морфологии на более компактную. Наилучшие структурно-морфологические параметры опытных сплавов в проведенных сериях экспериментов были достигнуты при температуре ТСО 900 °С. Изучено влияние температурно-скоростной обработки расплава на механические и технологические свойства матричных алюминиевых сплавов. Показано, что при перегреве до 800 °С фиксируется увеличение прочности на растяжение сплава 511 в среднем со 186 до 200 МПа и небольшое повышение пластичности (с 3,44% до 3,76%). Увеличение температуры перегрева до 850 °С практически не влияет на изменение прочности по сравнению с перегревом до 800 °С, однако существенно повышает пластичность сплава (до 4,27%, что на 24% выше по сравнению с исходным состоянием). Последующее повышение температуры перегрева расплава до 900 °С приводит к существенному приросту прочности на растяжение (до 228 МПа, что на 22,5% превышает прочность исходного сплава) и пластичности сплава, причем последняя возрастает на 52,3% в сравнении с необработанным сплавом. Микротвердость алюминиевого твердого раствора последовательно увеличивается с ростом температуры ТСО и демонстрирует наивысшее значение при перегреве до 900 °С, в то время как твердость межзеренных интерметаллидов остается примерно на одном и том же уровне. Повышение температуры перегрева расплава при ТСО до 900 °С способствовало снижению потери массы за время прохождения заданного пути трения в среднем с 0,359 до 0,324 г в сравнении с исходным состоянием, что соответствует повышению коэффициента относительной абразивной износостойкости до 1,11. Повышение механических и эксплуатационных свойств при ТСО может быть следствием модификации макрозерна, а также некоторого измельчения и округления частиц эвтектических выделений. Проведена оценка изменения технологических свойств матричных алюминиевых сплавов в зависимости от параметров ТСО. При быстром охлаждении расплава до температуры заливки 720 °С для проведения ТСО повышение вязкости расплава оказывает значительное влияние на течение расплава в форме. Установлено, что жидкотекучесть сплава 511 снижается линейно с увеличением температуры ТСО. Так, для исходного сплава без ТСО усредненное значение жидкотекучести (длина спирали) составляло 252,5 мм. ТСО при температуре 800 °С сопровождалось снижением жидкотекучести до 221 мм, последующее увеличение температуры ТСО до 850 и 900 °С приводило к еще большему уменьшению жидкотекучести в среднем до 213,5 и 194 мм, соответственно. Линейная усадка сплава 511 понижается с увеличением температуры ТСО с 1,275% (исходный) до 1,239%. Проведено компьютерное термодинамическое моделирование составов алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si-РЗМ (где РЗМ = La, Ce) для установления температурно-концентрационных интервалов модифицирующей обработки. Применительно к системе Al-Mg-Si-La исследовано влияние La в концентрациях до 1 мас.% на фазовый состав и процессы структурообразования при затвердевании номинального алюминиевого сплава Al-4Mg-0,5Si (марка 511). Даны прогнозные оценки по образованию в сплавах бинарных интерметаллидов Mg2Si, LaSi2, Al11La3 и Al3Mg2 эвтектического происхождения. Добавление La вызывает увеличение содержания LaSi2 и резкое уменьшение фазы Mg2Si при температурах ниже солидус. Рассчитанные интервалы равновесной кристаллизации всех экспериментальных сплавов близки к 55 °C и увеличиваются в четыре раза в неравновесных условиях по модели Шейля-Гулливера. Проведена экспериментальная верификация термодинамических оценок. Показано, что в отличие от расчетов, в микроструктурах сплавов системы Al-Mg-Si-La фиксируется тройная фаза AlLaSi, которая, вероятно, представляет собой соединение Al2LaSi2. Увеличение содержания La приводит к росту тройной фазы. Этот рост особенно значителен при содержании лантана более 0,5 мас.%, когда интерметаллиды образовывали тонкие иголки (при 0,75 мас.% La) и звездочки (при 1 мас.% La). Обнаружен значительный модифицирующий эффект La на эвтектическую фазу Mg2Si. Форма последней немного изменилась после добавления 0,1 мас.% La, но при более высоких концентрациях эволюционировала от пластинчатых до тонких хлопьев. Этот эффект был отнесен к адсорбции фазы AlLaSi (Al2LaSi2) на границе твердое тело / жидкость, ингибирующей рост Mg2Si. Получены новые данные о фазовом составе и характере кристаллизации сплавов системы Al-Mg-Si-Ce в области составов литейных алюминиево-магниевых сплавов двухфазного состава (Al)+Mg2Si. Показано, что в процессе кристаллизации возможно формирование фаз (Al), Al4Ce, Mg2Si, Al8Mg5. При 4% Mg и концентрациях (Si+Сe)=1,5% одновременное повышение Ce и уменьшение Si с точек 0,2% и 1,3% способствует последовательному протеканию реакций L+(Al)+Al4Ce и L+(Al)+Al4Ce+Mg2Si; это позволяет предположить, что фаза Al4Ce может ограничивать рост эвтектических включений фазы Mg2Si. Более того, при 20 °С такое изменение концентраций способствует одновременному росту доли фазы Al4Ce, и повышению доли фазы Al8Mg5, что также сопровождается снижением количества силицида магния. При добавлении Ce в сплав Al-4%Ce-0,5%Si доля Mg2Si практически постоянна во всем интервале кристаллизации (1,34%), но при этом каждые 0,1% Ce повышает долю интерметаллида c Ce на 0,17%, и при 0,7% Ce доли двух фаз становятся равнозначными. При изучении фазового состава при характерных температурах отжига 400 и 550 °С было выявлено, что вследствие растворения фазы Al8Mg5 происходит пересыщение твердого раствора (Al), и каждые 0,1% Ce повышают долю Mg в твердом растворе (Al) в первом случае на 0,005%, а во втором на 0,01%, что свидетельствует о потенциале положительного влияния Сe на упрочнение матрицы. На основании результатов был сделан вывод о целесообразности добавления в сплав Ce в количестве до 0,7%, что незначительно снижает температуру ликвидус (до ~636-638 °С), но на ~30 °С снижает температуру неравновесного солидуса до 421 °С. В то же время при постоянной температуре образования фазы Mg2Si (581 °С), с добавкой Ce расширяется интервал кристаллизации эвтектики (Al)+Al4Ce, что может компенсировать снижение литейных свойств. Сплав Al-4%Ce-0,5%Si-0,7%Ce имеет следующий фазовый состав: Al4Ce 1,19%, соотношение [Mg2Si/Al4Ce]=0,89, доля Al8Mg5 7,92% при 20 °С, концентрации Mg в твердом растворе (Al) 3,22% и 3,36% при температурах 400 °С и 550 °С, соответственно. Представленные результаты обосновывают составы и температурные режимы получения матричных алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si с добавлением Ce, оказывающего модифицирующее влияние на эвтектические включения Mg2Si. Изучено влияние продолжительности облучения расплава НЭМИ (от 5 до 25 мин) и температуры процесса (от 750 до 950 °С), а также других значимых параметров на процессы кристаллизации и структурообразования, характер распределения элементов в структурных составляющих, физико-механические (теплопроводность, электропроводность, твердость, предел прочности) и эксплуатационные свойства (износостойкость, коэффициент трения, коррозионная стойкость) матричных алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si. При отработке технологических параметров облучения расплавов НЭМИ были установлены оптимальные для рассмотренных условий режимы обработки исследуемых сплавов (температура процесса 750 °C, время облучения от 10 до 15 мин, амплитуда 15 кВ, частота НЭМИ 1000 Гц). По результатам экспериментов подтверждено модифицирующее воздействие наносекундных электромагнитных импульсов на структуру алюминиевых литейных сплавов системы Al-Mg-Si. Облучение наносекундными электромагнитными импульсами существенно влияет на процессы структурообразования, способствуя изменению морфологии и измельчению фазовых составляющих сплава, что приводит к получению более плотной мелкозернистой структуры. В структуре слитка сокращается общее число усадочных микропор и уменьшаются их средние размеры. На примере сплава 511 системы Al-Mg-Si показано, что облучение алюминиевых расплавов НЭМИ приводит к существенному изменению характера структурообразования при кристаллизации. Установлено, что повышение частоты и амплитуды облучения расплавов НЭМИ сопровождается измельчением структурных составляющих сплава и перераспределению легирующих элементов в них, при этом наибольшая степень уменьшения размеров зерен алюминиевого твердого раствора и межзеренных включений эвтектической фазы Mg2Si наблюдается при частоте НЭМИ 1000 Гц и амплитуде 15 кВ. Установлен и обоснован механизм влияния НЭМИ на свойства матричных алюминиевых сплавов. Сделано предположение, что воздействие импульсного электромагнитного поля приводит к понижению критических значений свободной энергии Гиббса, необходимых для инициации процессов зародышеобразования, и снижению поверхностного натяжения на границах раздела «растущий кристалл – металлический расплав», что обусловливает модифицирующее воздействие на структуру сплава за счет уменьшения критического размера зародышей кристаллизации. На основе полученных данных были разработаны технологические основы обработки расплавов алюминиевых сплавов НЭМИ, позволяющие получать сплавы с повышенным уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств. Основные результаты, полученные в 2020 году, были представлены на четырех научных мероприятиях, опубликованы, находятся в печати или приняты к опубликованию в рецензируемых научных изданиях. Полученные результаты являются заделом для выполнения второго этапа проекта при установлении взаимосвязей параметров ТСО и НЭМИ со структурой и свойствами металломатричных композитов.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
При выполнении второго этапа проекта получены новые научные результаты по влиянию обработки композиционных расплавов различными методами физических воздействий (термоскоростная обработка, облучение наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ)) на процессы структуро- и фазообразования литых металломатричных композитов системы Al-Mg2Si. На основе полученных данных определены рациональные технологические режимы обработки расплавов металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов методами термоскоростной и комплексной обработки расплава для управления формированием их структуры и обеспечения заданного комплекса свойств. Разработаны термодинамические и кинетические модели, составившие основу для определения рациональных технологических параметров обработки расплавов металломатричных композитов методами физических воздействий. С использованием компьютерного термодинамического моделирования определены зависимости количества образующейся фазы Mg2Si от концентраций Mg и Si в сплавах для обеспечения двухфазной области Al + Mg2Si. Рассчитаны зависимости массовой и молярной доли твердых фаз при неравновесной кристаллизации сплавов в диапазоне концентраций Mg2Si от 5 до 25 масс.%. Получена количественная информация по фазовому составу металломатричных композитов с варьируемым содержанием армирующей фазы при комнатной температуре (20 ºС) и вблизи температуры солидус (580 ºС). Используя свободный программный пакет OpenFOAM, проведено сравнение кинетики процессов затвердевания слитков из металломатричных композитов с неармированными сплавами. Установлено, что увеличение доли фазы Mg2Si сопровождается увеличением расчетного полного времени затвердевания слитка, что может быть обусловлено объемным характером затвердевания и низкими значениями теплофизических свойств частиц Mg2Si. Отработаны технологические режимы обработки композиционных расплавов различными методами физических воздействий (термоскоростная обработка, облучение наносекундными электромагнитными импульсами) в условиях реализации различных структурных схем армирования. Определены рациональные температурно-временные параметры высокотемпературной изотермической выдержки расплавов композитов системы Al-Mg2Si при термоскоростной обработке и технологические приемы для быстрого охлаждения расплавов с одинаковой скоростью до температуры разливки. Показано, что применение температурно-временной и термоскоростной обработки расплавов Al-Mg2Si с выдержкой 30 мин при 900 °С приводит к значительному измельчению включений эндогенной армирующей фазы Mg2Si и увеличению их общего количества. При отработке параметров обработки расплавов НЭМИ было показано, что при температурных режимах плавки, использующихся для промышленных алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si, обучение расплавов наносекундными электромагнитными импульсами в диапазоне амплитуд генератора от 5 до 15 кВ оказывает сильное модифицирующее воздействие на элементы структуры матричного сплава, но практически не отражается на изменении размеров и морфологии первичных кристаллов фазы Mg2Si. С учетом полученных данных рекомендовано применение комплексных воздействий на композиционные расплавы температурно-временной (термоскоростной) обработкой и облучением наносекундными электромагнитными импульсами, что позволит влиять на структурно-морфологические параметры всех фазовых составляющих литых алюмоматричных композитов Al-Mg2Si. Изучено влияние термоскоростной и комплексной обработки расплава на структуру, фазовый состав и физико-механические свойства металломатричных композитов. Показано, что повышение температуры перегрева при термоскоростной обработке сопровождается измельчением структурных составляющих - α-твердого раствора Mg в алюминии, эвтектики (α+AlxMgySiz) и первичных кристаллов Mg2Si. При этом выявлено, что долевое содержание фазы Mg2Si оказывает существенное влияние на характер изменения структурно-морфологических параметров композитов Al-Mg2Si при термоскоростной обработке расплавов. В области заэвтектических составов псевдобинарной системы Al-Mg2Si повышение температуры перегрева расплава до 900 ˚С приводит к резкому измельчению всех структурных составляюищих, в то время как дальнейшее увеличение температуры до 950 ˚С приводит к некоторому укрупнению α-твердого раствора и кристаллов Mg2Si. При доэвтектических составах наблюдается последовательное измельчение твердого раствора и эвтектической составляющей вплоть до 950 ˚С. Растворимость Mg в α-твёрдом растворе возрастает по мере повышения температуры перегрева расплава при термоскоростной обработке. Повышение температуры перегрева способствует постоянному увеличению растворимости Mg и Si и уменьшению содержания Al в эвтектической составляющей. Микротвердость (HV0,005) структурных составляющих композитов, составы которых лежат в доэвтектической области, последовательно возрастает с повышением температуры термоскоростной обработки, что может быть обусловлено повышением степени пересыщения их легирующими элементами. В композитах, содержащих 15 и более масс.% Mg2Si, микротвердость первичных кристаллов Mg2Si практически не изменяется при повышении температур перегрева до 900 ˚С и заметно возрастает с повышением температуры перегрева до 950 ºC. В кристаллах Mg2Si наблюдаются участки в виде включений из металлической основы, химический состав которых резко отличается от состава кристалла Mg2Si (по-видимому, данные включения состоят из эвтектики). Поэтому при измерении микротвердости кристаллов Mg2Si следует учесть влияние этих включений на ее снижение; предположительно, повышение температуры перегрева уменьшает количество и размеры эвтектических включений внутри кристаллов Mg2Si и за счет этого увеличивает микротвердость. Значения твердости по Бринеллю образцов в литом состоянии линейно возрастали с увеличением температуры перегрева расплавов. При трибологических испытаниях фиксировали снижение потери массы образцов и уменьшение коэффициента сухого трения после температурно-временной обработки расплавов композитов Al-Mg2Si. Изучены закономерности и особенности формирования структуры металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов при наложении физических воздействий на расплавы. При относительно низких концентрациях магния и кремния в композите Al-Mg2Si фаза Mg2Si имеет форму правильных многогранников и небольшие размеры. При повышении содержания Mg и Si (суммарная концентрация 18 масс.% и выше) кристаллы Mg2Si вырастают до весьма крупных размеров, а их форма меняется на грубую дендритную с острыми краями. Показано, что без наложения внешних физических воздействий на расплавы повышение доли фазы Mg2Si способствует укрупнению структурных составляющих композита (α-твердого раствора, эвтектики, первичной фазы Mg2Si, кристаллов комплексно-легированных алюминидов). При термоскоростной обработке расплавов системы Al-Mg-Si измельчение первичных кристаллов Mg2Si обусловлено изменением термодинамических условий кристаллизации за счет увеличения переохлаждения, а также (предположительно) активацией нерастворимых оксидных частиц (шпинелей) для гетерогенного зародышеобразования. Проведены рентгено-томографические и электронно-микроскопические исследования структурно-морфологических характеристик литых заготовок из металломатричных композитов при наложении различных физических воздействий на их расплавы. Малая разница в плотности фаз в системе Al-Mg2Si существенно затрудняет качественную томографическую идентификацию и количественное определение структурно-морфологических характеристик фаз в данном диапазоне рентгеноконтрастности. Рациональный подбор параметров томографического сканирования образцов позволил при последующей компьютерной обработке наборов срезов выявить структурные составляющие в зависимости от уровней серого (наименее плотная фаза Mg2Si 13…15000 GV, основная фаза 16…16500 GV, наиболее плотная фаза 18…19000 GV). Наблюдаемые на томографических срезах особенности структуры коррелировали с результатами металлографических исследований. В целом результаты рентгеновского томографического контроля образцов, полученных при различных режимах термоскоростной обработки, подтверждают равномерное распределение фазы Mg2Si по объему. Получены предварительные данные о характере внутренних дефектов в слитках металломатричных композитов Al-Mg2Si. Изучено влияние параметров облучения расплава НЭМИ (продолжительность, температура, частота, амплитуда) на процессы кристаллизации, структуро- и фазообразования, физико-механические свойства (теплопроводность, электропроводность, твердость, предел прочности) металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов. Показано, что с повышением амплитуды и частоты генератора НЭМИ измельчается зерно твердого раствора и эвтектическая составляющая, увеличивается содержание Mg и Si и снижается концентрация алюминия в составе эвтектики. В сплавах Al-Mg-Si с различным содержанием Mg и Si обработка расплавов НЭМИ с амплитудой 5-15 кВ существенно влияет на микротвердость эвтектики (α+AlxMgySiz) и α-твердого раствора вследствие изменения характера распределения легирующих элементов. Повышение амплитуды генератора НЭМИ уменьшает количество и размеры эвтектических включений внутри первичных кристаллов Mg2Si и увеличивает микротвердость первичной фазы до уровня 600-650 HV, близкого к микротвердости бездефектных кристаллов Mg2Si. Электропроводность и теплопроводность композитов в литом состоянии повышаются с увеличением частоты и амплитуды НЭМИ во всем диапазоне рассмотренных составов, что может быть обусловлено повышением степени макроплотности металлической основы. Прочностные характеристики композитов меняются по нелинейной зависимости при облучении расплавов НЭМИ, при этом наибольший прирост прочности на растяжение (в среднем на 22…25%) достигнут для композитов в доэвтектической области составов. Разработаны технологические режимы обработки расплавов металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов НЭМИ. В экспериментах продолжительность облучения варьировали от 5 до 25 мин (с шагом 5 мин) при различных значениях частоты (500, 800, 1000 Гц) и амплитуды НЭМИ (5, 10, 15 кВ). Повышение амплитуды генератора НЭМИ до 15 кВ и частоты обработки до 1000 Гц при облучении в течение 10-15 мин сопровождалось сильным измельчением α-твердого раствора и эвтектики, однако не оказывало значимого эффекта на размеры и морфологию частиц фазы Mg2Si. Экспериментально показано, что эффективным вариантом одновременного модифицирующего воздействия на все структурные составляющие алюмоматричных композитов Al-Mg2Si (твердый раствор, эвтектика, первичные частицы Mg2Si) является комбинирование термоскоростной обработки и облучения расплавов НЭМИ. Основные результаты, полученные в 2021 году, были представлены на трех научных мероприятиях, опубликованы, находятся в печати или приняты к опубликованию в рецензируемых научных изданиях (включая Q1 JCR/SJR). Полученные результаты являются заделом для выполнения третьего этапа проекта при установлении влияния физических воздействий на технологические свойства, условия и процессы дефектообразования и на эксплуатационные характеристики металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На третьем этапе проекта проведены теоретические и экспериментальные исследования по установлению влияния физических воздействий (термоскоростная обработка (ТСО), облучение наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ)) на технологические (литейные) свойства, условия и процессы дефектообразования в литых заготовках и на эксплуатационные характеристики металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов (Al-Mg2Si с вариацией массовой доли армирующих фаз и добавлением РЗМ La, Ce). Установлены закономерности изменения литейных свойств металломатричных композитов (жидкотекучесть, линейная и объемная усадка, горячеломкость) при обработке их расплавов различными методами физических воздействий. Показано, что наиболее значимыми факторами, влияющими на жидкотекучесть композитов, являются температура заливки расплава и содержание частиц Mg2Si. Полученные результаты свидетельствуют об экстремальном характере изменения жидкотекучести в зависимости от модифицирующей (ввод РЗМ) и термоскоростной обработки расплавов металломатричных композитов системы Al-Mg2Si. Совместное проведение ТСО по рациональным режимам и ввод РЗМ (La или Ce) в количестве 0,3 масс.% способствуют существенному повышению жидкотекучести композитов. На основе полученных данных была предложена аналитическая форма уравнения, описывающего влияние различных факторов на жидкотекучесть металломатричных композитов. Линейная усадка металломатричных композитов уменьшается с увеличением доли армирующих компонентов в матричном сплаве. При этом модифицирующая обработка металломатричных композитов практически не изменяет значений линейной усадки, что свидетельствует о доминирующем характере влияния доли армирующей фазы на усадку композитов. Результаты исследований объемной усадки металломатричных композитов свидетельствуют о тенденции к ее некоторому уменьшению при увеличении доли присадки РЗМ до 0,25…0,3 масс.%, а также о значительном снижении объемной усадки при увеличении доли армирующих частиц Mg2Si до 25 масс.%. Было выявлено, что металломатричные композиты, содержащие 15 масс.% фазы Mg2Si и более, в необработанном состоянии имеют сильную склонность к образованию горячих трещин. Отмечена тенденция к последовательному уменьшению горячеломкости металломатричных композитов при увеличении доли модифицирующей присадки РЗМ (La, Ce) до 0,3 масс.%. Измельчение структурных составляющих может частично компенсировать уменьшение стойкости к трещинообразованию при увеличении интервала кристаллизации с повышением содержания фазы Mg2Si. Выявлено влияние обработки композиционных расплавов физическими воздействиями на формирование различных дефектов литой структуры металломатричных композитов. Получены экспериментальные зависимости изменения усредненной объемной доли пористости металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов от массовой доли армирующей фазы Mg2Si и параметров ТСО расплава. Показано, что при плавке и литье композитов системы Al-Mg2Si без применения защитных газовых сред пористость слитков линейно возрастает с увеличением доли армирующей фазы и температуры перегрева расплава под ТСО. В то же время результаты, полученные при плавке в защитной атмосфере аргона, подтверждают возможность использования ТСО расплавов для модифицирующей обработки композитов системы Al-Mg2Si без существенного повышения пористости литых заготовок в результате высокотемпературных перегревов и продолжительной изотермической выдержки. Обработка расплавов НЭМИ (1 кГц, 15 кВ) в комплексе с химическим модифицированием (РЗМ) существенно уменьшала рассредоточенную пористость в металломатричных композитах. Проведены трибологические испытания литых заготовок из металломатричных композитов, полученных в условиях наложения физических воздействий на композиционные расплавы, для определения закономерностей изменения износостойкости и коэффициента трения в различных условиях эксплуатации. Тенденции изменения свойств металломатричных композитов анализировали во взаимосвязи со структурными факторами и предполагаемыми механизмами влияния внешних физических воздействий на состояние металлических расплавов и процессы их кристаллизации. Анализ результатов трибологических испытаний показал, что коэффициент сухого трения изучаемых композитов в наибольшей степени зависит от содержания первичной фазы Mg2Si. Применение ТСО расплава способствовало уменьшению коэффициента сухого трения и трения в условиях обеспеченной смазки, при этом величина их относительного уменьшения была значительно выше для металломатричных композитов в заэвтектической области псевдобинарной системы Al-Mg2Si (15…25 масс.% Mg2Si). Были получены новые данные о совместном влиянии ТСО расплава и модифицирования добавками РЗМ (La, Ce) на параметры сухого и абразивного износа металломатричных композитов на основе литейных алюминиевых сплавов. Обработка НЭМИ существенно не изменяла характер сухого трения скольжения изучаемых материалов, что связано с преимущественным воздействием НЭМИ на структурные составляющие матричного сплава. Вместе с тем, модификация структуры матрицы при облучении НЭМИ оказывала благоприятное влияние на трибологическое поведение металломатричных композитов системы Al-Mg2Si, способствуя повышению задиростойкости. Изучен механизм изнашивания металломатричных композитов системы Al-Mg2Si. Проведено исследование влияния обработки расплавов металломатричных композитов различными методами физических воздействий на изменение коррозионных свойств литых заготовок. Было показано, что характер коррозионного поведения металломатричных композитов системы Al-Mg2Si в литом состоянии существенно изменяется с увеличением доли фазы Mg2Si, что сопровождается значительным ростом скорости коррозии, при этом ТСО (в защитной атмосфере) оказывала незначительное влияние на изменение скорости коррозии. Выявлено, что увеличение амплитуды генератора НЭМИ и доли РЗМ до 0,3 масс.% во всех случаях сопровождалось снижением скорости коррозии. Сделан вывод о том, что повышение степени однородности микроструктуры, морфологическая модификация структурных составляющих и ограничение примесных элементов будут способствовать повышению коррозионной стойкости литых металломатричных композитов системы Al-Mg2Si. Разработаны рекомендации по практическому использованию полученных результатов в промышленных условиях. В частности, определены диапазоны значений параметров ТСО, обеспечивающих достижение повышенного модифицирующего эффекта, которые были опробованы при проведении лабораторных и полупромышленных экспериментов в плавильных агрегатах различного объема. При разработке рекомендаций по практическому использованию результатов учитывали, что при большом объеме плавки в производственных условиях сложно обеспечить воздействие НЭМИ на весь объем расплава (требуются мощные дорогостоящие генераторы), в связи с чем было рекомендовано использовать обработку в электропечах-миксерах небольшой емкости. Для одновременного модифицирующего воздействия на все структурные составляющие композитов Al-Mg2Si (твердый раствор, эвтектика, первичные частицы Mg2Si) рекомендовано комбинирование ТСО и облучения расплавов НЭМИ. Показано, что целесообразным вариантом для производственной адаптации является облучение НЭМИ при кристаллизации расплава в форме, что не привязывается к объему плавки и позволяет использовать плавильные агрегаты большой емкости, в связи с чем был проведен экспериментальный поиск рациональных параметров такой обработки. Полученные результаты в комплексе составляют научное обоснование технологических процессов литейно-металлургического получения металломатричных композитов системы Al-Mg2Si с модифицированной структурой, расширяя потенциальные возможности изучаемых материалов с точки зрения формирования требуемых свойств и обеспечивая более высокую эффективность их практического использования.