Влияние высокого давления на жидкое состояние и формирование квазикристаллических фаз в сплавах Al-Cu-Fe(Co)

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-22-00912

НазваниеВлияние высокого давления на жидкое состояние и формирование квазикристаллических фаз в сплавах Al-Cu-Fe(Co)

Руководитель Камаева Лариса Вячеславовна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" , Удмуртская Республика

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-206 - Высокие давления

Ключевые слова высокие давления, фазовые равновесия, алюминиевые сплавы, квазикристаллы, машинное обучение, кристаллизация, микроструктура

Код ГРНТИ29.17.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку фундаментальных основ для получения нового класса материалов на основе Al, в которых в качестве фаз-упрочнителей выступают квазикристаллические фазы. Упрочняющиеся алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в современном машиностроении, авиастроение и космической отрасли. Поэтому оптимизация свойств таких материалов является одной из актуальнейших задач, находящихся на стыке наук о материалах и физике и химии конденсированного состояния. Традиционные методы разработки новых сплавов и улучшения свойств уже известных путем перебора режимов термообработки и легирующих элементов во многом себя исчерпали. В рамках проекта будут предприняты новые поисковые исследования – это получение композиционных материалов на основе алюминия и квазикристаллических фаз путем экстремальных воздействий на расплав. В качестве основы для создания нового класса материалов выбраны квазикристаллические сплавы. Квазикристаллические материалы обладают уникальными физическими свойствами и со времени их открытия рассматриваются как перспективные конструкционные материалы, однако область их применения резко сужена способами получения, при которых образуются либо порошки, либо покрытия. В рамках проекта будет исследоваться физико-химические процессы для объединения двух типов сплавов (деформируемых и квазикристаллических) с целью создания нового конструкционного композитного типа материалов. Получение данных материалов будет осуществляться путем направленного воздействия на жидкое состояние экстремальными давлениями для возможности формирования при охлаждении систем с различной долей квазикристаллических фаз – упрочнителей в Al матрице. В качестве объектов исследования выбраны наиболее привлекательные для практического использования сплавы Al-Cu-Fe и Al-Cu-Co с равновесными икосаэдрической и декогональной фазами, а также система Al-Mgв которой квазикристаллическая фаза метастабильна. Обычно в отливках Al-Cu-Fe и Al-Cu-Co квазикристалическая фаза сосуществует с кристаллическими интерметаллидными фазами, остающимися после неполного протекания перитектических реакций, что приводит к резкому снижению механических свойств таких сплавов. Нам удалось показать, что структура и химическое взаимодействие в расплавах Al-Cu-Fe оказывают значимое влияние на процессы образования твердых фаз при затвердевании. Однако установленные закономерности не позволяют изменить характер фазообразования квазикристаллических фаз при нормальном давлении. Известно, что увеличение давления меняет температуры и тип фазовых равновесий в системах с перитектиками таким образом, что фазы, в нормальных условиях образующиеся по перитектическим реакциям, в условиях высоких давлений образуются непосредственно из расплава. Принципиально новым для этого проекта является исследование такого перехода для квазикристаллических фаз, что, c одной стороны, откроет путь получения целого класса новых материалов на основе Al с различной долей квазикристаллических фаз – упрочнителей, а с другой стороны, имеет фундаментальное значение как следующий этап в развитии представлений о структурной наследственности между жидким, твердым и квазикристаллическим состояниями. В проекте будут использованы прецизионные и хорошо апробированные экспериментальные и теоретические методики, включающие машинное обучение. В результате будут получены новые данные о влиянии барических воздействий на фазовый состав, морфологические особенности структуры и механические свойства сплавов Al-Cu-(Fe,Сo) и Al-Mg.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Камаева Л.В., Циок Е.Н., Щелкачев Н.М. Concentration behavior of liquidus temperatures and undercooling of Al-Cu-Co at normal pressure arXiv, 2212.03535 (год публикации - 2022)
10.48550/arXiv.2212.03535

2. Баталова Е.А., Камаева Л.В., Щелкачев М.Н. The Effect of short-range order on the viscosity and crystallization of Al–Mg melts arXiv, 2212.04404 (год публикации - 2022)
10.48550/arXiv.2212.04404

3. Камаева Л.В., Циок Е.Н., Щелкачев Н.М. Deep machine learning, molecular dynamics and experimental studies of liquid Al-Cu-Co alloys Journal of Molecular Liquids, V.393 P.123659 (год публикации - 2024)
10.1016/j.molliq.2023.123659

4. Баталова Е.А., Камаева Л.В., Белослудцев А.В., Ладьянов В.И. Анализ концентрационных изменений вязкости расплавов Al-Zn до 25 ат.% Zn Химическая физика и мезоскопияч, Том 25, № 3, C. 385-394 (год публикации - 2023)
10.15350/17270529.2023.3.34

5. Камаева Л.В., Бронникова Ю.И., Латыпов Т.И., Гатауллина А.И. Концентрационное поведение температур ликвидус и переохлаждения расплавов Al-Cu-Co при нормальном давлении Прикладная физика и математика, №5, С.3-9 (год публикации - 2023)
10.25791/pfim.05.2023.1273

6. Баталова Е.А., Камаева Л.В., Шутов И.В., Королев М.Н., Кривилев М.Д. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ НА ГРАНИЦЕ КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ АМг6 И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Zn Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (год публикации - 2024)

7. Камаева Л.В., Баталова Е.А., Щелкачев Н.М. Effect of short-range order on viscosity and crystallization of Al–Mg melts. Proceedings of the 16th Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Technologies, V.16. P.194-198. (год публикации - 2023)

Публикации