Estimation of Al – Si System Melts Structure Transformations Possibility by Thermodynamic Data

Abstract

Наразі достатньо перспективним методом покращення механічних властивостей силумінів є термочасова обробка розплаву. Її дію найчастіше пов’язують зі зміною будови при перегріванні і витримці розплаву і позитивному впливі зазначених змін на структуру сплаву після кристалізації. Хоча натепер і вважається безсумнівним той факт, що в металевих розплавах реалізується певна структура близького порядку, питання про можливість перетворень будови розплавів залишається дискусійним. В попередніх дослідженнях визначали термодинамічні параметри розплавів системи Al–Si, грунтуючись на експериментально встановлених рівноважних складах рідкої і твердих фаз при різних температурах. Результати аналізу дали підстави припустити, що будова розплавів зазначеної системи може змінюватись, залежно від складу і температури. В даній роботі, для подальшого прояснення питання про можливість структурної мікронеоднорідності і перетворень будови розплавів системи Al–Si, порівнювали експериментально встановлені значення активностей компонентів із відомими розрахунковими даними, отриманими в припущенні про сталість будови розплавів. Встановлено, що при температурах, які помітно перевищують температуру ліквідусу, зазначені розрахункові параметри рідкої фази вже не в змозі адекватно описати експериментально встановлені концентраційні залежності активностей компонентів розплавів системи Al–Si. Зазначений факт може свідчити про можливість змін будови алюмінієво-кремнієвих розплавів при зміні температури. Окрім того, результати аналізу експериментальних даних про концентраційні залежності інтегральної ентальпії змішування в розплавах системи Al–Si не суперечать уявленням про можливість зміни будови розплавів цієї системи при зміні вмісту кремнію в них. Отримані результати дають підстави для подальшого дослідження можливості змін будови розплавів системи Al–Si за допомогою аналізу температурно-концентраційних залежностей їх асоціативного складу та експериментального дослідження температурних залежностей структурно-чутливих властивостей (наприклад, електричного опору).

Currently, one of the promising methods of silumins mechanical properties improving is а melt thermal time treatment. Its effect is most often associated with changes in the structure during melt overheating and aging and with positive effect of these changes on alloy structure after crystallization. Although the fact that a certain close-order structure is realized in metal melts is now considered indisputable, the problem of transformations possibility in melts structure remains debatable. In previous studies, the thermodynamic parameters of Al–Si system melts were determined based on experimentally determined equilibrium compositions of the liquid and solid phases at different temperatures. The results of the analysis gave reason to assume that the structure of specified system melts may change, depending on the composition and temperature. In this paper, in order to further clarify the issue of the possibility of structural microheterogeneity and transformations of Al–Si system melts structure, the experimentally established valuesof components activities has been compared with the known calculated data obtained under the assumption of meltsstructure immutability. It has been established that at significantly higher than the liquidus temperature, the specified calculated parameters of the liquid phase are no longer able to adequately describe the experimentally established concentration dependences of Al–Si systemmelt components activities. This fact may indicate the possibility of changes in the structure of aluminum-silicon melts when the temperature changes. In addition, the results of analysis of experimental data on the concentration dependence of Al–Si system meltsintegral enthalpy of mixing do not contradict the idea of possibility of structure changingof this system melts when the silicon content in them changes. The results obtained provide grounds for further research of Al–Si system meltsstructure changespossibilityusing the analysis of temperature-concentration dependences of their associative composition and experimental research of temperature dependences of structurally sensitive properties (for example, electrical resistance).