Специалисты Института физики прочности и материаловедения СО РАН изучили структурно-фазовое состояние, механические и коррозионные свойства композиционного сплава AA5056/AlSi12, созданного с использованием проволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП).

Исследование показало, что при печати сплава AlSi12 на AA5056 магний присутствует как в переходной области, так и в напечатанных слоях AlSi12. Наиболее высокое содержание Mg обнаружено именно в переходной области, в которой после затвердевания образовались крупные частицы Mg₂Si.

Предел прочности при растяжении напечатанного сплава AlSi12 оказался выше, чем у исходного сплава AlSi12, и доказывает, что смешение элементов из напечатанного сплава AlSi12 и подложки AA5056 не влияет негативно на прочность соединения. Коррозионная стойкость напечатанного AlSi12 также оказалась достаточно высокой для защиты нижележащих зон.

Наиболее интенсивная коррозия наблюдалась на поверхности переходной зоны, где растворялись крупные эвтектики Mg₂Si. Значения коррозионного потенциала оказались -732 мВ для переходной зоны, -545 мВ для напечатанного слоя AlSi12 и -695 мВ для подложки AA5056.

Был изучен процесс электрохимической коррозии в среде хлорида натрия. Частицы Mg₂Si, являющиеся анодными по отношению к алюминиевой матрице, растворяются, образуя соединения Mg(OH)₂ и SiH₄. Взаимодействие силана с водой приводит к образованию соединения SiO₂·H₂O. Коррозия в подложке АА5056 начинается с растворения матрицы, так как частицы Fe-Mn являются катодными по отношению к ней. Напечатанный сплав AlSi12 содержит эвтектику α-Al+Si с мелкими частицами Mg₂Si, которые при растворении формируют мелкие питтинги.

Растворение Mg2Si (а), образование SiO2 на частицах Mg2Si (б) и растворение алюминиевой матрицы (в)

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН (проект FWRW-2022-0004).

Результаты опубликованы в статье: Veronika Utyaganova, Andrey Vorontsov, Denis Gurianov, Nikolai Shamarin, Andrey Chumaevskii, Konstantin Rubtsov, Nikolai Savchenko, Sergei Tarasov, Effect of Mg admixing on strength and corrosion of electron beam additive manufactured AlSi12 on the AA5056 substrate, Materials Characterization, 2023, 113172, ISSN 1044-5803.

Источник: ИФПМ СО РАН