Световая микроскопия технического алюминия

Железо и кремний являются постоянными и неизбежными примесями практически во всех алюминиевых сплавах. Поскольку растворимость железа в твердом алюминии очень невелика, то типы фаз алюминий-железо или алюминий-железо-кремний присутствуют в микроструктуре всех марок технического алюминия, кроме специального обработанного сверхчистого алюминия.

Железосодержащие фазы в алюминии

В литом алюминии этими фазами — равновесными – могут быть фазы FeAl₃, Fe₃SiAl₁₂ или Fe₂Si₂Al₉. Кроме того, при быстром охлаждении могут образовываться некоторые метастабильные неравновесные фазы, например, FeAl₆.

Примеси и добавки, такие как медь и магний, если они находятся в количестве, недостаточном для образования собственных фаз, способствуют образованию нестабильных типов фаз. Чтобы их обнаружить применяют высокое разрешение микроскопа и сложные методики. Последующие термические обработки обычно способствуют переходу от нестабильных типов фаз к стабильным.

Микроструктура алюминия 1100

На рисунке 1 показана типичная литейная структура алюминия 1100.

Рисунок 2 показывает влияние гомогенизирующего отжига алюминия 1100 перед деформационной обработкой.

На рисунке 3 показана типичная деформированная микроструктура.

Зеренная структура отожженного алюминиевого листа (рисунок 4) демонстрирует незначительное отклонение от равноосной структуры из-за вытянутых железосодержащих частиц. Видимое объемное распределение частиц вторичных фаз находится в прямой зависимости от содержания железа.

Рисунок 1 — Слиток из алюминия 1100 в литом состоянии показывает типичные компоненты микроструктуры, преимущественно Fe₃SiAl₁₂, которые располагаются в междендритных промежутках. (0,5%0-ный раствор плавиковой кислоты, 455х)

Рисунок 2 — Гомогенизированный слиток из алюминия 1100. Под воздействием выскотемпературного нагрева часть частиц Fe₃SiAl₁₂ (светлые) превратилась в частицы FeAl₃ (темные). (20%-ный раствор серной кислоты, 455х)

Рисунок 3 — Фрагментация и перераспределение структуры в результате деформационной обработки. (0,5%-ный раствор плавиковой кислоты, 455х)

Рисунок 4 — Лист из алюминия 1100: слегка удлиненная зеренная структура. (Электролитическое травление, 90х)

Источник: Aluminum: Properties and Physical Metallurgy – ed. John E. Hatch – ASM International – 1984