Дослідження впливу високих швидкостей охолодження при кристалізації на структуру та властивості сплаву системи Mg-Zr-Nd

Abstract

UK: Мета роботи. Вивчення впливу високих швидкостей охолодження на структуроутворення і механічні властивості біорозчинного сплаву системи Mg-Zr-Nd. Методи дослідження. Металографічний аналіз. Визначення механічних властивостей при розтягуванні (ГОСТ 1497-84). Комп’ютерне моделювання (ProCast). Отримані результати. Визначено вплив швидкості охолодження на середній розмір зерна та механічні властивості дослідного сплаву. Показано, що підвищення швидкості охолодження позитивно впливає на зазначені параметри. Визначено, що надвисока швидкість охолодження (близько 55 °С/с), що забезпечується охолодженням мідної форми у рідкому азоті, призводить до утворення наддрібної структури та змінює характер розподілу зміцнювальних фаз, приводячи до їх рівномірному розподілу за об’ємом мікроструктури та значному підвищенню механічних властивостей сплаву. Наукова новизна. На основі даних комп’ютерного моделювання мікроструктури дослідного сплаву Mg-Zr-Nd побудовано рівняння регресії, що дозволяє прогнозувати середній розмір зерна сплаву. Досліджено структуроутворення та характер розподілу частинок зміцнювальних фаз при надвисоких швидкостях охолодження (близько 55 °С/с), що забезпечуються охолодженням мідної форми у рідкому азоті. Отримані емпіричні залежності, що дозволяють спрогнозувати механічні властивості сплаву в залежності від швидкості охолодження. Практична цінність. Отримані емпіричні залежності дозволяють прогнозувати та отримувати кінцевий сплав з широким можливим спектром механічних властивостей, сприятливий для виконання різноманітних задач, що стоять перед біорозчинними імплантатами, використовуючи максимально доступні методи литва. EN: Aim of study. To study the influence of high cooling rates on the structure formation and mechanical properties of the biosoluble Mg-Zr-Nd alloy. Research methods. Metallographic analysis. Determination of tensile mechanical properties in (GOST 1497-84). Computer simulation (ProCast). Results obtained. The influence of cooling rate on the average grain size and mechanical properties of the experimental alloy is determined. It is shown that increasing the cooling rate has a positive effect on these parameters. It is determined that the ultrahigh cooling rate (about 55 °C/s), provided by the cooling of the copper form in liquid nitrogen, leads to the formation of ultrafine structure and changes the distribution nature of reinforcing phases, leading to their uniform distribution by microstructure and significant improvement of mechanical properties of the alloy. Scientific novelty. Based on the microstructure modeling data of the experimental Mg-Zr-Nd alloy, a regression equation is constructed, which allows to predict the average grain size of the alloy. The structure formation and the nature of the particle distribution of the strengthening phases at ultrahigh cooling rates (about 55 °C/s), which are provided by the cooling of the copper form in liquid nitrogen, have been studied. Empirical dependences are obtained, which allow to predict the mechanical properties of the alloy depending on the cooling rate. Practical value. The obtained empirical dependences allow to predict and obtain the final alloy with a wide range of possible mechanical properties, favorable for performing various tasks facing biosoluble implants, using the most available casting methods.