Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву
The authors investigated the formation of the structure and properties of cast billets made from a transparent organic camphene-based alloy and an aluminum alloy AD31, depending on the conditions of their crystallization, including under external physical influences. It was shown that the structural...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-4-2 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal Science and Treatment of Metals |
Institution
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1862768016475815936 |
|---|---|
| author | Nuradinov, A. S. Chistyakov, O. V. Nuradinov, I. A. |
| author_facet | Nuradinov, A. S. Chistyakov, O. V. Nuradinov, I. A. |
| author_sort | Nuradinov, A. S. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-17T12:56:40Z |
| description | The authors investigated the formation of the structure and properties of cast billets made from a transparent organic camphene-based alloy and an aluminum alloy AD31, depending on the conditions of their crystallization, including under external physical influences. It was shown that the structural formation of all billets occurs according to the same patterns, regardless of the alloy type and crystallization conditions. It was established that in the control billets (i.e., without external influence), crystallization mainly proceeds according to the scheme of sequential solidification, as clearly evidenced by their macrostructures, which consist only of columnar crystal zones. During the formation of experimental billets (i.e., under vibrational influence), significant changes in the crystallization conditions occur, leading to a mixed solidification scheme. Visual observations of the formation of experimental camphene alloy billets and macrostructure analysis of AD31 aluminum alloy billets showed that, at the initial stage, the nucleation and growth of only columnar crystals take place, meaning that solidification occurs sequentially. As the columnar crystals reach a certain size (length), they undergo partial destruction under the influence of bending stresses of elastic waves, and the crystal fragments, due to vibrational mixing, are evenly distributed throughout the cross-section of the solidifying melt. At the same time, the appearance of supercooled micro-volumes of the melt around each crystal fragment causes accelerated cooling of the remaining liquid core of the billet, thereby ensuring its subsequent volumetric solidification. As a result of such vibrational effects during billet formation, the structural heterogeneity decreases and the dispersion of the cast grain significantly increases. A natural consequence of these structural changes in the experimental billets is the improvement of the physicomechanical properties of the cast metal, accompanied by a decrease in their anisotropy across different zones. |
| doi_str_mv | 10.15407/mom2025.04.012 |
| first_indexed | 2026-04-18T01:00:14Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-353 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-04-18T01:00:14Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3532026-04-17T12:56:40Z Structure formation and properties of cast billets under the influence of vibration during melt crystallization Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву Nuradinov, A. S. Chistyakov, O. V. Nuradinov, I. A. metallic and model alloys billet crystallization vibration treatment structure properties металеві та модельні сплави заготовка кристалізація вібраційна обробка структура властивості The authors investigated the formation of the structure and properties of cast billets made from a transparent organic camphene-based alloy and an aluminum alloy AD31, depending on the conditions of their crystallization, including under external physical influences. It was shown that the structural formation of all billets occurs according to the same patterns, regardless of the alloy type and crystallization conditions. It was established that in the control billets (i.e., without external influence), crystallization mainly proceeds according to the scheme of sequential solidification, as clearly evidenced by their macrostructures, which consist only of columnar crystal zones. During the formation of experimental billets (i.e., under vibrational influence), significant changes in the crystallization conditions occur, leading to a mixed solidification scheme. Visual observations of the formation of experimental camphene alloy billets and macrostructure analysis of AD31 aluminum alloy billets showed that, at the initial stage, the nucleation and growth of only columnar crystals take place, meaning that solidification occurs sequentially. As the columnar crystals reach a certain size (length), they undergo partial destruction under the influence of bending stresses of elastic waves, and the crystal fragments, due to vibrational mixing, are evenly distributed throughout the cross-section of the solidifying melt. At the same time, the appearance of supercooled micro-volumes of the melt around each crystal fragment causes accelerated cooling of the remaining liquid core of the billet, thereby ensuring its subsequent volumetric solidification. As a result of such vibrational effects during billet formation, the structural heterogeneity decreases and the dispersion of the cast grain significantly increases. A natural consequence of these structural changes in the experimental billets is the improvement of the physicomechanical properties of the cast metal, accompanied by a decrease in their anisotropy across different zones. Авторами роботи на прозорому органічному сплаві камфену та алюмінієвому сплаві АД31 досліджено формування структури та властивостей литих заготовок залежно від умов їхньої кристалізації, у тому числі під зовнішніми фізичними впливами. Показано, що формування структур всіх заготовок відбувається за однаковими схемами, незалежно від типу сплаву та умов кристалізації. Встановлено, що в контрольних заготовках (тобто без зовнішнього впливу) кристалізація відбувається, в основному, за схемою послідовного тверднення, про що однозначно свідчать їх макроструктури, які складаються лише з зон стовпчастих кристалів. При формуванні дослідних заготовок (тобто під вібраційним впливом) відбувається суттєва зміна умов їхньої кристалізації, що призводить до змішаної схеми їх тверднення. Візуальним спостереженням за формуванням дослідних заготовок зі сплаву камфена та з аналізу макроструктур заготовок з алюмінієвого сплаву АД31 встановлено, що в початковий момент у таких заготовках йде зародження та зростання тільки стовпчастих кристалів, тобто відбувається послідовне їх тверднення. З досягненням стовпчастими кристалами певних розмірів (довжин) відбувається їх часткове руйнування під впливом згинальних тисків пружних хвиль, а уламки кристалів за рахунок вібраційного перемішування рівномірно розподіляються по перерізу розплаву, що твердне. При цьому за рахунок появи переохолоджених мікрооб'ємів розплаву навколо кожного уламка кристала відбувається прискорене охолодження рідкої серцевини заготовок, що залишилася, забезпечуючи в подальшому об'ємне їх тверднення. В результаті таких ефектів вібраційного впливу на формування заготовок відбувається зниження їх структурної неоднорідності та суттєве підвищення дисперсності литого зерна. Закономірним наслідком таких змін у структурах дослідних заготовок є підвищення фізико-механічних властивостей литого металу з одночасним зниженням їхньої анізотропії по зонах. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2025-12-31 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-4-2 10.15407/mom2025.04.012 Scientific Technical Journal; Vol. 31 No. 4 (2025): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 12-23 Науково-технічний журнал; Том 31 № 4 (2025): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 12-23 2664-2441 2073-9583 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-4-2/352 Copyright (c) 2025 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | металеві та модельні сплави заготовка кристалізація вібраційна обробка структура властивості Nuradinov, A. S. Chistyakov, O. V. Nuradinov, I. A. Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title | Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title_alt | Structure formation and properties of cast billets under the influence of vibration during melt crystallization |
| title_full | Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title_fullStr | Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title_full_unstemmed | Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title_short | Структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| title_sort | структуроутворення і властивості литих заготовок під впливом вібрації при кристалізації розплаву |
| topic | металеві та модельні сплави заготовка кристалізація вібраційна обробка структура властивості |
| topic_facet | metallic and model alloys billet crystallization vibration treatment structure properties металеві та модельні сплави заготовка кристалізація вібраційна обробка структура властивості |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2025-4-2 |
| work_keys_str_mv | AT nuradinovas structureformationandpropertiesofcastbilletsundertheinfluenceofvibrationduringmeltcrystallization AT chistyakovov structureformationandpropertiesofcastbilletsundertheinfluenceofvibrationduringmeltcrystallization AT nuradinovia structureformationandpropertiesofcastbilletsundertheinfluenceofvibrationduringmeltcrystallization AT nuradinovas strukturoutvorennâívlastivostílitihzagotovokpídvplivomvíbracííprikristalízacíírozplavu AT chistyakovov strukturoutvorennâívlastivostílitihzagotovokpídvplivomvíbracííprikristalízacíírozplavu AT nuradinovia strukturoutvorennâívlastivostílitihzagotovokpídvplivomvíbracííprikristalízacíírozplavu |