Davydiuk A. The effect of nanodispersed compositions' modification on the structure and properties of foundry and deformed aluminium alloys

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0825U001160

Applicant for

Specialization

  • 132 - Матеріалознавство

Specialized Academic Board

PhD 8396

Oles Honchar Dnipro National University

Essay

The dissertation, comprising 112 pages, includes an abstract, introduction, five chapters, conclusions, a list of references, and five appendices totaling 19 pages, which contain 2 tables. The dissertation contains 30 tables, 43 figures, and a list of 107 references. The aim of the dissertation is to enhance the technological and mechanical properties of cast and wrought aluminum alloys of the Al–Si and Al–Mg–Sc systems for the production of aerospace components, based on identified patterns of structure and property formation during modification with nanodispersed complexes. The object of the study is the processes of structure and property formation of Al–Si cast aluminum alloys and Al–Mg–Sc wrought aluminum alloys during modification. The subject of the study is the regularities of structure formation and improvement of technological and mechanical properties of AK9ch, AL4S aluminum casting alloys and wrought alloy grade 1545 when modified with nanodispersed compositions. Research methods: A comprehensive set of modern research methods was used in this study. Optical microscopy was used to assess the microstructure of cast and wrought aluminum alloys before and after modification. The technological properties of the alloys and their melts were determined: fluidity, crack resistance, gas porosity, and weldability. The average grain size was determined by stereometric metallography. The chemical composition of the alloys was analyzed using spectral analysis with an MFS-4 quantometer. The phase composition of the alloys was determined using X-ray structural analysis with a DRON-2.0 universal diffractometer. Mechanical and technological properties were tested according to applicable standards. Statistical processing of experimental results was carried out using Microsoft Office and Microsoft Excel. Corrosion resistance tests were performed for both cast and wrought aluminum alloys. Practical significance of the results: 1. A method for processing cast aluminum alloys with a complex modifier based on nanodispersed powders with particle sizes of 50–100 nm was developed. This method is protected by Ukrainian utility model patent No. 157286, C22C 1/06 (2006.01) "Method of Producing Castings from Silumins." 2. Technological parameters for alloy modification were developed, including the addition of a heat-holding operation of the melt at 750 ℃ for 10 minutes. 3. Technological instructions were developed:"Technological Instruction TI No. 102.25210.00377 for preparing AL4 aluminum alloy modified with a complex nanomodifier based on magnesium silicide and silicon carbide" (dated 11.06.2024) and "Technological Instruction TI No. 102.25210.00376 for preparing 1545 aluminum alloy of the Al–Mg–Sc system modified with a complex nanomodifier based on magnesium silicide and silicon carbide" (dated 11.06.2024), which were implemented in the foundry production of the State Enterprise "Production Association Yuzhny Machine-Building Plant named after O. M. Makarov." Pilot-industrial batches of modified AK9ch, AL4S, and 1545 alloys were produced, exhibiting high levels of mechanical and technological properties. The results were implemented in industrial production at the Yuzhny Machine-Building Plant (implementation act dated 04.02.2025). 4. The heat treatment regime for blanks made of AK9ch and AL4S alloys modified with a complex modifier of Mg₂Si and SiC was improved, resulting in reduced soaking time during quenching and shorter aging time compared to the existing methods. 5. The dissertation materials were introduced into the educational process at the Oles Honchar Dnipro National University (implementation act dated 28.02.2025) in the study of courses such as "Technology of Special Materials Processing," "Corrosion of Aerospace Alloys," "Nanomaterials and Nanotechnologies," and "Mathematical Modeling and Optimization of Technological Processes and Materials" for bachelor’s and master’s degree students in the specialty 132 – Materials Science.

Research papers

Давидюк А.В. Зміна структури та властивостей алюмінієвих сплавів при модифікуванні порошковими композиціями. Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2024. №1. С. 13 – 17. (Фахове видання категорія Б). DOI:https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-1-2. https://nmt.zntu.edu.ua/article/view/299601

A.V. Davydiuk, N.E. Kalinina, A.F. Sanin, D.B. Hlushkova, S.V. Demchenko, V.O. Sayenko. Іmproving the strength and corrosion properties of aluminium alloys when modification with nanodispersed compositions. Questions of atomic science and technology. 2023. №5 (147). С. 26–29. (Scopus). DOI:https://doi.org/10.46813/2023-147-026. https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2023_5/article_2023_5_26.p

Т.В. Носова, Давидюк А.В., В.Т. Калінін, О.П. Юшкевич. Вплив мікролегування і модифікування на структурне зміцнення та властивості сплавів. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2017. Т. 22. С. 62 – 67. (Фахове видання). https://www.dnu.dp.ua/docs/zbirniki/ftf/program_5e333a51444f0.pdf

Nosova T.V., Kalinina N.E., Kalinin V.T., Davidyuk A.V., Vovk A.M. Рrocessing aluminum alloys by dispersion modifiers. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2018. Т.24. С.57 – 62. (Фахове видання). https://www.dnu.dp.ua/docs/zbirniki/ftf/program_5e43e9d2501eb.pdf

Калініна Н. Є., Давидюк А.В., Калінін В. Т. НосоваТ. В., Носенко О. П., Савченко І. С. Підвищення технологічних властивостей зварюваних алюмінієвих сплавів модифікуванням дисперсними композиціями. Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2018. № 1. С. 81 – 85. (Фахове видання). https://nmt.zntu.edu.ua/issue/view/9043/7325

Калініна Н.Є., Давидюк А.В., Калінін В.Т., Носова Т.В., Мамчур С.І., Савченко І.С. Дослідження структури та властивостей алюмінієвих сплавів, модифікованих дисперсними композиціями. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2019. Т.26. С. 80 – 84. (Фахове видання). https://www.dnu.dp.ua/docs/zbirniki/ftf/program_5e4452f044beb.pdf

S. Polishko, А. Davidyuk, A. Sanin, N. Kalinina, E. Dzhur. Аluminum alloy modifiers. Системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2019. Т.26. С. 17 – 20. (Фахове видання). https://www.dnu.dp.ua/docs/zbirniki/ftf/program_5e44519c88d85.pdf

Калініна Н.Є., Давидюк А.В., Калінін В.Т., Носенко О.П., Носова Т.В., Мамчур С.І., Носенко О.П. Зміна властивостей деформованих алюмінієвих сплавів під час модифікування. Металознавство та термічна обробка металів. 2019. №1(84). С.44 – 49. (Фахове видання). https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.260319.44.300 http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/164192

Калініна Н.Є., Давидюк А.В., Носова Т.В., Цокур Н.І. Розробка технології модифікації литих алюмінієвих сплавів нанокомпозиціями. Вісник Дніпровського університету. Серія: Ракетно-космічна техніка. 2023. 31 (4). С.76 – 80. (Фахове видання категорія Б). DOI:10.15421/452310 https://journals.indexcopernicus.com/search/article?articleId=3995425

А.В. Давидюк, С.О. Полішко. Зміна структури та механічних властивостей алюмінієвого сплаву системи Al-Mg-Sc унаслідок оброблення комплексним наномодифікатором. Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. 2023. № 103. С. 211 – 215. (Фахове видання категорії Б). https://doi.org/10.30977/bul.2219-5548.2023.103.1.211 http://bulletin.khadi.kharkov.ua/article/view/295250

А.В. Давидюк, Н.Є. Калініна, С.О. Полішко. Вплив модифікування дисперсними нанокомпозиціями на структуру та властивості ливарних силумінів. Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету. 2023. № 103. С. 117 – 121. (Фахове видання категорія Б). https://doi.org/10.30977/bul.2219-5548.2023.103.1.117 http://bulletin.khadi.kharkov.ua/article/view/294446

Давидюк А.В., Н. Є. Калініна. Схильність до утворення гарячих тріщин при зварюванні алюмінієвих сплавів. IV Всеукраїнського форуму студентів, аспірантів і молодих учених, Д.: ДНУ, 2017. С. 221 – 223. (Особистий внесок авторів: Давидюк А.В.

Калініна Н.Є., Давидюк А.В., Носова Т.В. Покращення якості та корозійної стійкості модифікованих алюмінієвих сплавів. Дніпровська орбіта, Д.: НЦАОМ, 2016. С.154 – 157.

В.Т. Калінін, М.В. Грекова, Давидюк А.В., О.П. Юшкевич. Підвищення корозійної стійкості конструкційних сплавів обробкою тугоплавкими модифікаторами. Міжнародна конференція «Інноваційні технології в науці та освіті. Європейський досвід», Том ІІ., Дніпро-Відень, 2017. С. 271 – 275.

Давидюк А.В. Зварювальні алюмінієві сплави модифіковані наночастками. ХХI Міжнародна науково-практична конференція “Людина і космос”. Збірник тез. Дніпро, НЦАОМУ, 2019. С.279.

Калініна Н.Є., Калінін В.Т., Мамчур С.І., Давидюк А.В., Серженко І.О. Зміна структури та властивостей алюмінієвих сплавів в результаті модифікування. Актуальні напрямки матереріалознавства: збільшення ресурсу конструкцій на основі конвергенції сучасних технологій обробки матеріалів. , Харків: ХНАДУ, 2020. С. 6 – 9.

18. Пирлик Р.В., Давидюк А.В., Калініна Н.Є. Технологія модифікування алюмінієвих сплавів порошковим модифікатором. ХХIV Міжнародна науково-практична конференція “Людина і космос”. Збірник тез. Дніпро, НЦАОМУ, 2022. С.165.

Давидюк А.В. Модифікування алюмінієвих сплавів дисперсним порошком карбіду кремнію SiC. ХХV Міжнародна науково-практична конференція “Людина і космос”. Збірник тез. Дніпро, НЦАОМУ, 2023. С.263.

Пирлик Р.В., Давидюк А.В., Калініна Н.Є. Технологія модифікування алюмінієвих сплавів порошковим модифікатором. ХХIV Міжнародна науково-практична конференція “Людина і космос”. Збірник тез. Дніпро, НЦАОМУ, 2022. С.165.

Давидюк А.В., Калініна Н.Є., Глушкова Д.Б. Підвищення якості виливків з алюмінієвих сплавів системи Al-Si. ХХVІ Міжнародна науково-практична конференція “Людина і космос”. Збірник тез. Дніпро, НЦАОМУ, 2024. – С.344 – 345. HTTP://DOI.ORG/10.62717/2221-4550-2024-1-164

Давидюк А.В. Вибір нанодисперсного модифікатора ливарних алюмінієвих сплавів. Виклики та проблеми сучасної науки». [Електронний ресурс]. 2023. – Т. 1. – С.242 – 246. DOI: https://doi.org/10.15421/cims.1

Files

Similar theses