ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 66-932.2
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-62-77
Аннотация
В работе представлены результаты силовых параметров при получении прутков и проволоки диаметром 2 мм из них и механических и электрофизических свойств полученных полуфабрикатов из сплава системы Al-РЗМ с содержанием редкоземельных металлов в количестве 1%. Проволока получена в результате реализации технологии методами совмещенной прокатки-прессования (СПП), совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛиПП) и волочения. Приведены результаты экспериментальных исследований процесса получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из экспериментального сплава на лабораторной установке СПП (СЛиПП)-200. Получены данные по временному сопротивлению разрыву при растяжении и относительному удлинению горячепрессованных прутков диаметром 5 и 9 мм, а также проволоки диаметром 2 мм, полученной из этих прутков после реализации процессов СПП и СЛиПП. Установлено, что предложенные режимы обработки позволяют получать методом комбинированной прокатки-прессования прутки диаметром 9 и 5 мм из заготовок размерами 14×14 мм (для процесса СПП), а также получать прутки из расплава, кристаллизующегося в валках и исключая передел в виде получения твердой заготовки (для метода СЛиПП). Усилия на валках не превышают 323 кН для процесса СПП и 279 кН для процесса СЛиПП. Усилия на матрице не превышают 206 кН для процесса СПП и 171 кН для процесса СЛиПП. Пластичность полученных прутков диаметром 5 и 9 мм после методов СПП и СЛиПП была достаточной для последующего волочения проволоки диаметром 2 мм без единого промежуточного отжига (значения относительного удлинения варьировались от 17 до 35% в зависимости от режима получения).
Ключевые слова
алюминиевые сплавы, редкоземельные металлы, проволока, механические свойства, литье, совмещенное литье и прокатка-прессование, совмещенная прокатка-прессование, волочение, силовые параметры
Для цитирования
Изучение режимов получения проволоки из сплава Al-РЗМ с применением совмещенных методов обработки и последующего волочения / Ворошилов Д.С., Лебедева О.С., Беспалова Д.Д., Дурнопьянова А.С., Бернгардт В.А., Ворошилова М.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №3. С. 62-77. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-3-62-77
1. Czerwinski F. Cerium in aluminum alloys. Journal of Materials Science, 2020, vol. 55, no. 1, pp. 24-72. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03892-z
2. Tukker A. Rare earth elements supply restrictions: Market failures, not scarcity, hamper their current use in high-tech applications. Environ. Sci. Technol, 2014, no. 48, pp. 9973-9974. https://pubs.acs.org/doi/ 10.1021/es503548f
3. Мировой рынок алюминия: тенденции развития, перспективы и ключевые проблемы / Чернавина Д.А, Чернавин Е.А., Фаллер А.В. и др. // Молодой ученый. 2018. №17. С. 206-210. https://moluch.ru/ archive/203/49838/
4. Белый Д.И. Алюминиевые сплавы для токопроводящих жил кабельных изделий // Кабели и Провода. 2012. №1. С. 8-15.
5. Czerwinski F., Amirkhiz B.S. On the Al-Al11Ce3 eutectic transformation in aluminum-cerium binary alloys. Materials, 2020, vol. 13, no. 20, p. 4549. https://doi.org/10.3390/ma13204549
6. Czerwinski F. Critical Assessment 36: Assessing differences between the use of cerium and scandium in aluminium alloying. Materials Science and Technology (United Kingdom), 2020, vol. 36, no. 3, pp. 255-263. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/ 02670836.2019.1702775
7. Belov N.A., Korotkova N.O., Akopyan T.K., Timofeev V.N. Structure and Properties of Al-0.6%Zr-0.4%Fe-0.4%Si (wt.%) Wire Alloy Manufactured by Electromagnetic Casting. 2020, vol. 72, no. 4, pp. 1561-1570. https://doi.org/10.1007/ s11837-019-03875-0
8. Liao H., Liu Y., Lü C., Wang Q. Mechanisms for Ce-induced remarkable improvement of conductivity in Al alloys. Journal of Materials Research, 2017, vol. 32, no. 3, pp. 566-574. https://www.cambridge.org/ core/journals/journal-of-materials-research/article/ abs/mechanisms-for-ceinduced-remarkable-improvement-of-conductivity-in-al-alloys/ 9DD686C179F53B383C0A1E17B2527FB4#
9. Shi Z.M., Gao K., Shi Y.T., Wang Y. Microstructure and mechanical properties of rare-earth-modified Al-1Fe binary alloys. Materials Science and Engineering: A, 2017, no. 632, pp. 62-71. https://www.sciencedirect.com/ science/article/abs/pii/S0921509315001963
10. Zhang Meng, Wang Haoyu, Han Wei, Zhang Milin, Li Yunna, Wang Yanli, Xue Yun, Ma Fuqiu, Zhang Xingmei. Electrochemical extraction of cerium and formation of Al-Ce alloy from CeO2 assisted by AlCl3 in LiCl-KCl melts. Sci China Chem, 2014, vol. 57, no. 11, pp. 1477-1482. https://link.springer.com/ article/10.1007%2Fs11426-014-5214-8
11. Mogucheva A., Zyabkin D., Kaibyshev R. Effect of the thermomechanical processing on microstructure and properties of an Al-Ce alloy. Materials Science Forum, 2012, no. 706-709, pp. 361-366. https://doi.org/ 10.4028/www.scientific.net/MSF.706-709.361
12. Belov N.A., Alabin A.N., Teleuova A.R. Comparative analysis of alloying additives as applied to the production of heat-resistant aluminum-base wires. Metal Science and Heat Treatment, 2012, vol. 53, no. 9-10, pp. 455-459. https://link.springer.com/article/10.1007/ s11041-012-9415-5
13. Zhang Yu., Wei F., Mao J., Niu G. The difference of La and Ce as additives of electrical conductivity aluminum alloys. Materials Characterization, 2019, no. 158, p. 109963. https://www.sciencedirect.com/ science/article/abs/pii/S1044580319312847?via%3Dihub
14. Zhu R., Su Y., Qin X., Hu N., Lu L. Effect of rare earth elements on the microstructure and properties of a die-cast aluminum alloy. Materialpruefung / Materials Testing, 2019, vol. 61, no. 2, pp. 159-163. https://doi.org/10.3139/120.111299
15. He Ya., Liu J., Qiu Sh., Deng Zh., Zhang J., Shen Ya. Microstructure evolution and mechanical properties of Al-La alloys with varying La contents. Mater. Sci. Eng. A, 2017, no. 701, pp. 134-142. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509317307876
16. Yang Q., Bu F.Q., Meng F.C., Qiu X., Zhang D.P., Zheng T., Liu X.J., Meng J. The improved effects by the combinative addition of lanthanum and samarium on the microstructures and the tensile properties of high-pressure die-cast Mg-4Al-based alloy. Mater. Sci. Eng. A, 2015, no. 628, pp. 319-326. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509315000660
17. Jiang W., Fan Z., Dai Y., Li C. Effects of rare earth elements addition on microstructures, tensile properties and fractography of A357 alloy. Mater. Sci. Eng. A, 2014, no. 597, pp. 237-244. https://www.sciencedirect.com/ science/article/abs/pii/ S0921509314000264
18. Huang X., Yan H. Effect of trace La addition on the microstructure and mechanical property of as-cast ADC12 Al-Alloy. J. Wuhan Univ. Technol.-Materials Sci. Ed., 2013, no. 28, pp. 202-205.
19. Ye W, Yan X., Zhang X., Liu E., Liu C., Di C., Miao Y. Effects of Trace Cerium on As-cast Microstructure and Electrical Conductivity of Industrial Pure Aluminum. Tezhong Zhuzao Ji Youse Hejin / Special Casting and Nonferrous Alloys, 2019, vol. 39, no. 10, pp. 1149-1151. DOI: 10.15980/j.tzzz.2019.10.027
20. Sidelnikov S.B., Galiev R.I., Bersenev A.S., Voroshilov D.S. Application and Research Twin Roll Casting-Extruding Process for Production Longish Deformed Semi-Finished Products from Aluminum Alloys. Materials Science Forum, 2018, no. 918, pp. 13-20. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.918.13
21. Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Загиров Н.Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография. М.: МАКС Пресс, 2005. 344 с.
22. Sidelnikov S.B., Voroshilov D.S., Motkov M.M., Timofeev V.N., Konstantinov I.L., Dovzhenko N.N., Lopatina E.S., Bespalov V.M., Sokolov R.E., Mansurov Yu.N., Voroshilova M.V. Investigation structure and properties of wire from the alloy of Al-REM system obtained with the application of casting in the electromagnetic mold, combined rolling-extruding, and drawing, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, no. 114, pp. 2633-2649. https://doi.org/10.1007/s00170-021-07054-x
23. Sidelnikov S., Voroshilov D., Motkov M., Bespalov V., Voroshilova M. Experimental and analytical assessment of the power parameters of the combined rolling-extruding process using a round billet from alloy 01417 obtained using an electromagnetic mold. Key Engineering Materials, 2021, no. 887, pp. 300-305. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.887.300
24. Sidelnikov S., Voroshilov D., Motkov M., Voroshilova M., Bespalov V. Development of Combined Machining Modes, Investigation of Mechanical Properties and Structure of Deformed Semi-Finished Products from Alloy 01417. Materials Science Forum, 2020, no. 992, pp. 498-503. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/MSF.992.498
25. Sidelnikov S., Sokolov R., Voroshilov D., Motkov M., Bespalov V., Voroshilova M., Sokolova S., Rudnitskiy E., Lebedeva O., Borisyuk V. Modeling the Process of Obtaining Bars from Aluminum Alloy 01417 by Combined Rolling-Extruding Method with Application of the Deform-3D Complex. Key Engineering Materials, 2020, no. 861, pp. 540-546. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/KEM.861.540
26. Разработка и исследование технологии получения проволоки из сплава Al-РЗМ с применением совмещенной обработки / Сидельников С.Б., Ворошилов Д.С., Первухин М.В. и др. // Цветные металлы. 2019. №9. С. 63-68. https://www.rudmet.ru/ journal/1853/article/31547/