ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 669:715
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-1-119-127
Аннотация
Проведено исследование влияния режимов гомогенизации на микроструктуру и механические свойства ленты из высокомагниевого алюминиевого сплава 1590-4, экономнолегированного скандием с содержанием циркония, гафния и эрбия. Для этого исследуемый сплав был гомогенизирован по одноступенчатому и двухступенчатому режиму. После гомогенизации обоими способами осуществлялась горячая и холодная прокатка с последующим отжигом. После завершения отжига у образцов исследовались тонкая микроструктура и механические свойства. Структуру и фазовый анализ исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии. Методом одноосного растяжения исследовались механические свойства, а именно временное сопротивление разрыву и условный предел текучести. С помощью просвечивающей микроскопии исследовалась морфология и химический состав наночастиц. Кроме того, для литого состояния проводилась сканирующая микроскопия для исследования морфологии и химического состава крупных интерметаллидных частиц. Выявлено, что образцы после двухступенчатой гомогенизации обладают лучшими механическими свойствами, чем образцы после одноступенчатой гомогенизации, за счет более обильного выпадения мелкодисперсных частиц Al3(ScZrHf). В свою очередь, большее количество частиц, формирующихся после двухступенчатой гомогенизации, способствует более интенсивному взаимодействию с ними дислокаций, вызывая тем самым дополнительное упрочнение. С другой стороны, большее количество частиц Al3(ScZrHf) на этапе заключительного отжига способствует торможению дислокаций и замедляет процессы полигонизации и рекристаллизации, что также ведет к росту прочностных свойств. Эрбий был обнаружен только в виде крупных интерметаллидных частиц, что, по всей видимости, объясняется его очень низкой растворимостью в алюминиевой матрице, поэтому он не участвует в образовании данных наночастиц.
Ключевые слова
алюминиевые сплавы, микролегирование, скандий, гафний, эрбий, горячая и холодная прокатка, механические свойства, микроструктура, просвечивающая микроскопия, наночастицы
Для цитирования
Исследование влияния режима гомогенизации на механические свойства и микроструктуру листа из алюминиевого высокомагниевого сплава с добавками скандия, циркония, гафния и эрбия / Арышенский Е.В., Рагазин А.А., Распосиенко Д.Ю., Коновалов С.В., Арышенский В.Ю., Лапшов М.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №2. С. 119-127. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-2-119-127
1. Alattar A.L., Bazhin V.Y. Development properties of aluminum matrix composites reinforced by particles of boron carbide // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 2021. 1990, no. 1, 012018.
2. Alattar A.L., Nikitina L.N., Bazhin V.Y. Increase in the physicomechanical properties of aluminum alloys reinforced with boron carbide particles // Russian Metallurgy (Metally). 2023, no. 6, pp. 688-694.
3. Sizyakov V., Bazhin V., Vlasov A. Status and prospects for growth of the aluminum industry // Metallurgist. 2010, no. 54, pp. 409-414.
4. Experimental study of the effect of increasing technological plasticity during asymmetric rolling of aluminum alloys / Kozhemyakina A., Pesin A., Pustovoytov D., Nosov L., Baryshnikova A., Lokotunina N., Grachev D. // Superplasticity in Advanced Materials: ICSAM. 2023, no. 32, pp. 309.
5. Effect of tool path strategy and tooltip profile on geometrical feature and surface quality of Al-6061 alloy during deformation machining in bending mode / Gupta A.K., Shahare H., Kumar P., Dubey A.K., Pustovoytov D., Yu H., Pesin A., Tandon P. // Advances in Materials and Processing Technologies. 2023, no. 1, pp. 297-314.
6. Effect of Ca addition on structure, phase composition and hardness of Al–6 %Cu–2 %Mn sheet alloy / Belov N., Akopyan T., Tsydenov K., Sviridova T., Cherkasov S., Kovalev A. // Journal of Alloys and Compounds. 2024, no. 1009, 176955.
7. Comparative analysis of the effect of magnesium and zinc on the structure and mechanical properties of hot-rolled and cold-rolled alloy Al–2% Cu–1.5% Mn sheets / Tsydenov K. A., Belov N.A., Doroshenko V.V., Shcherbakova O.O., Muravyeva T.I. // Metallurgist. 2024, no. 68, pp. 406-417.
8. Strengthening mechanisms in solid solution aluminum alloys / Ryen Ø, Holmedal B., Nijs O., Nes E., Sjölander E., Ekström H.E. // Metallurgical and Materials Transactions A. 2006, no. 6, pp. 1999-2006.
9. Elagin V.I. Alloying of deformable aluminum alloys with transition metals [in Russian]. Moscow: Metallurgy, 1975. 247 p.
10. Rana R. S., Purohit R., Das S. Reviews on the influences of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of aluminum alloys and aluminum alloy composites // International Journal of Scientific and research publications. 2012, no. 6, pp. 1-7.
11. Reznik P. L. Influence of processing parameters on the structure and mechanical properties of ingots and semi-finished aluminum alloys of Al-Mg-Mn-Sc-Zr and Al-Cu-Mg-Si systems: dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences: 05.16. 01 : dis., 2017. 192 p.
12. Reiso O., Westengen H., Auran L., Ardal og Sunndal Verk a.s, Sunndalsora, Aluminium, 1980, pp. 186–188.
13. Røyset J. Effects of Scandium addition in wrought Aluminium alloys. 2002.
14. Alloying aluminum alloys with scandium and zirconium additives / Davydov V. G., Elagin V. I., Zakharov V. V., Rostoval D. // Metal Science and Heat Treatment. 1996, no. 8, pp. 347-352.
15. The formation of Al3 (ScxZryHf1− x− y)-dispersoids in aluminium alloys / Hallem H., Lefebvre W., Forbord B., Danoix F., Marthinsen K. // Materials Science and Engineering: A. 2006, no. 1-2, pp. 154-160.
16. Karnesky R. A., Dunand D. C., Seidman D. N. Evolution of nanoscale precipitates in Al microalloyed with Sc and Er // Acta Materialia. 2009, no. 14, pp. 4022-4031.
17. Свариваемый термически не упрочняемый сплав на основе системы Al-Mg: патент на изобретение RU 2726520 C1, 14.07.2020 / Дриц А.М., Арышенский В.Ю., Арышенский Е.В., Захаров В.В. Заявка № 2019127818 от 03.09.2019.
18. Влияние режимов термической обработки на механические свойства алюминиевых сплавов 1570, 1580 и 1590 / Арышенский Е.В., Арышенский В.Ю., Дриц А.М., Гречников Ф.В., Рагазин А.А. //Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. №. 4. С. 76-87.
19. Грант Российского научного фонда № 22-19-00810. https://rscf.ru/project/22-19-00810/
20. Структура, фазовый состав и свойства лигатуры Al3Er, полученной гидридной технологией и механической обработкой / Соколов С.Д., Каракчиева Н.И., Абзаев Ю.А., Кахидзе Н.И., Жуков И.А., Сачков В.И., Ворожцов А.Б. // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2024. № 34. С. 29–43.