Исследования и разработка высокопрочных литейных алюминиевых сплавов (σВ > 500 МПа), содержащих более 0,5%Fe

В данной работе исследуются структура, литейные и механические свойства сплавов системы Al-Zn-Mg-Fe-Ni-Cu (никалины). Сплавы этой системы рассматриваются как замена существующим высокопрочным литейным алюминиевым сплавам типа ВАЛ, где содержание железа жестко ограничено, что требует применения дорогостоящих, чистых шихтовых материалов и четкого контроля процесса плавки. Железо в сплавах исследуемой системы является легирующим компонентом и образует эвтектику (Al)+Al9FeNi. Достижение необходимых механических свойств было обеспечено благодаря глобулярным частицам Al9FeNi эвтектического происхождения и равномерно распределенным вторичным выделениям, выделяющимся в процессе старения.

Рисунок 1– Микроструктура сплава АЦ6Н0,5Ж в литом состоянии (СЭМ)

Для исследований был изучен фазовый состав сплава с помощью программы ThermoCalc (TTAL5), исходя из которого был выбран оптимальный состав. Далее был приготовлен сплав следующего состава Al-6,3Zn-2,1Mg-0,2Cu-0,5Fe-0,6Ni (АЦ6Н0,5Ж). Из него были получены лабораторные слитки, прутки, которые подвергались термообработке по режиму Т6: 1) гомогенизирующий отжиг при 440–460°С в течение 3–5 ч, 2) сфероидизирующий отжиг при 530–540°С в течение 3–5 ч, 3) закалка в холодной воде, 4) старение при 115–120°С в течение 3–5 ч + при 155–165°С в течение 3–5 ч. Плоские слитки были подвергнуты горячей и впоследствие холодной прокатке. В процессе работы были вырезаны образцы на микроструктуру, твердость, предел прочности на растяжение. По результатам измерений были получены следующие значения: НV = 187, σВ = 493 МПа, σ0,2 = 420 МПа, δ = 4% (для отливок), σВ = 560 МПа, σ0,2 = 480 МПа, δ = 6% (для листов).

Типичная микроструктура никалина АЦ6Н0,5Ж в литом состоянии представлена на рисунке 1.

Работа выполнена в рамках НИР «Разработка технологии производства нового поколения экономнолегированных высокопрочных, наноструктурированных алюминиевых сплавов сплавов для применения в виде легких конструкционных изделий, изготовляемых из недорогих полуфабрикатов» (ГК 14.578.21.0039).