Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследования и разработка высокопрочных (sв>500 МПа) экономнолегированных наноструктурируемых алюминиевых сплавов, содержащих более 0,5%Fe

ФИО: Шуркин П.К.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Научный руководитель: профессора, д.т.н. Белова Н.А. в рамках НИР «Разработка технологии производства нового поколения экономнолегированных высокопрочных, наноструктурированных алюминиевых сплавов для применения в виде легких конструкционных изделий, изготовляемых из недорогих полуфабрикатов» (ГК 14.578.21.0039).

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Технологии литейных процессов

Академическая группа: ММЛ-14-1

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, что также положительно сказывается на литейных свойствах, и равномерно распределенным вторичным наночастицам, выделяющимся в процессе старения.

Никалин АЦ6Н0,5Ж годен для получения, как фасонных отливок, так и деформированных полуфабрикатов, и обладающего высокой технологичностью при обработке давлением (в частности при получении тонколистового проката методом холодной прокатки) и литье (в частности, в разовые формы). Такие параметры достигаются при составе сплава, указанном в таблице 1.

Марка Mg, % Zn, % Cu, % Fe, % Ni Zr Al
АЦ6Н0,5Ж 1,7–2,3 5,5–6,5 0,05–0,3 0,3–0,7 0,4–0,7 0,02–0,25 Остальное

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 химический 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 (Т6). 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).

Помимо прочего отливки прошли испытание на ГИП (горячее изостатическое прессование). После ГИП и термообработки по режиму Т6 были получены следующие механические свойства: σв=510–520 МПа, δ=3,5–4%.

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