Аннотация
Приведены результаты исследований механических и коррозионных свойств листового проката из нового сплава системы Al–Mg–Sc в деформированном и термообработанном состоянии. Актуальность использования и разработки технологий производства из него деталей для автомобиле- и судостроения обоснована задачами глубокой переработки алюминия, решаемыми компанией «РУСАЛ», и подтверждается государственной поддержкой комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого в настоящее время Братским алюминиевым заводом и Сибирским федеральным университетом. В качестве материалов для определения механических и коррозионных свойств использовали листы и рулоны, полученные прокаткой на промышленном реверсивном стане Кварто 2800. Методом испытаний на разрыв исследовали деформированные образцы после прокатки и образцы, полученные по пяти режимам термообработки с варьированием температур нагрева 300, 350 и 380°C и времени выдержки в печи 1 и 3 ч. Результаты исследований на образцах из проката различной толщины показали, что по сравнению с исходным состоянием прочностные характеристики металла после термообработки снижаются в среднем на 12–20%, а пластические (δ) увеличиваются на 50-65%. При этом режимы термообработки 1–3 дают достаточно хорошее соотношение прочностных и пластических свойств. Уровень этих свойств сопоставим со свойствами сплава 01570. Отмечено, что тенденция снижения прочностных свойств и роста пластических с увеличением температуры термообработки наблюдается и для образцов проката, полученного различными способами холодной прокатки (карточным и рулонным). При этом прочностные показатели при одинаковой толщине листа несколько выше при карточной прокатке по сравнению с рулонной. Результаты коррозионных испытаний листов различной толщины показали, что исследованные режимы термообработки практически не влияют на стойкость сплава к межкристаллитной коррозии.
Ключевые слова
Алюминиевые сплавы, магналии, скандий, горячая прокатка, термообработка, механические свойства.
1. Gorbunov Yu.A. The role and prospects of rare earth metals in the development of physical and mechanical characteristics and applications of deformable aluminum alloys. Zhurnal Sibirskogo federalnogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii [Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies], 2015, vol. 8, no.5, pp. 636–645. (In Russ.)
2. Gorbunov Yu.A. Application of products from aluminum alloys in manufacturing and repairing land and water transport in the Russian Federation. Tekhnologiya legkikh splavov [Technology of light alloys], 2015, no. 1, pp. 87–92. (In Russ.)
3. Bronz A.V., Efremov V.I., Plotnikov A.D., Chernyavskiy A.G. Alloy 1570С – material for pressurized structures of advanced reusable vehicles of RSC Energia. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii [Space engineering and technology], 2014, no. 4, pp. 62–67. (In Russ.)
4. Filatov Yu.A., Plotnikov A.D. Structure and properties of deformed semi-finished products from aluminum alloy 01570C of the Al-Mg-Sc system for the RSC Energia product. Tekhnologiya legkikh splavov [Technology of light alloys], 2011, no. 2, pp. 15–26. (In Russ.)
5. Belov N.A. A phase composition of industrial and advanced aluminum alloys. Moscow: MISiS, 2010, 511 p. (In Russ.)
6. Zhemchuzhnikova D. A., Mogucheva А., Kaibyshev R. Mechanical properties and fracture behavior of an Al-Mg-Sc-Zr alloy at ambient and subzero temperatures. Materials Science & Engineering A, 2013, vol. 565, pp. 132–141.
7. Zhemchuzhnikova D., Kaibyshev R. Effect of rolling on mechanical properties and fatigue behavior of an Al-Mg-Sc-Zr alloy. Materials Science Forum, 2014, vols. 794-796, pp. 331–336.
8. Zhemchuzhnikova D. Kaibyshev R. Effect of grain size on cryogenic mechanical properties of an Al-Mg-Sc alloy. Advanced Materials Research, 2014, vol. 922, pp. 862–867.
9. Malopheyev S., Kulitskiy V., Kaibyshev R. Deformation structures and strengthening mechanisms in an Al-Mg-Sc-Zr alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2017, vol. 698, pp. 957–966.
10. W. Kang, H.Y. Li, S.X. Zhao, Y. Han, C.L. Yang, G. Ma. Effects of homogenization treatments on the microstructure evolution, microhardness and electrical conductivity of dilute Al-Sc-Zr-Er alloys. Journal of Alloys and Compounds, 2017, vol. 704, pp. 683–692.
11. Anthony De Luca, David C. Dunand, David N. Seidman. Mechanical properties and optimization of the aging of a dilute Al-Sc-Er-Zr-Si alloy with a high Zr/Sc ratio. Acta Materialia, 2016, vol. 119, pp. 35–42.
12. Pedro Henrique R. Pereira, Ying Chun Wang, Yi Huang, Terence G. Langdon. Influence of grain size on the flow properties of an Al-Mg-Sc alloy over seven orders of magnitude of strain rate. Materials Science & Engineering, 2017, vol. 685, pp. 367–376.
13. S. Mondol, T. Alamb, R. Banerjee, S. Kumar, K. Chattopadhyay. Development of a high temperature high strength Al alloy by addition of small amounts of Sc and Mg to 2219 alloy. Materials Science & Engineering, 2017, vol. 687, pp. 221–231.
14. M. Li, Q. Pan, Y. Shi, X. Sun, H. Xiang. High strain rate superplasticity in an Al–Mg–Sc–Zr alloy processed via simple rolling. Materials Science & Engineering, 2017, vol. 687, pp. 298–305.
15. Buranova Yu., Kulitskiy V., Peterlechner M., Mogucheva A., Kaibyshev R., Divinski S.V., Wilde G. Al3(Sc, Zr)-based precipitates in Al-Mg alloy: Effect of severe deformation. Acta Materialia, 2017, vol. 124, pp. 210–224.
16. Baranov V.N., Sidelnikov S.B., Bezrukikh A.I., Zenkin E.Yu. Research of rolling regimes and mechanical properties of cold-rolled, annealed and welded semi-finished products from experimental alloys of Al–Mg system, economically alloyed by scandium. Tsvetnye Metally [Non-ferrous metals], 2017, no. 9, рр. 91–96. (In Russ.)
17. Baranov V.N., Sidelnikov S.B., Zenkin E.Yu., Bezrukikh A.I., Sokolov R.E., Konstantinov I.L., Voroshilov D.S., Belokonova I.N., Yakivyuk O.V. Research on mechanical properties of semi-finished products from an aluminum-scandium alloy. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. [Proceedings of Tula State University. Technical Sciences.], no. 11, part 1. Tula: TulGU, 2017, pp. 147–153. (In Russ.)
18. Vladimir Baranov, Sergey Sidelnikov, Evgeny Zenkin, Viktor Frolov, Denis Voroshilov, Olga Yakivyuk, Igor Konstantinov, Ruslan Sokolov, Irina Belokonova. Study of strength properties of semi-finished products from economically alloyed high-strength aluminium-scandium alloys for application in automobile transport and shipbuilding. Open Engineering, no. 8, 2018, pp. 69–76.
19. Vladimir Baranov, Sergey Sidelnikov, Evgeniy Zenkin, Olga Yakivyuk. Physical modeling technological regimes of production deformed semi-finished products from experimental aluminium alloys alloyed by scandium. Materials Science Forum, 2018, pp. 54–62.
20. Baranov V.N., Sidelnikov S.B., Zenkin E.Yu., Voroshilov D.S. Developing modes to produce deformed semi-finished products from experimental scandium-containing aluminum alloy and studying their mechanical properties. Tsvetnaya metallurgiya. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy [Nonferrous metallurgy. Universities’ proceedings], 2018, no. 2, pp. 43–49. (In Russ.)