Структура и механические свойства промышленных алюминиевых сплавов 1560 и 5083 системы Al-Mg-Mn после интенсивной пластической деформации

• Автор: Мурашкин, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 150 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ЕЕ Методы получения нано- и субмикрокристаллической

структуры в металлах и сплавах

Е2. Особенности строения и термическая стабильность нано- и субмикрокристаллических материалов полученных интенсивной пластической деформацией
1.3. Влияние структуры на характеристики прочности и пластичности алюминиевых сплавов при статическом нагружении при комнатной температуре

1.4. Влияние структуры на трещиностойкость алюминиевых сплавов

при статическом наружении при комнатной температуре

1.5. Постановка частных задач исследования 5

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор сплавов и их характеристики
2.2. Методы эксперимента
2.2.1. Методы получения субмикрокристаллической структуры
2.2.2. Методы исследования структуры
2.2.2.1. Металлографический анализ 5
2.2.22. Электронно-микроскопический анализ
2.2.2.3. Рентгеноструктурный анализ
2.2.3.Методы определения механических свойств
2.2.3.1. Определение твердости
2.2.3.2. Определение характеристик прочности и пластичности
при статическом нагружении
2.2.3.3. Определение характеристик трещиностойкости при статическом нагружении
2.2.3.4. Определение зависимости плотности микротрещин от локальной степени деформации

2.2.3.5. Определение размера зоны пластической деформации
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА СПЛАВОВ ПОСЛЕ ИПД И ОТЖИГА
3.1. Структура прутковых заготовок сплава 1560 после
РКУ прессования и отжига
3.2. Структура плит из сплавов 1560 и 5083 после РКУ
прессования и отжига
3.3. Период кристаллической решетки и фазовый состав сплавов
1560 и 5083 после РКУ прессования и отжига
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ И
РАЗРУШЕНИЯ СПЛАВОВ ПОСЛЕ ИПД И ОТЖИГА
4.1. Механические свойства сплава 1560 при комнатной температуре
4.1.1. Твердость сплава
4.1.2. Деформационное поведение, прочность и пластичность
сплава при растяжении
4.1.3. Трещиностойкость сплава при изгибе
4.1.4. Особенности разрушения сплава с субмикро- и микрокристаллической структурой
4.2. Механические свойства сплава 5083 при комнатной температуре
4.2.1. Прочность и пластичность сплава при растяжении
4.2.2. Трещиностойкость сплава при изгибе 121 ГЛАВА 5. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВА 1560 ПОСЛЕ ИПД И
ПРОКАТКИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Важной научной проблемой, решаемой современным материаловедением, является разработка новых методов улучшения комплекса механических свойств традиционных металлических материалов. Одним из перспективных подходов ее решения является деформационно-термическая обработка промышленных полуфабрикатов, включающая интенсивную пластическую деформацию (ИПД). К наиболее эффективным способам ИПД относится равноканальное угловое (РКУ) прессование, заключающееся в деформации массивных заготовок сдвигом в зоне пересечения каналов равного сечения, и позволяющее измельчать их зерна до субмикрокристаллических (СМК) размеров (от 1 до 0,1 мкм).
Формирование СМК структуры РКУ прессованием в различных металлах и сплавах, в том числе на основе алюминия, судя по результатам ряда работ, приводит к значительному повышению характеристик их статической прочности при комнатной температуре. Некоторые исследования обнаружили также одновременное улучшение и других параметров конструкционной прочности. Однако зачастую к таким заключениям приходили при сравнении свойств ИПД и разупрочненных материалов, не подвергнутых серийным методам деформационно-термического упрочнения.
Положительное влияние ИПД на свойства металлических материалов обычно связывают с двумя особенностями их строения: сильным
диспергированием зерен, и формированием неравновесного состояния границ и тела зерен вследствие больших остаточных микронапряжений кристаллической решетки. Такой подход правомочен лишь для чистых металлов и твердых растворов. В многофазных же системах, к которым относится большинство промышленных сплавов, в том числе термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, анализ влияния ИПД на свойства должен также учитывать изменения легированности их твердого раствора, объема и распределения вторых фаз, кристаллографической текстуры. Влияние этих факторов на формирование свойств сплавов может оказаться доминирующим и нивелировать эффект от измельчения зерен и неравновесности структуры их тела и границ.

твердого раствора, заготовки деформируют при комнатной или близкой к ней температуре. В этом случае материал упрочняется последовательно: сначала за счет деформационного упрочнения от ИПД, а затем дисперсионного твердения при естественном [30, 31] или искусственном пост-деформационном старении [31]. Под деформационным упрочнением подразумеваются эффекты упрочнения от измельчения зерна, неравновесности структуры зерен и границ, и возможного увеличения легированности твердого раствора.
Деформацию закаленного сплава можно выполнять также при температурно-скоростных условиях, приводящих к динамическому фазовому или зонному старению [210]. В этом случае свойства в результате всей обработки будут в огромной степени определяться уровнем распада твердого раствора и размерами продуктов распада к окончанию ИПД. В ряде случаев такое выполнение ИПД может быть целесообразным и выгодным с точки зрения исключения из цикла обработки пост-деформационного искусственного старения, как в [211]. Однако такая обработка довольно сложна в управлении процессами структурообразования, и для получения заданного комплекса свойств должна иметь строгую регламентацию выполнения всех операций, в том числе всех нагревов и циклов углового прессования.
К настоящему времени, обработку термоупрочняемых сплавов на субмикронное зерно, включающую ИПД закаленного материала, реализовали только на микроскопических образцах толщиной 0,1-0,2 мм с использованием деформации кручения под давлением [28-31, 48]. Деформация же заготовок сечением даже несколько миллиметров другими известными методами, в том числе РКУ прессованием, для большинства сплавов, особенно средней и высокой прочности, приводит к их разрушению при степенях, не обеспечивающих формирование СМК структуры. Поэтому в большинстве работ РКУ прессование термически упрочняемых сплавов проводили в незакаленном состоянии. Зачастую сплавы деформировали в «загадочном» состоянии поставки или отжига [57, 204, 205, 211]. Загадочность обусловлена бедностью описания способа получения и параметров исходной структуры заготовок. Ее характеристика в лучшем случае ограничивалась средним