Формирование ультрамелкозернистой структуры и механические свойства алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Sc

• Автор: Автократова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Природа и свойства А1-М§-Бс сплавов

1.2 Методы интенсивной пластической деформации для формирования

ультрамелкозернистой структуры в металлах и сплавах

1.3 Формирование зеренной структуры в процессе РКУ прессования

1.3.1 Эволюция структуры при РКУ прессовании

1.3.2 Факторы, оказывающие влияние на формирование структуры при РКУ прессовании

1.4 Влияние мелкозернистой структуры на механические свойства металлов и сплавов

1.4.1 Механические свойства при комнатной температуре

1.4.2 Механические свойства при повышенных температурах: сверхпластичность

1.5 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Выбор материалов и их химический состав
2.2 Методы эксперимента
2.2.1 Методы получения ультрамелкозернистой структуры в сплавах 1570 и
1570С
2.2.2 Методы получения тонких листов из сплавов 1570 и 1570С
2.2.3 Механические испытания
2.2.3.1 Испытания на растяжение
2.2.3.2 Определение микротвердости
2.2.3.3 Испытания на циклическую трещиностойкость
2.2.3.4 Испытания на формуемость в условиях сверхпластичности
2.2.4 Методы исследования структуры
2.2.4.1 Металлографический анализ
2.2.4.2 Электронно-микроскопический анализ
ГЛАВА 3 ФОРМИРОВАНИЕ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ В
МАССИВНЫХ ЗАГОТОВКАХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Mg.Sc
3.1 Формирование новых зерен в сплаве 1570 при температурах РКУ прессования 0,5-0,8 Тпл

3.1.1 Микроструктуры, формирующиеся в сплаве 1570 при температурах
~ 0,5-0,8 Тщ, после больших степеней деформации
3.1.2 Эволюция микроструктуры сплава 1570 в процессе РКУ прессования при температурах 250 и 450°С
3.1.3 Эволюция микроструктуры сплава 1570 в процессе РКУ прессования при температуре 300°С (~0,6ТПЛ)
3.1.4 Механизмы формирования новых зерен в сплаве 1570 при температурах РКУ прессования 0,5-0,8 Тпл
3.1.5 Факторы, обусловливающие развитие статической рекристаллизации в процессе РКУ прессования при температуре 300°С
3.1.6 Выбор режима РКУ прессования для сплава 1570
3.2 Формирование зеренной структуры в сплаве 1570С в процессе
РКУ прессования
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕССОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
ИЗ А1^-Бс СПЛАВОВ С УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРОЙ
4.1 Влияние ульрамелкозернистой структуры на механические свойства сплава 1570 при комнатной температуре
4.2 Механические свойства сплава 1570С в условиях статического и циклического деформирования при комнатной температуре
4.3 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ПОЛУЧЕНИЕ СВЕРХПЛАСТИЧНЫХ ЛИСТОВ ИЗ А1-Мё-8с СПЛАВОВ
И ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
5.1 Получение тонких листов из сплава 1570
5.1.1 Холодная прокатка
5.1.2 Изотермическая прокатка
5.2 Механические свойства листов из сплава 1570 при комнатной температуре
5.3 Механические свойства листов из сплава 1570 при повышенных температурах: сверхпластичность
5.4 Получение листов из сплава 1570С и их свойства
5.5 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Несмотря на постоянное увеличение доли композиционных материалов и титановых сплавов в конструкциях планеров и двигателей самолетов, основным конструкционным материалом в самолетостроении остаются алюминиевые сплавы. Поэтому повышение их прочности, технологичности и надежности является важной и актуальной задачей.
В настоящее время фюзеляж самолета представляет собой клепаную конструкцию, выполненную, в основном, из дуралюминов Д16ч, 1163 и АА2524. Однако данные сплавы обладают низкой коррозионной стойкостью, а из-за применения упрочняющей термообработки приходится решать вопросы устранения коробления и обеспечения размеров изделия из них. Отрицательным фактором также является плохая свариваемость дуралюминов, препятствующая изготовлению сварных конструкций. В этой связи одним из перспективных направлений современного самолетостроения является разработка технологических процессов изготовления сложных сварных конструкций повышенной прочности из новых алюминиевых сплавов. Замена клепаных конструкций фюзеляжей на более легкие сварные позволит получить выигрыш в весе ~ 20 - 30 %. Очевидно, что такая замена возможна лишь при наличии коррозионно-стойких свариваемых сплавов, не уступающих дуралюминам по характеристикам прочности и надежности. К ним в полной мере относятся термически неупрочняемые А1-М§-8с сплавы с содержанием ]У^>5%, которые условно могут быть отнесены к категории высокопрочных. Однако применение указанных сплавов в промышленности ограничивается в основном двумя причинами:
1 Низкой технологичностью при холодной штамповке, что связано с высоким пределом текучести и низким ресурсом пластичности сплавов;
2 Пониженной трещиностойкостью этих сплавов в предполагаемых условиях эксплуатации изделий.
Возможным решением этих вопросов может быть формирование в сплавах ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры (размер зерен меньше 10 мкм) методом интенсивной пластической деформации (ИПД), а также модификация их химического состава. Эти направления могут обеспечить повышение технологической пластичности сплавов и использование в формообразующих операциях эффекта высокоскоростной сверхпластичности (ВССП).
На момент постановки работы сведений об особенностях и механизмах измельчения зеренной структуры в труднодеформируемых и высоколегированных алюминиевых

в продольном и от 30 до 100 мкм в поперечном направлениях. Объемная доля мелких зерен размером около 4 мкм составляет 0,35. Внутри исходных зерен наблюдается развитая субструктура, а также два типа дисперсных фаз (рис. 3.1 (б), (в)): когерентные Al3Sc дисперсоиды размером от 10 до 20 нм и некогерентные А1бМп частицы размером 200 нм [165].
Рисунок 3.1 - Типичные микроструктуры горячедеформированного сплава 1570
Используя наиболее простой маршрут РКУ прессования А, когда деформация осуществляется без изменения ориентации заготовки относительно оси прессования, прутки сплава 1570 деформировали до истинной степени деформации є~13,8 (12 проходов) в интервале температур 150-450°С.
При температуре 150°С заготовки разрушались уже после 4 проходов РКУ прессования (е~4,6) в результате развития интенсивной локализации деформации и образования трещин вдоль направления сдвига. При температурах > 200°С пластичность сплава становилась достаточной для деформирования заготовок до є—13,8.