Влияние ультрамелкозернистой структуры на механические свойства алюминиевого сплава 1421

• Автор: Могучева, Анна Алексеевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Природа А1ЫМй сплавов

1.1.1 Термическая обработка А11л1 сплавов.

1.2 Методы получения ультрамелкозернистой структуры в алюминиевых сплавах.

1.3 Механические свойства алюминиевых сплавов с ультрамелкозернистой структурой.

1.3.1 Механические свойства при комнатной температуре

1.3.2 Механические свойства при повышенных температурах сверхпластичность.

1А Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материал исследования
2.2 Методы эксперимента
2.2.1 Методы получения ультрамелкозернистой структуры
2.2.2 Методы получения тонких листов сплава
2.2.3 Механические испытания.
2.2.3.1 Испытания на растяжение
2.2.3.2 Определение микротвердости .
2.2.3.3 Испытания на выносливость
2.2.3.4 Испытания на циклическую трещииостойкость
2.2.4 Методы исследования структуры
2.2.4.1 Металлографический анализ
2.2.4.2 Электронномикроскопический анализ.
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА СПЛАВА ПОСЛЕ РКУП И
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.
3.1 Структура заготовок сплава в состоянии поставки и последующей ТО
3.2 Структура заготовок сплава после 2 проходов РКУТ1 и последующей ТО
3.3 Структура заготовок сплава после 4 проходов РКУП и последующей ТО
3.4 Структура заготовок сплава после 8 проходов РКУП и последующей ТО.
3.5 Выводы по главе.
ГЛАВА 4 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА А11л СПЛАВА,
ПОДВЕРГНУТОГО РКУП.
4.1 Влияние ультрамелкозернистой структуры на механические свойства сплава при комнатной температуре
4.2 Свойства сплава в условиях статического и циклического нагружения
4.3 Выводы по главе.
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ СВЕРХПЛАСТИЧНЫХ ЛИСТОВ ИЗ
А1Ш СПЛАВА И ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
5.1 Получение тонких листов
5.2 Механические свойства листов из сплава при повышенных температурах.
5.3 Механические свойства при комнатной температуре
5.4 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Фазу 5,(АиМ^), располагающуюся по межзеренным границам, не удается полностью растворить при нагреве под закалку, что приводит к интенсивному увеличению, как ее удельного объема, так и размера частиц Бр фазы при старении. В зависимости от числа проходов увеличение времени старения приводит к увеличению объемной доли Эрфазы до -% за счет растворения б"- фазы, что снижает прочностные свойства. Определены оптимальные режимы РКУП, позволяющие получать однородную УМЗ структуру (-1 мкм) в сплаве при относительно небольших степенях деформации. Методом РКУП получена УМЗ структура в массивных заготовках сплава . Установлено, что нагрев до температуры закалки (Т=0°С) не оказывает заметного влияния на деформированную структуру сплава , сформировавшуюся в процессе РКУП. Однако формирование УМЗ структуры в сплаве изменяет кинетику распада пересыщенного твердого раствора. РКУП. С и начальной скорости деформации 1,4x'“ с' с коэффициентом скоростной чувствительности -0,. Такие экстраординарные свойства связаны с высокой стабильностью УМЗ структуры в процессе сверхпластической деформации (СПД). СПД листов с УМЗ структурой. Определены механические свойства полуфабрикатов и листов из сплава с УМЗ структурой. При комнатной температуре прочностные свойства изотропны; величины прочности и пластичности соответствуют стандартным свойствам сплава . Получены значения вязкости разрушения К|с= МПахм'* и циклической прочности а. МПа для сплава с УМЗ структурой. Автор выражает глубокую благодарность к. Белякову А. Н., к. Жеребцову С. В. и к. Автократовой Е. В. за плодотворное обсуждение результатов, а также Тагирову Д. В. за помощь в проведении РКУП. Алюминий и сплавы на его основе обладают комплексом свойств, обеспечивающих им в ряде областей применения важные преимущества перед сталями и другими сплавами. Это обусловлено тем, что каждый процент литья снижает удельный вес алюминиевых сплавов на 3%, повышает модуль упругости на 6% и обеспечивает в сплавах значительный эффект упрочнения после закалки и искусственного старения [1]. Литий растворяется в алюминии в значительных количествах (5,2% макс. Добавка в алюминиевый сплав порядка 5% магния и 2% лития приводит к образованию тройной фазы А1л№^, вызывающей твердорастворное упрочнение. Цирконий к алюминиевым сплавам добавляют в количестве 0,1 - 0,2% как антирекристаллизатор и модификатор, измельчающий зерно. Но уже при этом количестве он может создавать с алюминием когерентную метастабильную фазу А2г со структурой Ы2, Р'-фаза [2]. Добавки циркония незначительно влияют на механические свойства и коррозионную стойкость, а также приводят к измельчению зерна в отливках и повышению температуры рекристаллизации сплавов системы А1-1^. Небольшая добавка скандия к алюминиевым сплавам повышает их прочностные характеристики [3, 4]. Например, при введении 0,3% 5с временное сопротивление разрыву отожженных листов алюминия возрастает от до 0 МПа, сплава А1-1% Mg — от 0 до 0 МПа, сплава А1-5% Mg - от 0 до 0 МПа [3]. Максимальная растворимость скандия в алюминии в твердом состоянии 0,%. В этих сплавах первично кристаллизуются частицы алюминида АЬБс, служащие центрами зарождения зерен твердого алюминиевого раствора [3]. Его добавки существенно влияют на структуру крупных слитков (получение недендритной структуры), горяче- и холоднодеформированных полуфабрикатов (нерекристаллизованная или полигонизованная структура) и дают возможность значительно улучшить свариваемость сплавов и их способность к сверхпластической деформации. Алюминиевые сплавы, легированные скандием и цирконием, обладают хорошей комбинацией прочности пластичности [8, 9]. Рисунок 1. Рассмотрим диаграмму состояния системы А1-1л-1^. В литературе приведены данные по исследованию сплавов системы А1-1л-1У^-8с в области концентраций до 6% и 5% 1л при постоянном содержании скандия 0,2%. Микроструктурные и рентгеновские исследования позволили установить в структуре сплавов этой системы наряду с алюмининиевым твёрдым раствором наличие трёх фаз: АЬБс, А1У, АЬМ^Ы. В исследованной области концентраций элементов не обнаружено новых тройных и четвертных фаз. Все исследованные сплавы соответствуют следующим фазовым областям а + А5с, сх + А8с + АЛЛ, а + А8с + А1Ы + АМ^1, а + А8с + А1^1Л.