Исследование и оптимизация режимов термической обработки слитков сплавов системы Al-Mg-Si

• Автор: Брянцев, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Прессование алюминиевых сплавов

1.2 Технологическая схема производства прессованных изделий

1.3. Ограничение скорости прессования

1.4 Формирование литой структуры в сплавах 6ХХХ серии

1.4.1 Диаграмма состояния А1

1.4.2 Диаграмма состояния А1МБ1Рс

1.4.3 Неравновесная кристаллизация в системе А1Б1Ре 1.4.4. Влияние других легирующих элементов на фазовый состав 6ХХХ сплавов в литом состоянии

1.5 Изменение микроструктуры слитков в процессе гомогенизационного отжига

1.5.1. Влияние режима гомогенизационного отжига на трансформацию железистых фаз

1.5.2. Влияние состава сплава на трансформацию железистых фаз

1.5.3. Влияние режимов гомогенизационного отжига на чувствительность сплавов к последующему охлаждению
1.6 Влияние различных параметров на прессуемость слитков
1.6.1 Влияние состава сплава
1.6.2 Влияние скорости охлаждения после гомогенизации
1.6.3 Влияние температуры нагрева под прессование
Выводы по разделу 1
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Исследуемые материалы
2.2. Термическая обработка
2.3. Дифференциальный термический анализ
2.4. Дилатометрический анализ
2.5. Структурные исследования
2.6. Количественная оценка трансформации железистых фаз
2.7. Построение термокинетических кривых распада алюминиевого твердого раствора
2.7.1. Метод твердости 3
2.7.2. Метод удельного электросопротивления
2.8. Испытания на сжатие
2.9. Пластометрическис испытания
2 Определение механических свойств прессованных профилей
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ СЛИТКОВ МАЛОЛЕГИРОВАННЫХ СПЛАВОВ ТИПА АД
3.1. Определение оптимального режима гомогенизационного отжига
3.1.1. Исследование кинетики растворения неравновесной фазы МБ эвтектического происхождения при гомогенизации слитков
3.1.2. Исследование трансформации железистых фаз в процессе гомогенизационного отжига
3.1.2.1. Количественная оценка степени трансформации железистых фаз в процессе гомогенизационного отжига
3.1.2.2 Исследование универсальности предложенного режима
гомогенизационного отжига для сплавов типа АД
3.1.2.3. Исследование трансформации железистых фаз при малых временах
выдержки при гомогенизационном отжиге
3.2. Исследование процессов распада алюминиевого твердого раствора при охлаждении с температуры гомогенизации
3.2.1. Построение термокинегических диаграмм распада твердого раствора
3.2.2. Исследование микроструктуры слитков сплава тина АДЗI после охлаждения с температуры гомогенизации
3.3 Исследование влияния скорости охлаждения после гомогенизации на
деформируемость слитков сплава типа АДЗ
Выводы по разделу 3
4. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕН 1ЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
4.1. Промышленные эксперименты по опробованию режима гомогенизационного отжига
4.2. Опытнопромышленное прессование слитков после термической обработки по разным режимам
Выводы по разделу 4
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК МАРГАНЦА, МЕДИ И ХРОМА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЛИТКОВ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ А1i
5.1. Исследование режимов гомогенизационного отжига сплавов с добавками
марганца, меди и хрома
5.2. Исследование влияния добавок марганца, меди и хрома на процесс распада твердого раствора при охлаждении с температуры гомогенизации
5.3. Исследование влияния скорости охлаждения на параметры деформируемости 3 слитков
Выводы по разделу 5
6. РАЗРАБОТКА НОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ
СЛИТКОВ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ А1Б1 К ПРЕССОВАНИЮ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Целью работы является оптимизация режимов термической обработки слитков малолегированных сплавов на основе А, в том числе с добавками Мп, Си и Сг, то есть определение температуры, времени выдержки при гомогенизационном отжиге и оптимальной скорости охлаждения после гомогенизации для обеспечения необходимой микроструктуры при минимальной продолжительности цикла, минимального усилия прессования и гарантированного достижения максимальных прочностных свойств прессованных полуфабрикатов. Исследовать кинетику растворения фазы М эвтектического происхождения и процессы трансформации железистых фаз, протекающие в ходе гомогенизационного отжига слитков, а также влияние на них состава сплава. Изучить процесс распада алюминиевого твердого раствора при охлаждении слитков с температуры гомогенизации и его влияние на показатели прессуемости слитков. Предложить технологию подготовки слитков к прессованию, обеспечивающую минимальную продолжительность технологического цикла и гарантирующую получение качественного готового продукта. Установлено, что время растворения фазы 2i любого происхождения составляет несколько минут. Установлена зависимость изменения морфологии железистых фаз от температуры и времени гомогенизационного отжига. Показано, что повышение температуры гомогенизации до 0 С значительно ускоряет процессы фрагментации и сфероидизации железосодержащих частиц. Построены термокинетические диаграммы распада А1 в сплавах А1МдРе, А1К8ьМпРе, А1КМпСиРе и АУМпСиСгРе, содержащих по 0,5 и , 0,2Ре, 0,3Мп, 0,3Си, и 0,3Сг при непрерывном охлаждении с температуры изотермической выдержки со скоростями Сч. Установлено, что у слитков алюминиевых сплавов на основе системы А1М, имеющих химический состав в диапазоне 0,,,,6i,0,3Си,3СгЧ,2Ре, солидус составляет С, что позволяет повысить температуру гомогенизации до С и сократить время отжига до мин. Ускоренный режим гомогенизации успешно прошел промышленное опробование на Саяногорском алюминиевом заводе и на заводе РусАлюмСтрой компании РУСАЛ. Показано отсутствие необходимости в жесткой регламентации скорости охлаждения после гомогенизации слитков промышленных сплавов АД, , , , и А. Предложена к промышленному опробованию новая технологическая схема подготовки слитков малолегированных сплавов системы А1, в которой гомогенизационный отжиг слитков совмещен со скоростным нагревом под прессование. Прессование алюминиевых сплавов является относительно дешевым методом производства изделий сложной формы и большой длины. Применимость процесса прессования к большинству сплавов и большое разнообразие получаемых изделий привело к широкому использованию прессованных алюминиевых изделий. Прессованные алюминиевые изделия используются в таких областях как строительство оконные и дверные рамы, кровельные материалы, перегородки, судостроение, мебельное производство и транспортное машиностроение аэрокосмическая отрасль, железнодорожная и автомобильная промышленность. Па рис. Западной Европе в году приблизительно 8 млн тонн по различным типам продукции 1. Можно заметить, что почти треть потребления приходится на прессованные изделия. Распределение по сплавам, применяемым для прессования, показано на рис. I. США 1ХХХ сплавы на основе системы i, 2ХХХ , ЗХХХ , 5ХХХ I, 6ХХХ i, 7ХХХ . Преобладающим типом сплавов являются сплавы 6ХХХ серии, т. Более чем от всего объема прессования приходится на сплавы этой системы. При этом почти приходится на малолегированные сплавы типа и . Причиной такой популярности этих сплавов является прекрасная комбинация таких свойств, как достаточно высокая прочность, высокая коррозионная стойкость, возможность нанесения декоративных и защитных покрытий методами анодирования и лакирования. При этом скорость прессования сплавов 6ХХХ серии может достигать ммин, что на порядок выше, чем скорости прессования других алюминиевых сплавов 2. Главным рынком сбыта прессованных изделий является строительный сектор, потребляющий примерно всего объема прессованной продукции по данным по Западной Европе в году рис. Однако благодаря малой плотности и свойствам прессованные изделия из алюминиевых сплавов так же широко применяются в транспортном секторе. Большие объемы металла потребляет автомобильная промышленность. Этот сектор динамично развивается, и постоянно наращивает потребление алюминиевых изделий. Рис. I. I. Рис. XXX 4
ЗХХХ
Рис. Потребление прессованной продукции по отраслям. На рис. КМ . Рис. Рис.