Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние содержания скандия на структуру и свойства сплава Al - 4,5 % Zn - 4,5 % Mg - 1 % Cu - 0,12 % Zr

М. Г. Хомутов, А. В. Поздняков, М. В. Главатских

Аннотация


Определено влияние содержания скандия на структуру и свойства сплава Al - 4,5 % Zn - 4,5 % Mg - 1 % Cu - 0,12 % Zr. Проведены микроструктурные исследования с идентификацией фаз с использованием светового микроскопа, а также сканирующего и просвечивающего электронных микроскопов. Определены твердость по Виккерсу и предел текучести при нагреве. Осуществлены термодинамические расчеты фазовой диаграммы и неравновесной кристаллизации по программе Thermo-Calc в базе данных TTAL5. Показано, что добавка скандия в количестве 0,1 % вносит достаточно ощутимый вклад в увеличение твердости после отжига при 450 °C, 3 ч и предела текучести после старения при 175 °C, 20 ч. Предложено использовать данные композиции сплавов как базу для разработки новых жаропрочных сплавов на основе системы Al - Zn - Mg - Cu.

Ключевые слова


алюминиевые сплавы; скандий; термическая обработка; микроструктура; твердость; предел текучести

Полный текст:

PDF

Литература


ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. Минск: ИПК Изд-во стандартов. 2000.

Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Aluminum Alloys in the Form of Casting and Ingot / The Aluminum Association Inc. Revised: January 1989.

Zou Y., Wu X., Tang S. et al. Investigation on microstructure and mechanical properties of Al - Zn - Mg - Cu alloys with various Zn/Mg ratios // J. Mater. Sci. Technol. Chinese Society of Metals. 2021. V. 85. P. 106 - 117.

Золоторевский В. С. Микростроение и механические свойства литых алюминиевых сплавов: Дисс.. д-ра техн. наук, М.: МИСиС, 1978.

Герчикова Н. С., Фридляндер И. Н., Зайцева Н. И. и др. Изменение структуры и свойтв сплавов системы Al - Zn - Mg // МИТОМ. 1972. № 3. С. 47 - 50.

Новиков И. И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. М.: Наука, 1966.

Чеверикин В. В. Влияние эвтектикообразующих элементов на структуру и свойства высокопрочных сплавов системы Al - Zn - Mg. Дис.. канд. техн. наук, М.: МИСиС, 2007. 179 c.

Pan Y., Zhang D., Liu H. et al. Precipitation hardening and intergranular corrosion behavior of novel Al - Mg - Zn(- Cu) alloys // J. Alloys Compd. Elsevier Ltd. 2021. V. 853. P. 157199.

Zolotorevskii V. S., Pozdnyakov A. V., Churyumov A. Y. Search for promising compositions for developing new multiphase casting alloys based on Al - Zn - Mg matrix using thermodynamic calculations and mathematic simulation // Phys. Met. Metallogr. Maik Nauka-Interperiodica Publishing. 2014. V. 115, No. 3. P. 286 - 294.

Pozdniakov A. V., Zolotorevskiy V. S., Mamzurina O. I. Determining hot cracking index of Al - Mg - Zn casting alloys calculated using effective solidification range // Int. J. Cast Met. Res. Maney Publishing. 2015. V. 28, No. 5. P. 318 - 321.

Shurkin P. K., Akopyan T. K., Galkin S. P. et al. Effect of radial shear rolling on the structure and mechanical properties of a new-generation high-strength aluminum alloy based on the Al - Zn - Mg - Ni - Fe system // Met. Sci. Heat Treat. 2019. V. 60, No. 11 - 12. P. 764 - 769.

Ryum N. Precipitation and recrystallization in an Al - 0.5 wt.% Zr-alloy // Acta Metall. Pergamon. 1969. V. 17, No. 3. P. 269 - 278.

Nes E., Billdal H. The mechanism of discontinuous precipitation of the metastable Al3Zr phase from an Al - Zr solid solution // Acta Metall. Pergamon, 1977. V. 25, No. 9. P. 1039 - 1046.

Knipling K. E., Dunand D. C., Seidman D. N. Nucleation and precipitation strengthening in dilute Al - Ti and Al - Zr alloys // Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci. Springer, 2007. V. 38, No. 10. P. 2552 - 2563.

Belov N. A., Alabin A. N., Prokhorov A. Y. The influence that a zirconium additive has on the strength and electrical resistance of cold-rolled aluminum sheets // Russ. J. Non-Ferrous Met. Springer. 2009. V. 50, No. 4. P. 357 - 362.

Белов Н. А., Алабин А. Н., Прохоров А. Ю. Влияние отжига на электросопротивление и механические свойства холоднодеформированного сплава Al - 0,6 % (мас.) Zr // Цветные металлы. 2009. № 10. С. 65 - 68.

Souza P. H. L., Oliveira C. A. S. de, Quaresma J. M. do V. Precipitation hardening in dilute Al - Zr alloys // J. Mater. Res. Technol. Elsevier Editora Ltda. 2018. V. 7, No. 1. P. 66 - 72.

Дриц М. Е., Бер Л. Б., Быков Ю. Г. и др. Старение сплава Al - 0,3 ат. % Sc // Физика металлов и металловедение. 1984. Т. 57, № 6. С. 1172 - 1179.

Blake N., Hopkins M. A. Constitution and age hardening of Al - Sc alloys // J. Mater. Sci. 1985. V. 20, No. 8. P. 2861 - 2867 (https://doi.org/10.1007/BF00553049).

Brodova I. G., Polents I. V., Korzhavina O. A. et al. Structural investigations of rapidly crystallized Al - Sc alloys // Melts. 1992. V. 5, No. 6. P. 392 - 397.

Davydov V. G., Rostova T. D., Zakharov V. V. et al. Scientific principles of making an alloying addition of scandium to aluminium alloys // Mater. Sci. Eng. A. Elsevier BV, 2000. V. 280, No. 1. P. 30 - 36.

Seidman D. N., Marquis E. A., Dunand D. C. Precipitation strengthening at ambient and elevated temperatures of heat- treatable Al(Sc) alloys // Acta Mater. Pergamon. 2002. V. 50, No. 16. P. 4021 - 4035.

Zakharov V. V. Kinetics of decomposition of the solid solution of scandium in aluminum in binary Al - Sc alloys // Met. Sci. Heat Treat. 2015. V. 57. P. 410 - 414.

Fuller C. B., Seidman D. N., Dunand D. C. Mechanical properties of Al(Sc, Zr) alloys at ambient and elevated temperatures // Acta Mater. Pergamon. 2003. V. 51, No. 16. P. 4803 - 4814.

Belov N. A. et al. Optimization of hardening of Al - Zr - Sc cast alloys // J. Mater. Sci. Springer, 2006. V. 41, No. 18. P. 5890 - 5899.

Белов Н. А., Алабин А. Н. Перспективные алюминиевые сплавы с добавками циркония и скандия // Цветные металлы. 2007. № 2. С. 99 - 106.

Knipling K. E., Karnesky R. A., Lee C. P. et al. Precipitation evolution in Al - 0.1Sc, Al - 0.1Zr and Al - 0.1Sc - 0.1Zr (at.%) alloys during isochronal aging // Acta Mater. Pergamon. 2010. V. 58, No. 15. P. 5184 - 5195.

Rokhlin L. L., Bochvar N. R., Leonova N. P. Study of decomposition of oversaturated solid solution in Al - Sc - Zr alloys at different ratio of scandium and zirconium // Inorg. Mater. Appl. Res. Maik Nauka Publishing / Springer SBM, 2011. V. 2, No. 5. P. 517 - 520.

Zakharov V. V., Fisenko I. A. Effect of homogenization on the structure and properties of alloy of the Al - Zn - Mg - Sc - Zr system // Met. Sci. Heat Treat. Springer New York LLC. 2018. V. 60, No. 5 - 6. P. 354 - 359.

Zou Y., Wu X., Tang S. et al. Co-precipitation of T' and η' phase in Al - Zn - Mg - Cu alloys // Mater. Charact. Elsevier Inc. 2020. V. 169. P. 110610.

Pozdniakov A. V., Lotfy A., Qadir A. et al. Development of Al - 5Cu/B4C composites with low coefficient of thermal expansion for automotive application // Materials Science and Engineering. 2017A. V. 688. P. 1 - 8.

Lotfy A., Pozdniakov A. V., Zolotorevskiy V. S. et al. Microstructure, compression and creep properties of Al - 5 % Cu - 0.8 % Mn/5 % B4C composites // Materials Research Express. 2019. V. 6. No. 095530.

Manca D. R., Churyumov A. Yu., Pozdniakov A. V. et al. Microstructure and properties of novel heat resistant Al - Ce - Cu alloy for additive manufacturing // Metals and Materials International. 2019. V. 25(3). P. 633 - 640.

Manca D. R., Churyumov A. Yu., Pozdniakov A. V. et al. Novel heat-resistant Al - Si - Ni - Fe alloy manufactured by selective laser melting // Materials Letters. 2019. V. 236. P. 676 - 679.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.11.3-8

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024