The Effect of La on the Microstructure and Mechanical Properties of the (Al) + Al4(Ca,La) Wrought Alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This article is devoted to optimization of the chemical composition of the high-tech Al–3 wt %Ca–(0.5–2.0) wt % La–1.5 wt % Mn alloys. The perspective of a decrease in the content of lanthanum from 2 to 0.5 wt % in new alloys has been validated using advanced methods for analyzing the structure and phase composition (electron microscopy, X-ray phase analysis, thermodynamic calculation) and using the analysis of mechanical (tensile) properties formed in the course of deformation treatment. The evolution of the struc-ture of the alloys was studied in the course of thermodeformation treatment. It has been shown that upon hot rolling at 400°С with no preliminary annealing of ingots it is possible to obtain high-quality deformed semiproducts (sheets) with no surface and edge defects (up to a 90% reduction). The deformation treatment
provides the formation of a structure with inclusions of a (Al,Mn)4(Ca,La) eutectic phase uniformly distrib-uted in an aluminum matrix and found in a form of ring-shaped precipitates of submicron sizes (300 × 150 nm). In addition, the formation of a net of low-angle boundaries (subgrains) with a mean size of ~1 μm is observed; some inclusions of a eutectic phase are found along these boundaries. This combination of struc-tural characteristics mainly determines the ability of reaching favorable mechanical properties of an alloy after hot rolling with 0.5 wt % La (the ultimate strength of 240–260 MPa, yield strength of 185–205 MPa, and rel-ative elongation of 5.5–9.0%), which are comparable with the properties of the previously studied alloy with up to 2 wt % La.

About the authors

N. V. Letyagin

National University of Science and Technology MISiS; Moscow Polytechnic University

Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 119049 Russia; Moscow, 107023 Russia

T. K. Akopyan

National University of Science and Technology MISiS; Moscow Polytechnic University

Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 119049 Russia; Moscow, 107023 Russia

Z. Nguen

National University of Science and Technology MISiS

Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 119049 Russia

T. A. Sviridova

National University of Science and Technology MISiS

Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 119049 Russia

A. N. Koshmin

National University of Science and Technology MISiS

Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 119049 Russia

A. A. Aksenov

Moscow Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: n.v.letyagin@gmail.com
Moscow, 107023 Russia

References

  1. Dimatteo V., Liverani E., Ascari A., Fortunato A. Weldability and mechanical properties of dissimilar laser welded aluminum alloys thin sheets produced by conventional rolling and Additive Manufacturing // J. Mater. Proces. Tech. 2022. V. 302. P. 117512.
  2. Cui L., Peng Z., Chang Y., He D., Cab Q., Guo X., Zeng Y. Porosity, microstructure and mechanical property of welded joints produced by different laser welding processes in selective laser melting AlSi10Mg alloys // Optics and Laser Technology. 2022. V. 150. P. 107952.
  3. Ascari A., Fortunato A., Liverani E., Gamberoni A. Tomesani L. New possibilities in the fabrication of hybrid components with big dimensions by means of selective laser melting (SLM) // Phys. Procedia. 2016. V. 83. P. 839–846.
  4. Chen L., Wang C., Xiong L., Zhang X., Mi G. Microstructural, porosity and mechanical properties of lap joint laser welding for 5182 and 6061 dissimilar aluminum alloys under different place configurations // Mater. Design. 2020. V. 191. P. 108625.
  5. Белов Н.А., Наумова Е.А., Акопян Т.К. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. М.: Руда и металлы, 2016. 256 с.
  6. Летягин Н.В., Шуркин П.К., Нгуен З., Кошмин А.Н. Влияние термодеформационной обработки на структуру и механические свойства сплава Al3Ca1Cu1.5Mn // ФММ. 2021. Т. 122. С. 873–879.
  7. Naumova E., Doroshenko V., Barykin M., Sviridova T., Lyasnikova A., Shurkin P. Hypereutectic Al–Ca–Mn–Ni) Alloys as Natural Eutectic Composites // Metals. 2021. V. 11. P. 890.
  8. Shurkin P.K., Letyagin N.V., Yakushkova A.I., Samoshina M.E., Ozherelkov D.Yu., Akopyan T.K. Remarkable thermal stability of the Al–Ca–Ni–Mn alloy manufactured by laser-powder bed fusion // Mater. Lett. 2021. V. 285. P. 129074.
  9. Акопян Т.К., Летягин Н.В., Белов Н.А., Кошмин А.Н., Гизатулин Д.Ш. Анализ микроструктуры и механических свойств нового деформируемого сплава на основе ((Al) + Al4(Ca,La)) эвтектики // ФММ. 2020. Т.121. № 9. С. 1003–1008.
  10. Akopyan T.K., Letyagin N.V., Sviridova T.A., Korotkova N.O., Prosviryakov, A.S. New Casting Alloys Based on the Al + Al4(Ca,La) Eutectic // JOM. 2020. V. 72. P. 3779–3786.
  11. Akopyan T.K., Belov N.A., Naumova E.A., Letyagin N.V., Sviridova T.A. Al-matrix composite based on Al–Ca–Ni–La system additionally reinforced by L12 type nanoparticles // Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2020. № 30. P. 850–862.
  12. Shurkin P.K., Belov N.A., Musin A.F. Aksenov A.A. Novel High-Strength Casting Al–Zn–Mg–Ca–Fe Aluminum Alloy without Heat Treatment // Rus. J. Non-Ferrous Metals. 2020. V. 61. P. 179–187.
  13. Raabe D., Tasan, C.C., Olivetti E.A. Strategies for improving the sustainability of structural metals // Nature. 2019. V. 575. P. 64–74.
  14. Das S.K., Green J.A.S., Kaufman J.G. The development of recycle-friendly automotive aluminum alloys // JOM. 2007. V. 59. P. 47–51.
  15. Das S.K. Designing aluminium alloys for a recycling friendly world // Mater. Sci. Forum. 2006. V. 519–521. P. 1239–1244.
  16. Mondolfo L.F. Aluminium Alloys: Structure and Properties. Butterworths: London, UK. 1976. P. 806–841.
  17. Ternary Alloys: A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagrams / by eds. Petzow G, Effenberg G. Weinheim: Wiley-VCH, 1990. V. 3. 647 p.
  18. Belov N.A., Naumova E.A., Akopyan T.K. Doroshenko V.V. Phase Diagram of the Al–Ca–Fe–Si System and Its Application for the Design of Aluminum Matrix Composites // JOM. 2018. V. 70. P. 2710–2715.
  19. Shelekhov E.V., Sviridova T.A. Programs for X-ray analysis of polycrystalline // Metal Sci Heat Treatment. 2000. V. 42. P. 309–313.
  20. Cinkilic E., Yan X., Luo A.A. Modeling Precipitation Hardening and Yield Strength in Cast Al–Si–Mg–Mn Alloys // Metals. 2020. V. 10. P. 1356.
  21. Thangaraju S., Heilmaier M., Murty B.S., Vadlamani S.S. On the Estimation of True Hall–Petch Constants and Their Role on the Superposition Law Exponent in Al Alloys // Adv. Eng. Mater. 2012. V. 14. P. 892–897.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (152KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».