Влияние всесторонней изотермической ковки на микроструктуру и сверхпластичность сплавов системы Al–Mg–Si–Cu c разным содержанием Mg и Si

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Работа посвящена исследованию влияния содержания Mg и Si, в том числе в разном соотношении, на эволюцию микроструктуры и сверхпластичность после обработки методом всесторонней изотермической ковки сплавов системы Al–Mg–Si–Cu с добавками Fe и Ni, образующих крупные частицы фаз кристаллизационного происхождения, и дисперсоидообразующих элементов Sc и Zr. Были изучены сплавы со следующим содержанием Mg/Si (мас.%): 1.2/0.4 (3), 1.2/0.7 (1.7) и 2.0/0.7 (2.8). Сплавы были подвергнуты 6 циклам всесторонней изотермической ковки (ВИК) при температуре 325 °C с накопленной деформацией до ∑ε = 14.4. В процессе ВИК происходила фрагментация частиц эвтектических фаз Mg2Si и Al9FeNi и формирование частиц размером 0.6–0.7 и 1.2–1.5 мкм, соответственно. Благодаря гетерогенной структуре и реализации механизмов стимулирования зарождения рекристаллизованных зерен и сдерживания их роста в сплавах формировалась микрозеренная структура со средним размером зерна около 2 мкм. Показано, что увеличение концентрации Si при постоянном содержании Mg, а также увеличение концентрации Mg и Si при близком соотношении Mg/Si приводит к увеличению доли рекристаллизованного объема и уменьшению размера зерна после всесторонней ковки. При этом, сплав с наименьшим содержанием Mg и Si показал наибольшие удлинения при сверхпластической деформации, что объяснено сниженной долей частиц фазы Mg2Si кристаллизационного происхождения.

全文:

受限制的访问

作者简介

А. Мочуговский

НИТУ МИСиС

编辑信件的主要联系方式.
Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
俄罗斯联邦, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049

Э. Чуквума

НИТУ МИСиС

Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
俄罗斯联邦, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049

А. Михайловская

НИТУ МИСиС

Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
俄罗斯联邦, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049

参考

  1. Staab T.E.M., Krause-Rehberg R., Hornauer U., Zschech E. Study of Artificial Aging in AlMgSi (6061) and AlMgSiCu (6013) Alloys by Positron Annihilation // J. Mater. Sci. 2006. V. 41. P. 1059–1066.
  2. Krishna Pal Singh Chauhan. Influence of Heat Treatment on the Mechanical Properties of Aluminium Alloys (6xxx Series): A Literature Review // Int. J. Eng. Res. 2017. V. 6. P. 386–289.
  3. Chakrabarti D.J., Peng Y., Laughlin D.E. Precipitation in Al-Mg-Si Alloys with Cu Additions and the Role of the Q’ and Related Phases // Mater. Sci. Forum. 2002. V. 396–402. P. 857–862.
  4. Aoba T., Kobayashi M., Miura H. Effects of Aging on Mechanical Properties and Microstructure of Multi-Directionally Forged 7075 Aluminum Alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 700. P. 220–225.
  5. Avtokratova E., Sitdikov O., Markushev M., Mulyukov R. Extraordinary High-Strain Rate Superplasticity of Severely Deformed Al–Mg–Sc–Zr Alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2012. V. 538. P. 386–390.
  6. Маркушев М. О принципах деформационных методов измельчения зерен алюминиевых сплавов до ультрамелких размеров. Ч. 2. Ультрамелкозернистые сплавы // ФММ. 2009. T. 108. С. 169–179.
  7. Zherebtsov S., Salishchev G., Łojkowski W. Strengthening of a Ti-6Al-4V Titanium Alloy by Means of Hydrostatic Extrusion and Other Methods // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 515. P. 43–48.
  8. Armstrong P.E., Hockett J.E., Sherby O.D. Large Strain Multidirectional Deformation of 1100 Aluminum at 300 K // J. Mech. Phys. Solids. 1982. V. 30. P. 37–58.
  9. Rao P.N., Singh D., Jayaganthan R. Mechanical Properties and Microstructural Evolution of Al 6061 Alloy Processed by Multidirectional Forging at Liquid Nitrogen Temperature // Mater. Des. 2014. V. 56. P. 97–104.
  10. Кищик М.С., Котов А.Д., Демин Д.О., Кищик А.А., Аксенов С.А., Михайловская А.В. Влияние режимов всесторонней изотермической ковки на деформационное поведение и микроструктуру сплава на основе системы Al–Mg // ФММ. 2020. T. 121. C. 659–666.
  11. Кищик А.А., Кищик М.С., Котов А.Д., Михайловская А.В. Влияние всесторонней ковки на микроструктуру и механические свойства сплава системы Al–Mg–Mn–Cr // ФММ. 2020. T. 121. C. 543–549.
  12. Zhu Q., Li L., Ban C., Zhao Z., Zuo Y., Cui J. Structure Uniformity and Limits of Grain Refinement of High Purity Aluminum during Multi-Directional Forging Process at Room Temperature // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2014. V. 24. P. 1301–1306.
  13. Ситдиков О.Ш., Автократова Е.В., Мухаметдинова О.Э., Гарипова Р.Н., Маркушев М.В. Влияние размера выделений Al3(Sc, Zr) на струкутру всесторонне изотермически кованого Al-Mg-Sc-Zr сплава // Физика металлов и металловедение. 2017. T. 118. C. 1290–1299.
  14. Sitdikov O., Garipova R., Avtokratova E., Mukhametdinova O., Markushev M. Effect of Temperature of Isothermal Multidirectional Forging on Microstructure Development in the Al-Mg Alloy with Nano-Size Aluminides of Sc and Zr // J. Alloys Compd. 2018. V. 746. P. 520–531.
  15. Li J., Liu J., Cui Z. Microstructures and Mechanical Properties of AZ61 Magnesium Alloy after Isothermal Multidirectional Forging with Increasing Strain Rate // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 643. P. 32–36.
  16. Padap A.K., Chaudhari G.P., Nath S.K., Pancholi V. Ultrafine-Grained Steel Fabricated Using Warm Multiaxial Forging: Microstructure and Mechanical Properties // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 527. P. 110–117.
  17. Estrin Y., Vinogradov A. Extreme Grain Refinement by Severe Plastic Deformation: A Wealth of Challenging Science // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 782–817.
  18. Sakai T., Belyakov A., Kaibyshev R., Miura H., Jonas J.J. Dynamic and Post-Dynamic Recrystallization under Hot, Cold and Severe Plastic Deformation Conditions // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 60. P. 130–207.
  19. Портной В.К. Роль Оптимизации Гетерогенности в Подготовке Ультрамелкозернистой Структуры Сверхпластичных Сплавов // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1985. T. 1. C. 93–107.
  20. Маркушев М. О принципах деформационных методов измельчения зерен алюминиевых сплавов до ультрамелких размеров. Ч. 1. Мелкозернистые сплавы // ФММ. 2009. T. 108. C. 46–53.
  21. Mikhaylovskaya A.V., Esmaeili Ghayoumabadi M., Mochugovskiy A.G. Superplasticity and Mechanical Properties of Al–Mg–Si Alloy Doped with Eutectic-Forming Ni and Fe, and Dispersoid-Forming Sc and Zr Elements // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 817. P. 141319.
  22. Mochugovskiy A., Kotov A., Mikhaylovskaya A., Ghayoumabadi M.E., Yakovtseva O. A High-Strain-Rate Superplasticity of the Al-Mg-Si-Zr-Sc Alloy with Ni Addition // Materials (Basel). 2021. V. 14. P. 2028.
  23. Huang Y., Humphreys F.J. The Effect of Solutes on Grain Boundary Mobility during Recrystallization and Grain Growth in Some Single-Phase Aluminium Alloys // Mater. Chem. Phys. 2012. V. 132. P. 166–174.
  24. Kotov A.D., Mochugovskiy A.G., Mosleh A.O., Kishchik A.A., Rofman O.V., Mikhaylovskaya A.V. Microstructure, Superplasticity, and Mechanical Properties of Al–Mg–Er–Zr Alloys // Mater. Charact. 2022. V. 186. P. 111825.
  25. Котов А.Д., Михайловская А.В., Портной В.К. Влияние состава твердого раствора на показатели сверхпластичности сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu–Ni–Zr // ФММ. 2014. V. 115. P. 778.
  26. Li L., Tang J., Liu Z., Wang Y., Jiang Y., Sha G. Micro-Alloying Effects of Ni on the Microstructure and Mechanical Properties of an Al–Zn–Mg–Cu–Sc–Zr Alloy // J. Alloys Compd. 2023. V. 947. P. 169667.
  27. Kharakterova M.L., Eskin D.G., Toropova L.S. Precipitation Hardening in Ternary Alloys of the Al-Sc-Cu and Al-Sc-Si Systems // Acta Metall. Mater. 1994. V. 42. P. 2285–2290.
  28. Zolotorevsky N.Y., Solonin A.N., Churyumov A.Y., Zolotorevsky V.S. Study of Work Hardening of Quenched and Naturally Aged Al–Mg and Al–Cu Alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2009. V. 502. P. 111–117.
  29. Sauvage X., Enikeev N., Valiev R., Nasedkina Y., Murashkin M. Atomic-Scale Analysis of the Segregation and Precipitation Mechanisms in a Severely Deformed Al–Mg Alloy // Acta Mater. 2014. V. 72. P. 125–136.
  30. Zha M., Zhang H., Jia H., Gao Y., Jin S., Sha G., Bjørge R., Mathiesen R.H., Roven H.J., Wang H., Li Y. Prominent Role of Multi-Scale Microstructural Heterogeneities on Superplastic Deformation of a High Solid Solution Al-7Mg Alloy // Int. J. Plast. 2021. V. 146. P. 103108.
  31. Liang N., Zhao Y. A Review on Thermal Stability of Nanostructured Materials // J. Alloys Compd. 2023. V. 938. P. 168528.
  32. Mochugovskiy A.G., Mosleh A.O., Kotov A.D., Khokhlov A.V., Kaplanskaya L.Y., Mikhaylovskaya A.V. Microstructure Evolution, Constitutive Modelling, and Superplastic Forming of Experimental 6XXX-Type Alloys Processed with Different Thermomechanical Treatments // Materials (Basel). 2023. V. 16. P. 445.
  33. Kishchik A.A., Mikhaylovskaya A.V., Kotov A.D., Rofman O.V., Portnoy V.K. Al-Mg-Fe-Ni Based Alloy for High Strain Rate Superplastic Forming // Mater. Sci. Eng. A. 2018. V. 718. P. 190–197.
  34. Kotov A.D., Mikhaylovskaya A.V., Kishchik M.S., Tsarkov A.A., Aksenov S.A., Portnoy V.K. Superplasticity of High-Strength Al-Based Alloys Produced by Thermomechanical Treatment // J. Alloys Compd. 2016. V. 688. P. 336–344.
  35. Sotoudeh K., Bate P.S. Diffusion Creep and Superplasticity in Aluminium Alloys // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1909–1920.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Microstructure of alloys 1 (a), 2 (b), and 3 (c) in the cast state and the corresponding distribution maps of alloying elements in the highlighted area (c).

下载 (512KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Microstructure of alloy 1 (a), 2 (b, d) and 3 (c) in a homogenized state and distribution maps of alloying elements for region (d).

下载 (393KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Microstructures of alloys 1 (a, d), 2 (b, d) and 3 (c, e) after 6 cycles of VIC at 325 °C when analyzed in (a–c) SEM and (d–e) TEM; (d–e) dark-field images; the circles in the electron diffraction patterns (inserts) indicate the reflections in which the images were obtained (d–e).

下载 (586KB)
索引源数据
5. Fig. 4. ORE maps in inverse pole figure colors (upper row) and corresponding histograms of grain misorientation angle distribution (lower row) for alloy 1 (a), 2 (b) and 3 (c) after 6 VIC cycles at 325 °C.

下载 (1MB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependences of the flow stress (lines) and the flow stress rate sensitivity index (dots) on the deformation for the studied alloys at a temperature of 480°C and deformation rates of (a) 2×10⁻³ s⁻¹, (b) 5×10⁻³ s⁻¹ and (c) 1×10⁻² s⁻¹.

下载 (180KB)
索引源数据


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».