Влияние всесторонней изотермической ковки на микроструктуру и сверхпластичность сплавов системы Al–Mg–Si–Cu c разным содержанием Mg и Si
- Authors: Мочуговский А.Г.1, Чуквума Э.У.1, Михайловская А.В.1
-
Affiliations:
- НИТУ МИСиС
- Issue: Vol 125, No 1 (2024)
- Pages: 62-69
- Section: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/259715
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323024010091
- EDN: https://elibrary.ru/ZQOBRY
- ID: 259715
Cite item
Abstract
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.
About the authors
А. Г. Мочуговский
НИТУ МИСиС
Author for correspondence.
Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
Russian Federation, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049
Э. У. Чуквума
НИТУ МИСиС
Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
Russian Federation, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049
А. В. Михайловская
НИТУ МИСиС
Email: mochugovskiy.ag@misis.ru
Russian Federation, Ленинский пр-кт, 4, стр. 1, Москва, 119049
References
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Маркушев М. О принципах деформационных методов измельчения зерен алюминиевых сплавов до ультрамелких размеров. Ч. 2. Ультрамелкозернистые сплавы // ФММ. 2009. T. 108. С. 169–179.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Estrin Y., Vinogradov A. Extreme Grain Refinement by Severe Plastic Deformation: A Wealth of Challenging Science // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 782–817.
- 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.
- Портной В.К. Роль Оптимизации Гетерогенности в Подготовке Ультрамелкозернистой Структуры Сверхпластичных Сплавов // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1985. T. 1. C. 93–107.
- Маркушев М. О принципах деформационных методов измельчения зерен алюминиевых сплавов до ультрамелких размеров. Ч. 1. Мелкозернистые сплавы // ФММ. 2009. T. 108. C. 46–53.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Liang N., Zhao Y. A Review on Thermal Stability of Nanostructured Materials // J. Alloys Compd. 2023. V. 938. P. 168528.
- 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.
- 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.
- 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.
- Sotoudeh K., Bate P.S. Diffusion Creep and Superplasticity in Aluminium Alloys // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1909–1920.