Phase composition and structure of Al–Cu–Mn–Mg–Zn–Fe–Si alloys containing 2% Cu and 1.5% Mn

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Calculations and experimental methods are used to study the collective and individual effect of Zn, Mg, Fe, and Si additions on the phase composition and structure of cast and cold-rolled aluminum alloys containing 2% Cu and 1.5% Mn. The combined additions of these elements of more than 3% to the base alloy were found to allow the mechanical properties of cold-rolled alloys to be kept at a level of properties of deformed base alloy despite the substantial complication of the phase composition. This largely is due to the completely fixing iron into the eutectic inclusions of the Al15(Fe,Mn)3Si2 phase. From this, it follows the fundamental possibility of using a variety of secondary raw materials for the preparation of this alloy, which does not require homogenizing and quenching.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

K. Tsydenov

National University of Science and Technology MISiS

Autor responsável pela correspondência
Email: kirillcydenov@yandex.ru

кафедра обработки металлов давлением

Rússia, Moscow, 119049

N. Belov

National University of Science and Technology MISiS

Email: kirillcydenov@yandex.ru

кафедра обработки металлов давлением

Rússia, Moscow, 119049

Bibliografia

  1. Jaunky V.C. Are Shocks To Aluminium Consumption Transitory Or Permanent? // Rev. Appl. Economics. 2013. V. 9. P. 21–37.
  2. Babcsán N. Aluminium infinite green circular economy–theoretical carbon free infinite loop, combination of material and energy cycles // Solutions for Sustainable Development. CRC Press. 2019. P. 205–210.
  3. Brough D., Jouhara H. The aluminium industry: A review on state-of-the-art technologies, environmental impacts and possibilities for waste heat recovery // Intern. J. Thermofluids. 2020. V. 1. P. 100007.
  4. Ashkenazi D. How aluminum changed the world: A metallurgical revolution through technological and cultural perspectives // Techn. Forec. Soc. Change. 2019. V. 143. P. 101–113.
  5. Pedneault J., Majeau‐Bettez G., Pauliuk S., Margni M. Sector‐specific scenarios for future stocks and flows of aluminum: An analysis based on shared socioeconomic pathways // J. Industrial Ecology. 2022. V. 26. № 5 P. 1728–1746.
  6. Sivanur K., Umananda K.V., Pai D. Advanced materials used in automotive industry-a review // AIP Conference Proceedings. 2021. V. 2317. № 1. P. 020032.
  7. Zheng K., Politis D.J., Wang L., Lin J.A. Review on forming techniques for manufacturing lightweight complex–shaped aluminium panel components // Intern. J. Lightweight Mater. Manufacture. 2018. V. 1. № 2. P. 55–80.
  8. Kermanidis A.T. Aircraft aluminum alloys: Applications and Future Trends // Revolutionizing Aircraft Mater. Processes. 2020. P. 21–55.
  9. Yang C., Zhang L., Chen Z., Gao Y., Xu Z. Dynamic material flow analysis of aluminum from automobiles in China during 2000–2050 for standardized recycling management // J. Cleaner Production. 2022. V. 337. P. 130544.
  10. Zhao Y., Zhang W., Yang C., Zhang D., Wang Z. Effect of Si on Fe-rich intermetallic formation and mechanical properties of heat-treated Al–Cu–Mn–Fe alloys // J. Mater. Research. 2018. V. 33. № 8. P. 898–911.
  11. Belov N.A., Cherkasov S.O., Korotkova N.O., Yakovleva A.O., Tsydenov K.A. Effect of Iron and Silicon on the Phase Composition and Microstructure of the Al-2% Cu-2% Mn (wt%) Cold Rolled Alloy // Phys. Met. Metallogr. 2021. V. 122. P. 1095–1102.
  12. Belov N.A., Akopyan T.K., Korotkova N.O., Cherkasov S.O., Yakovleva A.O. Effect of Fe and Si on the phase composition and microstructure evolution in alloy Al-2wt.%Cu-2wt.%Mn during solidification, cold rolling and annealing // JOM. 2021. V. 16. № 1. P. 3827–3837.
  13. Belov N.A., Akopyan T.K., Shurkin P.K., Korotkova N.O. Comparative analysis of structure evolution and thermal stability of experimental AA2219 and model Al-2wt.%Mn-2wt.%Cu cold rolled alloys // J. Alloys Compounds. 2021. V. 864. P. 158823.
  14. Mondol S., Alam T., Banerjee R., Kumar S., Chattopadhyay K. Development of a high temperature high strength Al alloy by addition of small amounts of Sc and Mg to 2219 alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 687. P. 221–231.
  15. He H., Yi Y., Huang S., Zhang Y. Effects of cold predeformation on dissolution of second-phase Al2Cu particles during solution treatment of 2219 Al–Cu alloy forgings // Mater. Charact. 2018. V. 135. P. 18–24.
  16. Shakiba M., Parson N., Chen X.-G. Hot deformation behavior and rate-controlling mechanism in dilute Al–Fe–Si alloys with minor additions of Mn and Cu // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 636. P. 572–581.
  17. Sakow S., Tokunaga T., Ohno M., Matsuura K. Microstructure refinement and mechanical properties improvement of Al-Si-Fe alloys by hot extrusion using a specially designed high-strain die // J. Mater. Process. Technol. 2020. V. 277. P. 1116447.
  18. Shakiba M., Parson N., Chen X.-G. Effect of homogenization treatment and silicon content on the microstructure and hot work ability of dilute Al–Fe–Si alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 619. P. 180–189.
  19. Belov N.A., Shurkin P.K., Korotkova N.O., Cherkasov S.O. The effect of heat treatment on the structure and mechanical properties of cold-rolled sheets made of Al–Cu–Mn alloys with varying copper to manganese ratios // Tsetnye Met. 2021. V. 9. P. 80–86.
  20. Korotkova N.O., Shurkin P.K., Cherkasov S.O., Aksenov A.A. Effect of Copper Concentration and Annealing Temperature on the Structure and Mechanical Properties of Ingots and Cold-Rolled Sheets of Al-2% Mn Alloy // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2022. V. 63. № 2. P. 190–200.
  21. Belov N.A., Korotkova N.O., Akopyan T.K., Tsydenov K.A. Simultaneous Increase of Electrical Conductivity and Hardness of Al-1.5 wt.% Mn Alloy by Addition of 1.5 wt.% Cu and 0.5 wt.% Zr // Metals. 2019. V. 9. № 12. P. 1246.
  22. Information on http://www.thermocalc.com. Accessed 9 January 2024.
  23. Scheil E. Bemerkungen zur schichtkristallbildung // Intern. J. Mater. Research. 1942. V. 34. № 3. P. 70–72.
  24. Pelton A.D., Eriksson G., Bale C.W. Scheil–Gulliver constituent diagrams // Metal. Mater. Trans. A. 2017. V. 48. P. 3113–3129.
  25. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. МИСиС, 2005. 376 с.
  26. Bäckerud L., Chai G., Tamminen J. Solidification characteristics of aluminum alloys, Volume 1: Foundry Alloys, first ed. Oslo: Skanaluminium, 1986. 159 p.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Fig. 1. Polythermal sections of the Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn system at 2%Cu, 1.5%Mn, 0.4%Fe and 0.4%Si: (a) at 1%Zn; (b) at 1%Mg.

Baixar (79KB)
3. Fig. 2. Polythermal sections of the Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn system at 2%Cu, 1.5%Mn, 1%Mg and 1%Zn: (a) at 0.4%Si, (b) at 0.4%Fe.

Baixar (114KB)
4. Fig. 3. Calculated dependences of the mass fraction of solid phases (Q) on temperature during nonequilibrium crystallization for experimental alloys (see Table 1): (a) A-0; (b) A-1; (c) A-2; (d) A-3. For phase designations, see Figs. 1, 2.

Baixar (60KB)
5. Fig. 4. Microstructure of ingots of experimental alloys, SEM: (a) A-0; (b) A-1; (c) A-2; (d) A-3.

Baixar (62KB)
6. Fig. 5. Maps of the distribution of elements in the microstructure of the A-3 alloy ingot, MRSA.

Baixar (89KB)
7. Fig. 6. Isothermal sections of the Al–Cu–Mn–Mg–Zn (a), Al–Cu–Mn–Fe–Si (b) and Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn (c, d) systems at 2%Cu, 1.5%Mn and 400°C: c) at 0.5%Fe and 0.4%Si; d) at 1% Mg and 1% Zn.

Baixar (111KB)
8. Fig. 7. Microstructure of cold-rolled sheets of experimental alloys after annealing at 400°C, SEM: (a) A-0; (b) A-1; (c) A-2; (d) A-3.

Baixar (88KB)
9. Fig. 8. Al20Cu2Mn3 dispersoids in the structure of annealed cold-rolled sheet of A-2 alloy, TEM: (a), (c) bright-field images; (b) dark-field image in the Al20Cu2Mn3 reflection.

Baixar (52KB)


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».