1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 9, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 9, стр. 838-845

Исследование распада пересыщенного твердого раствора при закалочном охлаждении листов из алюминиевого сплава системы Al–Mg–Si

И. Бенариеб a, *, Ю. А. Пучков b, С. В. Сбитнева a, Д. В. Зайцев a

a НИЦ “Курчатовский институт” – ВИАМ
105005 Москва, ул. Радио, 17, Россия

b МГТУ им. Н.Э. Баумана
105005 Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, Россия

* E-mail: benar1294@gmail.com

Поступила в редакцию 18.05.2023
После доработки 08.07.2023
Принята к публикации 14.07.2023

Аннотация

Приведены результаты исследования устойчивости пересыщенного твердого раствора (ПТР) при различных режимах закалки листов из термически упрочняемого алюминиевого сплава системы Al–Mg–Si с малой добавкой меди (Al–0.6Mg–1.0Si–0.2Cu). Образцы подвергали изотермической или непрерывной закалке с разной скоростью закалочного охлаждения, после чего проводили искусственное старение при температуре 170°С. Из результатов термодинамического моделирования равновесного фазового состава сплава установлено, что для области температур от 300 до 530°С наиболее вероятно присутствие β-фазы (Mg2Si). С применением просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа установлено, что при закалке распад ПТР приводит к выделению нежелательных крупных частиц метастабильных фаз β-типа или равновесной β-фазы. Зарождение выделений реализуется в виде стержнеобразных частиц по гетерогенному механизму преимущественно на поверхности дисперсоидов α-фазы (Al15(Mn,Fe)3Si2), которые таким образом значительно повышают закалочную чувствительность сплава. Образование указанных выделений при низкой скорости закалки обусловливает при последующем старении уменьшение доли и плотности образования упрочняющих частиц $\beta {\kern 1pt} ''$-фазы, а также приводит к увеличению их размеров и неоднородности распределения в алюминиевой матрице, что снижает потенциал дисперсионного упрочнения при старении и коррозионную стойкость материала.

Ключевые слова: сплавы системы Al–Mg–Si, закалка, старение, скорость закалки, устойчивость твердого раствора, фазовый состав, дисперсоид, фазовое превращение, просвечивающая электронная микроскопия

Список литературы

  1. Бенариеб И., Бер Л.Б., Антипов К.В., Сбитнева С.В. Тенденции развития деформируемых сплавов системы Al–Mg–Si–(Cu). Часть 1 (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 3. С. 14–22. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2019-0-3-14-22

  2. Кузнецов А.О., Оглодков М.С., Климкина А.А. Влияние химического состава на структуру и свойства сплава системы Al–Mg–Si // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. № 7 (67). Ст. 01. http://www.viam-works.ru (дата обращения: 15.07.2018). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-7-3-9

  3. Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Цукров С.Л. Термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов / Под ред. акад. РАН профессора Е.Н. Каблова. М.: НП “АПРАЛ”, 2020. С. 552.

  4. Захаров В.В. Устойчивость твердого раствора в алюминиевых сплавах // Цветные металлы. 2007. № 11. С. 100–107.

  5. Захаров Е.Д., Давыдов В.Г., Егорова Л.С., Сорокин Н.А., Гусев В.П., Антонова Р.Н. Исследование устойчивости твердых растворов сплавов системы Al–Mg–Si // Технология легких сплавов. 1967. № 2. С. 12–17.

  6. Milkereit B., Starink M., Rometsch P., Schick C., Kessler O. Review of the Quench Sensitivity of Aluminium Alloys: Analysis of the Kinetics and Nature of Quench-Induced Precipitation // Materials. 2019. V. 12. P. 4083. https://doi.org/10.3390/ma12244083

  7. Pogatscher S., Antrekowitsch H., Leitner H. Influence of interrupted quenching on artificial aging of Al–Mg–Si alloys // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 4496–4505. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.04.026

  8. Yang Z., Jiang X., Zhang X., Liu M., Liang Z., Leyvraz D., Banhart J. Natural ageing clustering under different quenching conditions in an Al–Mg–Si alloy // Scripta Mater. 2021. V. 190. P. 179–182.

  9. Strobel K., Easton M., Sweet L., Couper M.J., Nie J.-F. Relating Quench Sensitivity to Microstructure in 6000 Series Aluminium Alloys // Mater. Trans. 2011. V. 52. № 5. P. 914–919.

  10. Andersen S.J., Zandbergen H.W., Jansen J., Træholt C., Tundal U., Reiso O. The crystal structure of the β''-phase in Al–Mg–Si alloys // Acta Mater. 1998. V. 46. P. 3283–3298.

  11. Saito T., Mortsell E.A., Wenner S., Marioara C.D., Andersen S.J., Friis J., Matsuda K., Holmestad R. Atomic structures of precipitates in Al–Mg–Si alloys with small additions of other elements //Advanced Eng. Mater. 2018. V. 20. № 7. P. 1800125.

  12. Телешов В.В. Активационные явления при термической обработке алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. 2017. № 4. С. 49–61.

  13. Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Хохлатова Л.Б., Рябов Д.К. Структура, свойства и применение сплавов системы Al–Mg–Si–(Cu) // Металловедение и термическая обр. металлов. 2011. № 9. С. 40–45.

  14. Каблов Е.Н., Лукина Е.А., Сбитнева С.В., Хохлатова Л.Б., Зайцев Д.В. Формирование метастабильных фаз при распаде твердого раствора в процессе искусственного старения Al-сплавов // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 7–17.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал