cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ "МИСИС"10.17073/0021-3438-2017-6-45-52cvmet-657Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕКСТУРЫ, МИКРОСТРУКТУРЫ И АНИЗОТРОПИИ СВОЙСТВ В ПРОЦЕССЕ ПРОКАТКИ ЛИСТОВ ИЗ АЛЮМИНИЙ-ЛИТИЕВОГО СПЛАВА 1420Study of texture and microstructure formation and anisotropy of properties of aluminum-lithium alloy 1420 sheets when rollingГречниковФ. В.GrechnikovF. V.

докт. техн. наук, акад. РАН, проф., первый зам. председателя СамНЦ РАН443001, г. Самара, Студенческий пер., 3А

Dr. Sci. (Eng.), Acad. of Russian Academy of Sciences, First deputy chairman of the Samara Scientific Center RAS443001, Russia, Samara, Studencheskiy per., 3А

gretch@ssau.ruЕрисовЯ. А.ErisovYa. A.

канд. техн. наук, вед. инженер НИЛ-37 Самарского университета443086, г. Самара, Московское шоссе, 34

Cand. Sci. (Eng.), Senior engineer of NIL-37, Samara University443086, Russia, Samara, Moskovskoe shosse, 34

yaroslav.erisov@mail.ruСурудинС. В.SurudinS. V.

канд. техн. наук, инженер кафедры обработки металлов давлением (ОМД) Самарского университета

443086, г. Самара, Московское шоссе, 34

Cand. Sci. (Eng.), Engineer, Department of metal forming processes, Samara University.443086, Russia, Samara, Moskovskoe shosse, 34

innosam63@gmail.comОглодковМ. С.OglodkovM. S.

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник ВИАМ

105005, г. Москва, ул. Радио, 17

Cand. Sci. (Eng.), Senior researcher, All-Russia Institute of Aviation Materials105005, Russia, Moscow, Radio str., 17

ogmih83@mail.ruСамарский научный центр Российской академии наук (СамНЦ РАН)РоссияSamara Scientific Center RASRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. КоролеваРоссияSamara UniversityRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ)РоссияAll-Russia Institute of Aviation MaterialsRussian Federation201718122017064552Copyright © Гречников Ф.В., Ерисов Я.А., Сурудин С.В., Оглодков М.С., 20172017Гречников Ф.В., Ерисов Я.А., Сурудин С.В., Оглодков М.С.Grechnikov F.V., Erisov Y.A., Surudin S.V., Oglodkov M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/657

Приведены результаты исследований формирования кристаллографической ориентации структуры и анизотропии свойств в процессе прокатки листов из алюминий-литиевого сплава 1420 системы Al–Mg–Li. Горячекатаные заготовки из сплава 1420 прокатывали вхолодную с промежуточными закалками по следующему маршруту: 7,3 мм → 4,8 мм → 3,0 мм → 1,8 мм. После каждого прохода отбирались образцы для проведения механических испытаний и анализа структуры методами оптической микроскопии и дифрактометрии. Для листов всех рассматриваемых состояний характерна деформированная волокнистая структура и значительная анизотропия механических свойств. При этом максимальная пластичность наблюдается под углом 45° к направлению прокатки. Характер анизотропии свойств, сформированной на стадии горячей прокатки, не изменяется в процессе холодной прокатки. На всех этапах прокатки листы из сплава 1420 за счет сохранения нерекристаллизованной структуры обладают острой текстурой деформации. Так, в ходе анализа полюсных фигур и преимущественных ориентировок выявлено увеличение объемных долей ориентировок прокатки (типа латуни – медленное, а типа S – более быстрое) с ростом суммарных деформаций холодной прокатки. Ориентировки рекристаллизации (типа R) присутствуют в небольших количествах лишь после горячей прокатки. Объемная доля бестекстурной составляющей уменьшается с ростом суммарных деформаций. На основании полученных результатов исследований сделан вывод о том, что для уменьшения доли текстуры деформации и снижения анизотропии свойств в листах из сплава 1420 необходимо в первую очередь обеспечить протекание процессов рекристаллизации на стадии горячей прокатки с целью получения рекристаллизованной горячекатаной заготовки для последующей холодной прокатки.

The article shows the evolution of the crystallographic texture and anisotropy of properties during the cold rolling of Al–Mg–Li aluminum-lithium alloy 1420 sheets. Hot-rolled 1420 alloy billets were rolled in a cold condition with intermediate quenching under the following schedule: 7,3 mm → 4,8 mm → 3,0 mm → 1,8 mm. After each pass samples are taken for mechanical testing and structure analysis using optical microscopy and diffractometry. Sheets in all the analyzed conditions characterize by a deformed fiber structure and a considerable anisotropy of mechanical properties. Maximum ductility is observed at 45° to the rolling direction. The nature of anisotropy formed during hot rolling does not change during the cold rolling process. Sheets made of 1420 alloy maintain non-recrystallized structures and have a sharp deformation texture at all stages of rolling. Thus, pole figure and preferred orientation analysis revealed an increase in the volume ratio of rolling textures (slow for brass type and fast for S type) with the growing total cold rolling deformation. Recrystallization textures (R type) are present in small quantities only after hot rolling. The volume fraction of a textureless component decreases with the growth of deformation. The results obtained in the studies allow for the conclusion that first of all it is necessary to provide recrystallization in 1420 alloy sheets at the stage of hot rolling and obtain a recrystallized hot rolled billet for subsequent cold rolling in order to reduce the volume fraction of deformation texture and anisotropy of properties.

прокаткатекстурамикроструктураанизотропия свойствалюминий-литиевый сплав 1420rollingtexturemicrostructureanisotropy of propertiesaluminum-lithium alloy 1420ReferencesГуреева М.А., Грушко О.Е., Овчинников В.В. Свариваемые алюминиевые сплавы в конструкциях транспортных средств // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. No. 3. С. 27—41.Gureeva M.A., Grushko O.E., Ovchinnikov V.V. Svarivaemye alyuminievye splavy v konstruktsiyakh transportnykh sredstv [Welded aluminium alloys in the construction of vehicles]. Zagotovitel’nye proizvodstva v mashinostroenii. 2009. No. 3. P. 27—41.Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы в летательных аппаратах в периоды 1970—2000 и 2001—2015 гг. // МиТОМ. 2001. No. 1. С. 5—9.Fridlyander I.N. Alyuminievye splavy v letatel’nykh apparatakh v periody 1970—2000 i 2001—2015 gg. [Aluminum alloys in aircraft in periods of 1970—2000 and 2001—2015]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2001. No. 1. С. 5—9.Каблов Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник РАН. 2012. Т. 82. No. 6. С. 520.Kablov E.N. Materialy i khimicheskie tekhnologii dlya aviatsionnoi tekhniki [Materials and chemical technologies for aircraft engineering]. Vestnik Rossiiskoi akademii nauk. 2012. Vol. 82. No. 6. P. 520.Wanhill R.J.H. Status and prospects for aluminium-lithium alloys in aircraft structures // Int. J. Fatigue. 1994. Vol. 16(1). P. 3—20.Wanhill R.J.H. Status and prospects for aluminium-lithium alloys in aircraft structures. Int. J. Fatigue. 1994. Vol. 16(1). P. 3—20.Хохлатова Л.В., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Михайлов Е.Д. Алюминиевые сплавы для самолетостроения // Металлург. 2012. No. 5. С. 31—35.Khokhlatova L.V., Kolobnev N.I., Oglodkov M.S., Mikhailov E.D. Alyuminievye splavy dlya samoletostroeniya [Aluminum alloys for aircraft construction]. Metallurg. 2012. No. 5. P. 31—35.Колобнев Н.И., Хохлатова Л.В., Антипов В.В. Перспективные алюминиевые сплавы для самолетных конструкций // Технология легких сплавов. 2007. No. 2. С. 35—38.Kolobnev N.I., Khokhlatova L.V., Antipov V.V. Perspektivnye alyuminievye splavy dlya samoletnykh konstruktsii [Perspective aluminum alloys for aircraft structures]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2007. No. 2. P. 35—38.Elagin V.I., Zakharov V.V. Modern Al—Li alloys and prospects of their development // Metal Sci. Heat Treatment. 2013. Vol. 55. P. 184—190.Elagin V.I., Zakharov V.V. Modern Al-Li alloys and prospects of their development. Metal Sci. Heat Treatment. 2013. Vol. 55. P. 184—190.Il’in A.A., Zakharov V.V., Betsofen M.S., Osintsev O.E., Rostova T.D. Texture and anisotropy of the mechanical properties of an Al—Mg—Li—Zn—Sc—Zr alloy // Russ. Metallurgy. 2008. No. 5. P. 406—412.Il’in A.A., Zakharov V.V., Betsofen M.S., Osintsev O.E., Rostova T.D. Texture and anisotropy of the mechanical properties of an Al—Mg—Li—Zn—Sc—Zr alloy. Russ. Metallurgy. 2008. No. 5. P. 406—412.Rioja R., Liu J. The evolution of Al—Li base products for aerospace and space applications // Metal. Mater. Trans. 2012. Vol. 43A. P. 3325—3337.Rioja R., Liu J. The evolution of Al—Li base products for aerospace and space applications. Metal. Mater. Trans. 2012. Vol. 43A. P. 3325—3337.Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов (резервы интенсификации). М.: Машиностроение, 1998.Grechnikov F.V. Deformirovanie anizotropnykh materialov (rezervy intensifikatsii) [Deformation of anisotropic materials (reserves of intensification)]. Moscow: Mashinostroenie. 1998.Гречников Ф.В., Ерисов Я.А., Арышенский Е.В. Проектирование технологических режимов прокатки листов и лент для вытяжки изделий с минимальным фестонообразованием // Вестник СамГТУ (НИУ). 2011. No. 2 (26). С. 158—167.Grechnikov F.V., Erisov Ya.A., Aryshenskii E.V. Proektirovanie tekhnologicheskikh rezhimov prokatki listov i lent dlya vytyazhki izdelii s minimal’nym festonoobrazovaniem [Designing of technological modes for rolling sheets and tapes for drawing products with minimal feston formation]. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta. 2011. No. 2 (26). P. 158—167.Aryshenskii E.V., Aryshenskii V.Y., Grechnikova A.F., Beglov E.D. Evolution of texture and microstructure in the production of sheets and ribbons from aluminum alloy 5182 in modern rolling facilities // Metal Sci. Heat Treatment. 2014. Vol. 56. Iss. 7-8. P. 347—352.Aryshenskii E.V., Aryshenskii V.Y., Grechnikova A.F., Beglov E.D. Evolution of texture and microstructure in the production of sheets and ribbons from aluminum alloy 5182 in modern rolling facilities. Metal Sci. Heat Treatment. 2014. Vol. 56. Iss. 7-8. P. 347—352.Aryshenskii E.V., Serebryany V.N., Tepterev M.S., Grechnikova A.F. Study of the laws of texture formation in the alloy 8011 during cold rolling and annealing // Phys. Metal Metallograph. 2015. Vol. 116. Iss. 9. P. 925—931.Aryshenskii E.V., Serebryany V.N., Tepterev M.S., Grechnikova A.F. Study of the laws of texture formation in the alloy 8011 during cold rolling and annealing. Phys. Metal Metallograph. 2015. Vol. 116. Iss. 9. P. 925—931.Оглодков М.С., Хохдатова Л.Б., Колобнев Н.И., Алексеев А.А., Лукина Е.А. Влияние термомеханической обработки на свойства и структуру сплава системы Al—Cu—Mg—Li—Zn // Авиационные материалы и технологии. 2010. No. 4. С. 7—11.Oglodkov M.S., Khokhdatova L.B., Kolobnev N.I., Alekseev A.A., Lukina E.A. Vliyanie termomekhanicheskoi obrabotki na svoistva i strukturu splava sistemy Al—Cu—Mg—Li—Zn [The effect of thermomechanical processing on the properties and structure of alloy Al—Cu—Mg—Li—Zn]. Aviatsionnye materialy i tekhnologii. 2010. No. 4. P. 7—11.Hales S.J., Hafley R.A. Texture and anisotropy in Al-Li alloy 2195 plate and near-net-shape extrusions // Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 257. No. 1. P. 153—164.Hales S.J., Hafley R.A. Texture and anisotropy in Al-Li alloy 2195 plate and near-net-shape extrusions. Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 257. No. 1. P. 153—164.Сетюков О.А., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Влияние кристаллографических ориентировок на свойства плит из Al—Li сплавов В-1461 и 1424 // Технология легких сплавов. 2010. No. 1. С. 100—106.Setyukov O.A., Kolobnev N.I., Khokhlatova L.B., Oglodkov M.S. Vliyanie kristallograficheskikh orientirovok na svoistva plit iz Al—Li splavov V-1461 i 1424 [Influence of crystallographic orientations on the properties of plates of Al—Li alloys V-1461 and 1424]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2010. No. 1. P. 100—106.Клочкова Ю.Ю., Грушко О.Е., Ланцова Л.П., Бурляева И.П. Освоение в промышленном производстве полуфабрикатов из перспективного алюминий-литиевого сплава В-1469 // Авиационные материалы и технологии. 2011. No. 1. С. 8-12.Klochkova Yu.Yu., Grushko O.E., Lantsova L.P., Burlyaeva I.P. Osvoenie v promyshlennom proizvodstve polufabrikatov iz perspektivnogo alyuminiilitievogo splava V-1469 [The development in industrial production of semi-finished products from advanced Al—Li alloy V-1469]. Aviatsionnye materialy i tekhnologii. 2011. No. 1. P. 8—12.Mizeraa J., Drivera J.H., Jezierskab E., Kurzydlowski K.J. Studies of the relationship between the microstructure and anisotropy of the plastic properties of industrial aluminum-lithium alloys // Mater. Sci. Eng. A. 1996. Vol. 212. No. 1. P. 94—101.Mizeraa J., Drivera J.H., Jezierskab E., Kurzydlowski K.J. Studies of the relationship between the microstructure and anisotropy of the plastic properties of industrial aluminum-lithium alloys. Mater. Sci. Eng. A. 1996. Vol. 212. No. 1. P. 94—101.Choia S.-H., Barlata F. Prediction of macroscopic anisotropy in rolled aluminum-lithium sheet // Scripta Mater. 1999. Vol. 41. No. 9. P. 981—987.Choia S.-H., Barlata F. Prediction of macroscopic anisotropy in rolled aluminum-lithium sheet. Scripta Mater. 1999. Vol. 41. No. 9. P. 981—987.Фридляндер И.Н., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Рендикс К., Темпус Г. Развитие термически стабильного алюминиево-литиевого сплава 1424 для применения в сварном фюзеляже // МиТОМ. 2002. No. 1. С. 3—7.Fridlyander I.N., Hohlatova L.B., Kolobnev N.I., Rendiks K., Tempus G. Razvitie termicheski stabil’nogo alyuminievo-litievogo splava 1424 dlya primeneniya v svarnom fyuzelyazhe. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. 2002. No. 1. P. 3—7.Милевская Т.В., Рушиц С.В., Ткаченко Е.А., Антонов С.М. Деформационное поведение высокопрочных алюминиевых сплавов в условиях горячей деформации // Авиационные материалы и технологии. 2015. No. 2 (35). С. 3—9.Milevskaya T.V., Rushits S.V., Tkachenko E.A., Antonov S.M. Deformatsionnoe povedenie vysokoprochnykh alyuminievykh splavov v usloviyakh goryachei deformatsii [Deformation behavior of high-strength aluminum alloys under conditions of hot deformation]. Aviatsionnye materialy i tekhnologii. 2015. No. 2 (35). P. 3—9.Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Лукина Е.А., Бер Л.Б. Снижение анизотропии в листах Al—Mg—Li—Znсплава 1424 // Цвет. металлы. 2013. No. 3 (843). С. 78—81.Хохлатова Л.B., Kolobnev N.I., Lukina E.A., Ber L.B. Snizhenie anizotropii v listakh Al—Mg—Li—Zn-splava 1424 [Reduction of anisotropy in Al—Mg—Li—Zn-alloy sheets 1424]. Tsvet. metally. 2013. No. 3 (843). P. 78—81.Фридляндер И.Н., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Алексеев А.А., Лукина Е.А., Колесникова О.К. Конструкционный сплав 1424 пониженной плотности системы Al—Mg—Li—Zr—Sc для сварных и клепаных конструкций авиакосмической техники // Технология легких сплавов. 2002. No. 4. С. 20—23.Fridlyander I.N., Khokhlatova L.B., Kolobnev N.I., Alekseev A.A., Lukina E.A., Kolesnikova O.K. Konstruktsionnyi splav 1424 ponizhennoi plotnosti sistemy Al—Mg—Li—Zr—Sc dlya svarnykh i klepanykh konstruktsii aviakosmicheskoi tekhniki [Constructional alloy 1424 of reduced density of the Al—Mg—Li—Zr—Sc system for welded and riveted structures of aerospace engineering]. Tekhnologiya legkikh splavov. 2002. No. 4. P. 20—23.Хохлатова Л.Б., Лукин В.И., Колобнев Н.И., Иода Е.Н., Базескин А.В., Лавpенчук В.П., Кошкин В.В., Мезенцева Е.А. Перспективный алюминиево-литиевый сплав 1424 для сварных конструкций изделий авиакосмической техники // Сварочное пр-во. 2009. No. 3. С. 7—10.Khokhlatova L.B., Lukin V.I., Kolobnev N.I., Ioda E.N., Bazeskin A.V., Lavpenchuk V.P., Koshkin V.V., Mezentseva E.A. Perspektivnyi alyuminievo-litievyi splav 1424 dlya svarnykh konstruktsii izdelii aviakosmicheskoi tekhniki [Prospective aluminum-lithium alloy 1424 for welded structures of aerospace products]. Svarochnoe proizvodstvo. 2009. No. 3. P. 7—10.Ерисов Я.А., Гречников Ф.В., Оглодков М.С. Влияние режимов изготовления листов из сплава в-1461 на кристаллографию структуры и анизотропию свойств // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2015. No. 6. С. 36—42.Erisov Ya.A., Grechnikov F.V., Oglodkov M.S. Vliyanie rezhimov izgotovleniya listov iz splava v-1461 na kristallografiyu struktury i anizotropiyu svoistv [The influence of the production modes of sheets of the alloy V-1461 on the crystallography of the structure and the anisotropy of the properties]. Izvestiya vuzov. Tsvet. metallurgiya. 2015. No. 6. P. 36—42.Longzhou M., Jianzhong C., Xiaobo Z.A. Study on improving the cold-forming property of Al—Mg—Li alloy 01420 // Adv. Perform. Mater. 1997. Vol. 4. P. 105—114.Longzhou M., Jianzhong C., Xiaobo Z.A. Study on improving the cold-forming property of Al—Mg—Li alloy 01420. Adv. Perform. Mater. 1997. Vol. 4. P. 105—114.Курсиков Ю.А., Москвичев Г.Г., Грушко О.Е., Винокуров Н.Д., Смаковская А.В. Исследование склонности сплава 01420 к образованию расслоений // Алюминиевые сплавы и специальные материалы: Тр. ВИАМ. Вып. 10. 1977. С. 13—15.Kursikov Yu.A., Moskvichev G.G., Grushko O.E., Vinokurov N.D., Smakovskaya A.V. Issledovanie sklonnosti splava 01420 k obrazovaniyu rassloenii [Study of the propensity of the alloy 01420 to form bundles]. In: Alyuminievye splavy i spetsial’nye materially: Trudy VIAM. 1977. No. 10. P. 13—15.Фридляндер Н.И., Шамрай В.Ф., Ширяева Н.В. Фазовый состав и механические свойства сплавов алюминия с магнием и литием // Изв. АН СССР. Металлы. 1965. No. 2. С. 153—156.Fridlyander N.I., Shamrai V.F., Shiryaeva N.V. Fazovyi sostav i mekhanicheskie svoistva splavov alyuminiya s magniem i litiem [Phase composition and mechanical properties of aluminum alloys with magnesium and lithium]. Izv. AN SSSR. Metally. 1965. No. 2. P. 153—156.Федорова А.В., Москвичев Г.Г., Кондрашева Л.Н. Причины низкой технологичности сплава 01420 при прокатке и пути их устранения // Алюминиевые сплавы и специальные материалы: Тр. ВИАМ. Вып. 10. 1977. С. 16—18.Fedorova A.V., Moskvichev G.G., Kondrasheva L.N. Prichiny nizkoi tekhnologichnosti splava 01420 pri prokatke i puti ikh ustraneniya [The reasons for the low processability of the 01420 alloy during rolling and the way to eliminate them]. Alyuminievye splavy i spetsial’nye materially: Trudy VIAM. 1977. No. 10. P. 16—18.Grechnikov F.V., Erisov Y.A. Virtual material model with the given crystallographic orientation of the structure // Key Eng. Mater. 2016. Vol. 684. P. 134—142.Grechnikov F.V., Erisov Y.A. Virtual material model with the given crystallographic orientation of the structure. Key Eng. Mater. 2016. Vol. 684. P. 134—142.Erisov Y.A., Grechnikov F.V., Surudin S.V. Yield function of the orthotropic material considering the crystallographic texture // Struct. Eng. Mech. 2016. Vol. 58. Iss. 4. P. 677—687.Erisov Y.A., Grechnikov F.V., Surudin S.V. Yield function of the orthotropic material considering the crystallographic texture. Struct. Eng. Mech. 2016. Vol. 58. Iss. 4. P. 677—687.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.