Разработка реологической модели горячей деформации на примере алюминий-литиевых сплавов 1424 и В-1461

Предложен вариант реологической модели горячей деформации – закона гиперболического синуса, учитывающий в отличие от стандартного не только скорость деформации и температуру процесса, но и степень деформации. Входящие в закон гиперболического синуса константы материала заменены полиноминальными функциями степени деформации, для расчета коэффициентов которых разработана соответствующая методика. Показано применение предложенной реологической модели для алюминий-литиевых сплавов пониженной плотности марки 1424 системы Al–Mg–Li–Zn и В-1461 системы Al–Cu–Li–Zn, для которых методом физического моделирования на установке Gleeble-3800 экспериментально определены кривые течения в диапазонах температур 400–480 °С и скоростей деформации 1–60 с–1 до степени деформации 0,6. Исследовалось также влияние исходного состояния материала – образцы отбирались как от слитка, так и от горячекатаных плит. Определены константы реологической модели горячего деформирования, включающей параметр Зинера–Холломона и закон гиперболического синуса для всего диапазона напряжений и деформаций. После аппроксимации зависимостей параметров данной модели от истинных де- формаций полиноминальным законом 4-го порядка создана реологическая модель, описывающая поведение сплава в исследуемом температурно-скоростном диапазоне. Установлены особенности изменения параметров закона гиперболического синуса от степени деформации. Показано, что параметры для литого материала выше, чем для катаного. Сравнение стандартной и предложенной моделей показало, что использование стандартной модели во всем интервале деформаций приводит к завышенным значениям напряжений течения (до 12 %).

1. Каблов Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники. Вестник РАН. 2012. Т. 82. No. 6. С. 158—167.

2. Хохлатова Л.В., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Михайлов Е.Д. Алюминий-литиевые сплавы для самолетостроения. Металлург. 2012. No. 56(5-6). С. 31—35.

3. Гуреева М.А., Грушко О.Е., Овчинников В.В. Свариваемые алюминиевые сплавы в конструкциях транспортных средств. Заготовит. пр-ва в машиностроении. 2009. No. 3. С. 27—41.

4. Rioja R., Liu J. The evolution of Al—Li base products for aerospace and space applications. Met. Mater. Trans. A. 2012. Vol. 43. P. 3325—3337.

5. Елагин В.И., Захаров В.В. Современные Al—Li-сплавы и перспективы их развития. МиТОМ. 2013. No. 4. С. 17—23.

6. Колобнев Н.И., Хохлатова Л.В., Антипов В.В. Перспективные алюминиевые сплавы для самолетных конструкций. Технология легких сплавов. 2007. No. 2. С. 35—38.

7. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы в летатель- ных аппаратах в периоды 1970—2000 и 2001—2015 гг. МиТОМ. 2001. No. 1. С. 5—9.

8. Фридляндер И.Н., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Рендикс К., Темпус Г. Развитие термически стабильно- го алюминиево-литиевого сплава 1424 для применения в сварном фюзеляже. МиТОМ. 2002. No. 1. С. 3—7.

9. 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.

10. 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.

11. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Лукина Е.А., Бер Л.Б. Снижение анизотропии в листах Al—Mg—Li—Zn-сплава 1424. Цветные металлы. 2013. No. 3 (843). С. 78—81.

12. 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.

13. 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 алюминий-литиевый сплав 1424 для сварных конструкций изделий авиакосмической техники. Сварочное пр-во. 2009. No. 3. С. 7—10.

14. Ерисов Я.А., Гречников Ф.В., Оглодков М.С. Влияние режимов изготовления листов из сплава В-1461 на кристаллографию структуры и анизотропию свойств. Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. No. 6. С. 36—42.

15. Ерисов Я.А., Гречников Ф.В. Физическое моделирование горячей прокатки сплава пониженной плотности системы Al—Mg—Li—Zr—Zn—Sc. Металлург. 2017. No. 9. C. 103—108.

16. Longzhou M., Jianzhong C., Xiaobo Z.A. Study on improving the cold-forming property of Al—Mg—Li alloy 01420. Adv. Perf. Mater. 1997. Vol. 4. P. 105—114.

17. Chen Y., Li J., Lu H., Li S., Zheng Z., Zhang Y., Zhang X. Hot deformation behavior of Al—Cu—Li—Mg—Zr alloy containing Zn and Mn. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2007. Vol. 17. P. s271—s275.

18. Ou, L., Nie Y., Zheng Z. Strain compensation of the constitutive equation for high temperature flow stress of Al—Cu—Li alloy. J. Mater. Eng. Perform. 2014. Vol. 23(1). P. 25—30.

19. Yu X., Zhang Y., Yin D., Yu Z., Li S. Characterization of hot deformation behavior of a novel Al—Cu—Li alloy using processing maps. Acta Metal. Sin. (Eng. Lett.). 2015. Vol. 28(7). P. 817—825.

20. Erisov Ya., Surudin S., Grechnikov F. Hot deformation behavior of Al—Cu—Li—Mg—Zn—Zr—Sc alloy in ascast and hot-rolled condition. Mater. Sci. Forum. 2018. Vol. 920. P. 244—249.

21. Mirzadeh H., Cabrera J.C., Najafizadeh A. Constitutive relationships for hot deformation of austenite. Acta Mater. 2011. Vol. 59. P. 6441—6448.

22. McQueen H.J., Ryan N.D. Constitutive analysis in hot working. Mater. Sci. Eng. A. 2002. Vol. 322. P. 43—63.

23. Колобнев Н.И., Сетюков О.А., 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.

24. Лукина Е.А., Алексеев А.А., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Закономерности формирования основных упрочняющих фаз в сплавах 1424 cистемы Al—Mg—Li—Zn и В-1461 системы Al—Cu—Li—Zn—Mg. МиТОМ. 2013. No. 9. C. 12—17.

25. Колобнев Н.И., Антипов В.В., Махсидов В.В., Рябов Д.К., Хохлатова Л.Б., Попов В.И., Оглодков М.С. Способ из- готовления листов из алюминиевых сплавов Пат. 2486274 (РФ). Заявл. 17.10.2011. Опубл. 27.06.2013. Бюл. No.18.

26. Антипов В.В., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б. Развитие Al—Li сплавов и многоступенчатых режимов термической обработки. МиТОМ. 2013. No. 9. C. 5—11.

27. Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С., Клочко- ва Ю.Ю. высокопрочные сплавы системы Al—Cu— Li с повышенной вязкостью разрушения для само- летных конструкций. Цветные металлы. 2013. No. 9. С. 66—71.

28. Тарасов Ю.М., Вахромов Р.О. применение алюминиевых сплавов, разработанных под руководством академика И.Н. Фридляндера, в отечественной авиационной технике. Цветные металлы. 2013. No. 9. C. 37—39.

29. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Луки на Е.А., Сбитнева С.В. Изменение фазового состава в зависимости от режимов старения и структуры полуфабрикатов сплава В-1461. МиТОМ. 2012. No. 6. C. 20—24.

30. Семенов Е.И. Ковка и штамповка: Справочник. Т. 2. Горячая штамповка. М.: Машиностроение, 1986.

31. Семенов Е.И. Ковка и штамповка: Справочник. Т. 1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка. М: Машиностроение, 1985.