ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ФАЗ ПРИ СТАРЕНИИ НА ШТАМПУЕМОСТЬ ЛИСТОВ ИЗ СПЛАВА Д16

Актуальность работы связана с повышением требований к точности штамповок из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, применяемых также для изготовления слоистых композитов. Эти требования могут быть обеспечены за счет управления структурой листовых заготовок, в частности фазовым составом. В представленной работе приведены результаты экспериментального исследования влияния режимов старения на состав, характер распределения дисперсных фаз и штампуемость листовых заготовок из сплава Д16. Термическая обработка заключалась в проведении закалки с температуры 500 °С в воду комнатной температуры и последующем старении: естественное старение в течение 7 сут, искусственное старение при t = 50, 100, 150 и 200 °С с выдержкой при каждой температуре 15, 30, 60, 120 и 240 мин. Предложен способ количественной оценки характера распределения дисперсных фаз по изображению микроструктуры. Штампуемость оценивалась с помощью числа текучести, т.е. отношения предела текучести к пределу прочности. Установлено, что с повышением температуры и времени выдержки при старении число текучести увеличивается, что указывает на снижение пригодности сплава к операциям листовой штамповки. Старение при t = 50 °С не привело к появлению дисперсных фаз – как при изучении структуры в оптическом микроскопе, так и с помощью электронной микроскопии. Неоднородность распределения дисперсных фаз внутри зерна возрастает на ранних этапах старения при длительности выдержки до 1 ч для температур 100, 150 и 200 °С и снижается при последующем увеличении времени выдержки до 4 ч. Корреляции между однородностью распределения фаз и числом текучести не выявлено. В большей степени на показатели штампуемости оказывает влияние химический состав фаз, который меняется в зависимости от режима обработки: после отжига и естественного старения выделяются преимущественно фазы θ и S, при температуре старения до 150 °С при выдержках до 1 ч – фазы T, θ и S, а при длительных выдержках и t > 150 °С – фаза θ.

дюралюминий, структура, число текучести, старение, дисперсные включения, фазовый состав

1. Каблов Е.Н., Антипов В.В., Сенаторова О.Г. Слоистые алюмостеклопластики СИАЛ-1441 и сотрудничество c AIRBUS и TU DELFT // Цвет. металлы. 2013. No. 9 (849). С. 50—53.

2. Kotik H.G., Perez Ipiña J.E. Short-beam shear fatigue behavior of fiber metal laminate (Glare) // Int. J. Fatigue. 2017. Vol. 95. Р. 236—242.

3. Гречников Ф.В., Антипов В.В., Ерисов Я.А., Гречникова А.Ф. Повышение технологичности алюмостеклопластиков путем формирования в листах из сплава В95 эффективной кристаллографической текстуры // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 6. С. 38—43.

4. Постнов А.В., Постнов В.И., Казаков И.А. Особенности технологий формования профильных конструкций из металлополимерных композиционных материалов // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2009. Т. 11. No. 3 (2). С. 499—508

5. Bikakis G.S.E., Savaidis A. FEM simulation of simply supported GLARE plates under lateral indentation loading and unloading // Theor. Appl. Fracture Mech. 2016. Vol. 83. P. 2—10.

6. Biswas A., Siegel D.J., Seidman D.N. Compositional evolution of Q-phase precipitates in an aluminum alloy // Acta Mater. 2014. No. 75. P. 322—336.

7. Cheng S., Zhao Y.H., Zhu Y.T., Ma E. Optimizing the strength and ductility of fine structured 2024 Al alloy by nano-precipitation // Acta Mater. 2007. No. 55. P. 5822— 5832

8. Zhong H., Rometsch P.A., Cao L., Estrin Yu. The influence of Mg/Si ratio and Cu content on the stretch formability of 6xxx aluminium alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2016. No. 651. P. 688—697.

9. Xu X., Zhao Yu., Ma B., Zhang J., Zhang M. Rapid grain refinement of 2024 Al alloy through recrystallization induced by electropulsing // Mater. Sci. Eng. A. 2014. No. 612. P. 223—226.

10. Рудской А.И., Колбасников Н.Г., Рингинен Д.А. Получение субмикронной и нанокристаллической структуры металлов методами горячей и теплой деформации // Науч.-техн. ведомости Санкт-Петерб. гос. политех. ун-та. 2011. No. 123. С. 191—205.

11. Колбасников Н.Г., Кондратьев С.Ю. Структура. Энтропия. Фазовые превращения и свойства металлов. СПб.: Санкт-Петерб. гос. политех. ун-т, 2006.

12. Yi G., Littrell K.C., Poplawsky J.D., Cullen D.A., Sundberg E., Free M.L. Characterization of the effects of different tempers and aging temperatures on the precipitation behavior of Al—Mg (5.25 at.%) —Mn alloys // Mater. Design. 2017. Vol. 118. P. 22—35.

13. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов (с прил. атласа макро- и микроструктур). 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1970.

14. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972.

15. Cochard A., Zhu K., Joulié S., Douin J., Huez J., Robbiola L., Sciau P., Brunet M. Natural aging on Al—Cu—Mg structural hardening alloys — investigation of two historical duralumins for aeronautics // Mater. Sci. Eng. A. 2017. Vol. 690. P. 259—269.

16. Abúndez A., Pereyra I., Campillo B., Serna S., Alcudia E., Molina A., Blanco A., Mayén J. Improvement of ultimate tensile strength by artificial ageing and retrogression treatment of aluminium alloy 6061 // Mater. Sci. Eng. A. 2016. Vol. 668. P. 201—207

17. Lia X.M., Starink M.J. Identification and analysis of intermetallic phases in overaged Zr-containing and Crcontaining Al—Zn—Mg—Cu alloys // J. Alloys Compd. 2011. Vol. 509. No. 2. P. 471—476.

18. Lu Ya., Wang J., Li X., Chen Y., Zhou D., Zhou G., Xu W. Effect of pre-deformation on the microstructures and properties of 2219 aluminum alloy during aging treatment // J. Alloys Compd. 2017. Vol. 699. P. 1140—1145.

19. Strobel K., Lay M.D.H., Easton M.A., Sweet L., Zhu S., Parson N.C., Hill A.J. Effects of quench rate and natural ageing on the age hardening behaviour of aluminium alloy AA6060 // Mater. Charact. 2016. Vol. 111. P. 43—52.

20. Hannard F., Pardoen T., Maire E., Bourlot C. Le, Mokso R., Simar A. Characterization and micromechanical modelling of microstructural heterogeneity effects on ductile fracture of 6xxx aluminium alloys // Acta Mater. 2016. Vol. 103. P. 558—572.

21. Song Y.F., Ding X.F., Xiao L.R., Zhao X.J., Cai Z.Y., Guo L., Li Y.W., Zheng Z.Z. Effects of two-stage aging on the dimensional stability of Al—Cu—Mg alloy // J. Alloys Compd. 2017. Vol. 701. P. 508—514.