Новый высокопрочный алюминиевый сплав на основе вторичного сырья


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены результаты исследований шести сплавов системы Al-Ca-Zn-Mg с добавками меди, марганца, железа и кремния с целью моделирования состава сплава, приготовленного на основе вторичного алюминия. Сплавы изготавливались в виде слитков размером 140×200×20 мм, которые подвергали последующей деформационной обработке методом горячей прокатки с толщины 20 мм до толщины 1 мм, а затем получали холоднокатаные листы толщиной 0,5 мм. Также изготавливался слиток цилиндрической формы диаметром 40 мм и длиной 200 мм, из которого получали прутки диаметром 14 мм методом радиально-сдвиговой прокатки. Горячую деформационную обработку слитков проводили при температуре 450°С без предварительного гомогенизационного отжига. Литые и деформированные образцы исследовали с помощью оптической и сканирующей электронной микроскопии. В микроструктуре образцов не было обнаружено грубых игольчатых частиц железо- и кремнийсодержащих фаз, а также каких-либо других грубых интерметаллидов, несмотря на высокое содержание примесей. Проведены механические испытания методом одноосного растяжения деформированных полуфабрикатов, которые не подвергались дополнительной упрочняющей термической обработке. По результатам испытаний был выбран сплав оптимального состава. Установлена возможность получения изделий из высокопрочного и высокотехнологичного алюминиево-кальциевого сплава на основе вторичного сырья без использования гомогенизации и закалки.

Об авторах

М. А. Барыкин

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Автор, ответственный за переписку.
Email: mr.barykin97.97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-3047-5756

аспирант, инженер научного проекта

Россия

Е. А. Наумова

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: jan73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4419-2943

доцент, ведущий эксперт научного проекта

Россия

Н. А. Белов

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: nikolay-belov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3455-9991

доктор технических наук, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением

Россия

А. С. Финогеев

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»;
АО «Завод алюминиевых сплавов»

Email: finogeev@zaspl.ru

аспирант, инженер научного проекта кафедры обработки металлов давлением;
начальник центральной заводской лаборатории

Россия

А. Н. Кошмин

Московский политехнический университет;
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Email: koshmin.an@misis.ru
ORCID iD: 0000-0002-4095-1658

доцент сектора научной деятельности;
доцент кафедры обработки металлов давлением

Россия

Список литературы

  1. Fielding R.A.P. Recycling Aluminum: Especially processing extrusion scrap // Light Metal Age. 2005. P. 20-35.
  2. Ibrahim M.F., Garza-Elizondo G.H., Samuel A.M., Samuel F.H. Optimizing the heat treatment of high-strength 7075-type wrought alloys: A metallographic study // International Journal of Metalcasting. 2016. V. 10, Iss. 3. P. 264-275. doi: 10.1007/s40962-016-0038-2
  3. Vakhromov R.O., Antipov V.V., Tkachenko E.A. Research and development of high-strength of Al-Zn-Mg-Cu alloys // Proceedings of 13th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA 13). 2012. P. 1515-1520. doi: 10.1007/978-3-319-48761-8_228
  4. Lu X.Y., Guo E.J., Rometsch P., Wang L. Effect of one-step and two-step homogenization treatments of distribution of Al3Zr dispersoids in commercial AA7150 aluminium alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012. V. 22, Iss. 11. P. 2645-2651. doi: 10.1016/s1003-6326(11)61512-4
  5. Wang M., Jin P., Wang J., Han Li. Hot deformation behavior of as-quenched 7005 aluminum alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24, Iss. 9. P. 2796-2804. doi: 10.1016/S1003-6326(14)63411-7
  6. Hou J., Deng P., Wang S., Xu H., Shi Y. Study on formability and microstructure evolution of hot deep drawing manufactured 7005 aluminum alloy sheet metal // Materials Today Communications. 2023. V. 36. doi: 10.1016/j.mtcomm.2023.106794
  7. Jiang J., Wang Y., Liu Y., Xiao G., Li H. Microstructure and mechanical properties of 7005 aluminum alloy processed by one-pass equal channel reciprocating extrusion // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2021. V. 31, Iss. 3. P. 609-625. doi: 10.1016/S1003-6326(21)65523-1
  8. Li L., Wang G., Liu J., Yao Z. Flow softening behavior and microstructure evolution of Al-5Zn-2Mg aluminum alloy during dynamic recovery // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24, Iss. 1. P. 42-48. doi: 10.1016/S1003-6326(14)63026-0
  9. Xu C., He H., Xue Zh., Li L. A detailed investigation on the grain structure evolution of AA7005 aluminum alloy during hot deformation // Materials Characterization. 2021. V. 171. doi: 10.1016/j.matchar.2020.110801
  10. Padamata S.K., Yasinskiy A., Polyakov P. A Review of secondary aluminum production and its byproducts // JOM. 2021. V. 73, Iss. 9. P. 2603-2614. doi: 10.1007/s11837-021-04802-y
  11. Whalen S., Overman N., Taysom B.S., Bowden M., Reza-E-Rabby M., Skszek T., DiCiano M. Effect of high iron content on direct recycling of unhomogenized aluminum 6063 scrap by shear assisted processing and extrusion // Journal of Manufacturing Processes. 2023. V. 97. P. 115-124. doi: 10.1016/j.jmapro.2023.04.067
  12. Belov N., Naumova E., Akopyan T. Eutectic alloys based on the Al-Zn-Mg-Ca system: Microstructure, phase composition and hardening // Materials Science and Technology. 2017. V. 33, Iss. 6. P. 656-666. doi: 10.1080/02670836.2016.1229847
  13. Naumova E., Doroshenko V., Barykin M., Sviridova T., Lyasnikova A., Shurkin P. Hypereutectic Al-Ca-Mn-(Ni) alloys as natural eutectic composites // Metals. 2021. V. 11, Iss. 6. doi: 10.3390/met11060890
  14. Belov N.A., Naumova E.A., Akopyan T.K., Doroshenko V.V. Design of multicomponent aluminium alloy containing 2 wt% Ca and 0.1 wt% Sc for cast products // Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 762. P. 528-536. doi: 10.1016/j.jallcom.2018.05.281
  15. Шуркин П.К., Белов Н.А., Мусин А.Ф., Самошина М.Е. Влияние кальция и кремния на характер кристаллизации и упрочнение сплава Al–8% Zn–3% Mg // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121, № 2. P. 149-156. doi: 10.31857/S0015323020020151
  16. Шуркин П.К., Белов Н.А., Мусин А.Ф., Аксенов А.А. Новый высокопрочный литейный алюминиевый сплав на основе системы Al-Zn-Mg-Ca-Fe, не требующий термообработки // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2020. № 1. P. 48-58. doi: 10.17073/0021-3438-2020-1-48-58
  17. Шуркин П.К., Долбачев А.П., Наумова Е.А., Дорошенко В.В. Влияние железа на структуру, упрочнение и физические свойства сплавов системы Al-Zn-Mg-Ca // Цветные металлы. 2018. № 5. С. 69-77. doi: 10.17580/tsm.2018.05.10
  18. Polmear I.J. Light metals: From traditional alloys to nanocrystals. Elsevier, 2006. 421 p.
  19. Gamin Y.V., Belov N.A., Akopyan T.K., Timofeev V.N., Cherkasov S.O., Motkov M.M. Effect of radial-shear rolling on the structure and hardening of an Al–8%Zn–3.3%Mg–0.8%Ca–1.1%Fe alloy manufactured by electromagnetic casting // Materials. 2023. V. 16, Iss. 2. doi: 10.3390/ma16020677
  20. Abioye O.P., Atanda P.O., Osinkolu G.A., Abioye A.A., Olumor I.D., Odunlami O.A., Afolalu S.A. Influence of equal channel angular extrusion on the tensile behavior of Aluminum 6063 alloy // Procedia Manufacturing. 2019. V. 35. P. 1337-1343. doi: 10.1016/j.promfg.2019.05.020
  21. Akopyan T.K., Belov N.A., Letyagin N.V., CherkasovS.O., Nguen X.D. Description of the new eutectic Al-Ca-Cu system in the aluminum corner // Metals. 2023. V. 13, Iss. 4. doi: 10.3390/met13040802

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах