Фазовый состав и структура сплавов системы Al–Cu–Mn–Mg–Zn–Fe–Si, содержащих 2%Cu и 1.5%Mn

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Расчетными и экспериментальными методами изучено совместное и раздельное влияние добавок Zn, Mg, Fe и Si на фазовый состав и структуру алюминиевых сплавов, содержащих 2% Cu и 1.5% Mn, в литом и холоднокатаном состояниях. Установлено, что совместное добавление данных элементов в количестве более 3% в базовый сплав позволяет сохранить механические свойства холоднокатаных сплавов на уровне свойств деформированного базового сплава, несмотря на существенное усложнение фазового состава. В значительной мере это обусловлено полным связыванием железа в эвтектические включения фазы Al15(Fe,Mn)3Si2. Из чего вытекает принципиальная возможность использования для приготовления данного сплава, не требующего гомогенизации и закалки, разнообразного вторичного сырья.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. А. Цыденов

НИТУ “МИСИС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kirillcydenov@yandex.ru

кафедра обработки металлов давлением

Россия, Москва, 119049

Н. А. Белов

НИТУ “МИСИС”

Email: kirillcydenov@yandex.ru

кафедра обработки металлов давлением

Россия, Москва, 119049

Список литературы

  1. Jaunky V.C. Are Shocks To Aluminium Consumption Transitory Or Permanent? // Rev. Appl. Economics. 2013. V. 9. P. 21–37.
  2. Babcsán N. Aluminium infinite green circular economy–theoretical carbon free infinite loop, combination of material and energy cycles // Solutions for Sustainable Development. CRC Press. 2019. P. 205–210.
  3. Brough D., Jouhara H. The aluminium industry: A review on state-of-the-art technologies, environmental impacts and possibilities for waste heat recovery // Intern. J. Thermofluids. 2020. V. 1. P. 100007.
  4. Ashkenazi D. How aluminum changed the world: A metallurgical revolution through technological and cultural perspectives // Techn. Forec. Soc. Change. 2019. V. 143. P. 101–113.
  5. Pedneault J., Majeau‐Bettez G., Pauliuk S., Margni M. Sector‐specific scenarios for future stocks and flows of aluminum: An analysis based on shared socioeconomic pathways // J. Industrial Ecology. 2022. V. 26. № 5 P. 1728–1746.
  6. Sivanur K., Umananda K.V., Pai D. Advanced materials used in automotive industry-a review // AIP Conference Proceedings. 2021. V. 2317. № 1. P. 020032.
  7. Zheng K., Politis D.J., Wang L., Lin J.A. Review on forming techniques for manufacturing lightweight complex–shaped aluminium panel components // Intern. J. Lightweight Mater. Manufacture. 2018. V. 1. № 2. P. 55–80.
  8. Kermanidis A.T. Aircraft aluminum alloys: Applications and Future Trends // Revolutionizing Aircraft Mater. Processes. 2020. P. 21–55.
  9. Yang C., Zhang L., Chen Z., Gao Y., Xu Z. Dynamic material flow analysis of aluminum from automobiles in China during 2000–2050 for standardized recycling management // J. Cleaner Production. 2022. V. 337. P. 130544.
  10. Zhao Y., Zhang W., Yang C., Zhang D., Wang Z. Effect of Si on Fe-rich intermetallic formation and mechanical properties of heat-treated Al–Cu–Mn–Fe alloys // J. Mater. Research. 2018. V. 33. № 8. P. 898–911.
  11. Belov N.A., Cherkasov S.O., Korotkova N.O., Yakovleva A.O., Tsydenov K.A. Effect of Iron and Silicon on the Phase Composition and Microstructure of the Al-2% Cu-2% Mn (wt%) Cold Rolled Alloy // Phys. Met. Metallogr. 2021. V. 122. P. 1095–1102.
  12. Belov N.A., Akopyan T.K., Korotkova N.O., Cherkasov S.O., Yakovleva A.O. Effect of Fe and Si on the phase composition and microstructure evolution in alloy Al-2wt.%Cu-2wt.%Mn during solidification, cold rolling and annealing // JOM. 2021. V. 16. № 1. P. 3827–3837.
  13. Belov N.A., Akopyan T.K., Shurkin P.K., Korotkova N.O. Comparative analysis of structure evolution and thermal stability of experimental AA2219 and model Al-2wt.%Mn-2wt.%Cu cold rolled alloys // J. Alloys Compounds. 2021. V. 864. P. 158823.
  14. Mondol S., Alam T., Banerjee R., Kumar S., Chattopadhyay K. Development of a high temperature high strength Al alloy by addition of small amounts of Sc and Mg to 2219 alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 687. P. 221–231.
  15. He H., Yi Y., Huang S., Zhang Y. Effects of cold predeformation on dissolution of second-phase Al2Cu particles during solution treatment of 2219 Al–Cu alloy forgings // Mater. Charact. 2018. V. 135. P. 18–24.
  16. Shakiba M., Parson N., Chen X.-G. Hot deformation behavior and rate-controlling mechanism in dilute Al–Fe–Si alloys with minor additions of Mn and Cu // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 636. P. 572–581.
  17. Sakow S., Tokunaga T., Ohno M., Matsuura K. Microstructure refinement and mechanical properties improvement of Al-Si-Fe alloys by hot extrusion using a specially designed high-strain die // J. Mater. Process. Technol. 2020. V. 277. P. 1116447.
  18. Shakiba M., Parson N., Chen X.-G. Effect of homogenization treatment and silicon content on the microstructure and hot work ability of dilute Al–Fe–Si alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 619. P. 180–189.
  19. Belov N.A., Shurkin P.K., Korotkova N.O., Cherkasov S.O. The effect of heat treatment on the structure and mechanical properties of cold-rolled sheets made of Al–Cu–Mn alloys with varying copper to manganese ratios // Tsetnye Met. 2021. V. 9. P. 80–86.
  20. Korotkova N.O., Shurkin P.K., Cherkasov S.O., Aksenov A.A. Effect of Copper Concentration and Annealing Temperature on the Structure and Mechanical Properties of Ingots and Cold-Rolled Sheets of Al-2% Mn Alloy // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2022. V. 63. № 2. P. 190–200.
  21. Belov N.A., Korotkova N.O., Akopyan T.K., Tsydenov K.A. Simultaneous Increase of Electrical Conductivity and Hardness of Al-1.5 wt.% Mn Alloy by Addition of 1.5 wt.% Cu and 0.5 wt.% Zr // Metals. 2019. V. 9. № 12. P. 1246.
  22. Information on http://www.thermocalc.com. Accessed 9 January 2024.
  23. Scheil E. Bemerkungen zur schichtkristallbildung // Intern. J. Mater. Research. 1942. V. 34. № 3. P. 70–72.
  24. Pelton A.D., Eriksson G., Bale C.W. Scheil–Gulliver constituent diagrams // Metal. Mater. Trans. A. 2017. V. 48. P. 3113–3129.
  25. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. МИСиС, 2005. 376 с.
  26. Bäckerud L., Chai G., Tamminen J. Solidification characteristics of aluminum alloys, Volume 1: Foundry Alloys, first ed. Oslo: Skanaluminium, 1986. 159 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Политермические сечения системы Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn при 2%Cu, 1.5%Mn, 0.4%Fe и 0.4%Si: (а) при 1%Zn; (б) при 1%Mg.

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Политермические сечения системы Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn при 2%Cu, 1.5%Mn, 1%Mg и 1%Zn: (а) при 0.4%Si, (б) при 0.4%Fe.

Скачать (114KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчетные зависимости массовой доли твердых фаз (Q) от температуры при неравновесной кристаллизации для экспериментальных сплавов (см. табл. 1): (а) A-0; (б) A-1; (в) A-2; (г) A-3. Обозначение фаз см. на рис. 1, 2.

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроструктура слитков экспериментальных сплавов, СЭМ: (а) A-0; (б) A-1; (в) A-2; (г) A-3.

Скачать (62KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Карты распределения элементов в микроструктуре слитка сплава А-3, МРСА.

Скачать (89KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изотермические сечения систем Al–Cu–Mn–Mg–Zn (а), Al–Cu–Mn–Fe–Si (б) и Al–Cu–Mn–Fe–Si–Mg–Zn (в, г) при 2%Cu, 1.5%Mn и 400°С: в) при 0.5%Fe и 0.4%Si; г) при 1%Mg и 1%Zn.

Скачать (111KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Микроструктура холоднокатаных листов экспериментальных сплавов после отжига при 400°С, СЭМ: (а) A-0; (б) A-1; (в) A-2; (г) A-3.

Скачать (88KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Дисперсоиды Al20Cu2Mn3 в структуре отожженного холоднокатаного листа сплава А-2, ПЭМ: (а), (в) светлопольные изображения; (б) темнопольное изображение в рефлексе Al20Cu2Mn3.

Скачать (52KB)
Метаданные