ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности получения ультрамелкозернистой структуры и перевода I в сверхпластическое состояние алюминиевых сплавов из "Сверхпластичность промышленных сплавов " Для установления связи показателей СПД алюминиевых сплавов с их химическим и фазовым составами и условиями деформирования было проведено специальное исследование на ряде модельных и промышленных сплавов (табл. 10). [c.154] Химические составы выбранных сплавов представляют различные системы, на основе которых построены композиции большинства алюминиевых сплавов. Это важные в практическом отношении и широко используемые промышленные деформируемые сплавы термически упрочняемые В96Ц, В93, АК6, АК4—1, 1420 и термически неупрочняемый АМгб, а также модельные сплавы AI — 1,58 % Mg, А1 — 4,1 % Си, А1 — 0,5. % Zr, А1 — 1,58 % Mg - 0,5 % Zr, А — 4,1 % Си — 0,5 % Zr и технически чистый алюминий марки А99. В модельных сплавах приняты одинаковые атомные концентрации магния и меди, равные 2 % (ат.). [c.154] Несмотря на различие химического состава у сплавов имеется общая особенность — им всем присуща матричная структура, типичная для деформируемых алюминиевых сплавов. [c.155] У модельных сплавов и алюминия исходным материалом служил слиток. Из него гидрозкструзией с последующей прокаткой изготовляли ленту толщиной 0,5 мм. После рекристаллизационного отжига при 300 °С в течение 30 мин алюминию придана УМЗ структура со средним размером зерен 6 мкм. Для получения УМЗ строения ленту модельных сплавов отжигали при 500 °С. [c.155] Для сопоставления исследованы также крупнозернистые образцы стандартных сплавов, вырезанные из исходных прутковых материалов. У алюминия крупное зерно d = 50 мкм получено отжигом ленты при 600 °С. [c.155] Обоснование выбранных режимов обработки материалов представлено в 5.2. [c.155] Низкая структурная стабильность обнаружена и у бинарных модельных сплавов алюминия с медью и магнием, а также у сложнолегированного промышленного сплава В93. [c.157] В случае УМЗ микроструктуры графики зависимостей б и тот е для всех сплавов, в том числе и для АМгб со средним размером зерен 5 мкм, имеют максимумы в интервале (0,5ч-2,0) 10 с Ч Примерно в том же интервале находится оптимальная скорость деформации сплавов, исследованных другими авторами (см. табл. 14). [c.158] Влияние размера зерен на показатели СП алюминиевых сплавов аналогично другим материалам с увеличением среднего размера зерен напряжение течения возрастает, бит снижаются, оптимальная скорость деформации уменьшается [269]. Это свидетельствует о необходимости большего измельчения зерен. Однако из-за сложности достижения последнего в промышленных алюминиевых сплавах были изысканы и другие возможности. Так, в работах [270, 271] выполняли исследования на промышленных сплавах с размерами зерен, выходящими за пределы проявления СП, а именно 10 мкм. У сплава Л1—4,5% Mg—0,75 % Мп при среднем размере зерен 20 мкм получен т = 0,37 при 275 °С, при е = 4-10 с и низкое 6=150 % [270], что существенно ограничивает практические возможности формообразования деталей. У сплава А1 — 6 % Zn—3 % Mg со средним размером зёрен 15 мкм удлинение достигало 200 % при 360°С и 8=4-10 с [271]. Авторы называют состояние сплава, соответствующее указанным условиям деформации, продолженной пластичностью (extended du tilition) в отличие от СП. Они считают, что подобное состояние, обеспечивая предельные деформации не более 200 % при средних по величине значениях напряжения течения и сохранении т на уровне, близком 0,3, представляет практический интерес, так как позволяет увеличить пластичность сплавов без придания им УМЗ структуры. [c.159] Влияние температуры деформации на показатели СП течения алюминиевых сплавов исследовано в работах [227, 269, 270, 272, 273 и Др.]. Показано, что с повышением температуры Вопт смещается в область больших скоростей, напряжение течения снижается,, бит увеличиваются. Об этом же свидетельствуют установленные зависимости показателей СП от е сплава АК6 при 465 и 515 °С (рис. 64, а) и зависимости предельной пластичности б и напряжения течения а (при 8=1,45-10 с ) от температуры деформации сплава АК4-1 (рис. 64,6), Резкое снижение б при температурах выше 500 °С связано с интенсивным ростом зерен. Аналогичные данные об изменении показателей СП в зависимости от температуры деформации получены для сплава типа АМгб [273] и для сплава 5,65 % Zn—1,5 % Mg—0,4 % Zr [269]. У сплава типа суп-рал (А1—6,0 % Си —0,5 % Zr) с повышением температуры испытания т растет от 0,41 при 450 °С до 0,58 при 540 °С и одновременно снижается напряжение течения [227]. [c.159] У низко- и среднелегированных сплавов, например АМгб и АК6, температуры, обеспечивающие наиболее высокие показатели СП, оказываются выше температур предельной растворимости основных легирующих элементов — магния, меди, кремния, при которых избыточные фазы, содержащие эти элементы, переходят в раствор. Однако при тех же температурах не растворяются избыточные вторичные фазы — алюминиды переходных металлов, что обусловливает возможность стабилизации микроструктуры сплавов. [c.160] Как показано выше, юнижение температуры деформации приводит к снижению показателей СП. Однако интенсивность этого снижения неодинаковая у разных сплавов. Так, у сплава АК6 понижение температуры деформации с 515 до 465 °С вызывает снижение максимального удлинения от 270 до 130% при 8=4 10- с , что сопровождается заметным увеличением напряжения течения (см. рис. 64,а). Также сильно падает предельная пластичность сплава у АК4—1 от 230 до 130 % при понижении температуры СПД от 525 до 450°С. Вместе с тем у сплава АМгб при снижении температуры от 520 до 400°С сохраняются высокие значения удлинения [273]. [c.160] Согласно отмеченным выше особенностям изменения показателей СП в зависимости от температуры, для выполнения СПД термически упрочняемых алюминиевых сплавов можно рекомендовать температуры нагрева под закалку. Они соответствуют предельно высокому нагреву, используемому при обработке полуфабрикатов деформируемых алюминиевых сплавов. Если требуется выполнение СПД с большими степенями (например, при пневмоформовке), целесообразно применение более низких температур. Это связано с тем, что при длительном деформировании даже у термически стабильных сплавов укрупнение зерен, вызванное СПД, может быть значительным. Так, у сплава типа супрал после б= =400 % при начальной оптимальной скорости 3-Ю- с средний размер зерен составил при 450 °С 5,8 мкм, при 480 °С 7 мкм и при 520 °С 9,2 мкм, а предельные деформации при тех же температурах равны соответственно 960, 740 и 420 %. [c.161] С учетом особенностей изменения пластичности, т и напряжения течения для супрала в качестве оптимальной для СПД принята температура 480 °С [227, 268], которая несколько ниже температуры нагрева под закалку (500 °С). [c.161] Выбор для СПД алюминиевых деформируемых сплавов предельно высоких температур имеет практические преимущества возможность совмещения нагрева для формоизменения заготовки с нагревом под закалку, выполнение деформации с большими скоростями (из-за смещения оптимального интервала скоростей СПД в сторону более высоких в). [c.161] Рассмотренные особенности СП поведения алюминиевых сплавов с матричной структурой позволяют установить определенную взаимосвязь между химическим и фазовым составами этих сплавов и проявлением в них сверхпластичности. [c.162] Согласно данным, приведенным в табл. И, уровень показателей СП у стандартных и модельных сплавов неодинаков. Группа сплавов, легированных цирконием (В96Ц, 1420 и др.), судя по сочетанию всех показателей (с учетом их наибольших и наименьших значений), имеет наиболее высокий уровень показателей СП. Легирование марганцем (АК6, АМгб) менее эффективно. Сплав АК4—1, содержащий железо и никель, как показано выше, наименее термически стабилен и из-за ускоренного роста зерен в ходе СПД имеет наименьшие значения предельной пластичности, коэффициента т и наибольшее значение напряжения течения. [c.162] Вернуться к основной статье