Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН:

Т. К. Акопян, и. о. мл. науч. сотр., эл. почта: aktorgom@gmail.com

НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Н. А. Белов, проф., директор инжинирингового центра «Инновационные литейные технологии и материалы»

А. Н. Алабин, нач. отд. инжинирингового центра «Инновационные литейные технологии и материалы»

Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород:

Р. О. Кайбышев, руководитель лаб. механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов

Баротермической обработке методом жидкостного горячего изостатического прессования (ЖГИП) были подвергнуты отливки из нового экономнолегированного высокопрочного литейного алюминиевого сплава АЦ6Н0,5Ж (на базе системы Al – Zn – Mg – Ni – Fe) по двум режимам, отличающимся температурой изотермической выдержки: t₁ = 490 ^oC (ЖГИП1) и t₁ = 510 ^oC (ЖГИП2). Сплав был приготовлен в печи сопротивления в графитошамотном тигле, разливку проводили в стальную изложницу. Микроструктуру литых и термообработанных образцов изучали на световом и электронном сканирующем микроскопах Axio Observer MAT и JSM-6610LV соответственно. Структура сплава после термической обработки без ЖГИП характеризуется наличием крупных пор кристаллизационного происхождения неправильной формы размером 10–60 мкм. Установлено, что ЖГИП-обработка при давлении 120 МПа и времени выдержки 2 мин приводит к практически полному устранению пористости. Улучшение структуры после ЖГИП обеспечивает заметный прирост механических свойств отливок. В частности, после ЖГИП и стандартной упрочняющей термической обработки по режиму Т6 (искусственное старение) удалось повысить предел прочности исследуемого сплава на 20 %, относительное удлинение до разрушения — в 6 раз, предел выносливости — в 1,5 раза. Данные результаты показывают принципиальную возможность получения в отливках алюминиевых сплавов высокого комплекса механических свойств, что позволяет использовать их вместо марочных высокопрочных литейных сплавов, в частности типа АМ5 на базе системы Al – Cu.

Статья подготовлена в рамках Соглашения 14.578.21.0039 (RFMEF157814Х0039) о предоставлении субсидии Минобрнауки России в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

1. Polmear I. J. Light Metals: From Traditional Alloys to Nanocrystals. 4^th edition. — Oxford : Elsevier, 2006. — 421 p.
2. Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 376 с.
3. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. – М. : Издательский Дом МИСиС, 2010. — 511 с.
4. Белов Н. А. Экономнолегированные высокопрочные алюминиевые сплавы: принципы оптимизации фазового состава // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 9. С. 19–27.
5. Пат. 2484168 РФ. Высокопрочный экономнолегированный сплав на основе алюминия / Белов Н. А., Белов В. Д., Алабин А. Н., Злобин Г. С., Мишуров С. С. ; заявл. 21.02.2012 ; опубл. 10.06.2013, Бюл. № 16.
6. Akopyan T. K., Belov N. A., Alabin A. N., Zlobin G. S. Calculation-Experimental Study of the Phase Composition of Al – Zn – Mg – (Cu) – Ni – Fe Aluminum Alloys // Russian Metallurgy (Metally). 2013. Vol. 2013, No. 7. Р. 545–552.
7. Акопян Т. К., Белов Н. А., Алабин А. Н., Злобин Г. С. Расчетно-экспериментальное исследование старения литейных высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al – Zn – Mg – (Cu) – Ni – Fe // Металлы. 2014. № 1. С. 70–76.
8. Строганов Г. Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. — М. : Металлургия, 1985. — 216 с.
9. Islam Md. A., Farhat Z. N. The influence of porosity and hot isostatic pressing treatment on wear characteristics of cast and P/M aluminum alloys // Wear. 2011. Vol. 271, Iss. 9. P. 1594–1601.
10. Ceschini L., Morri A., Sambogna G. The effect of hot isostatic pressing on the fatigue behavior of sand-cast A356-T6 and A204-T6 aluminum alloys // J. of materials processing technology. 2008. Vol. 204, Iss. 1. P. 231–238.
11. Petrov P., Konstantinova S., Buchvarov G., Petrov I. Hot isostatic pressing treatment of AlSi₇Mg aluminium alloy // J. of Materials Science and Technology. 1994. Nо. 2, Р. 26–33.
12. Romano E., Rosso M., Mus C. The effect of liquid hot isostatic pressing on fatigue properties of Al based castings // Metallurgical Science and Technology. 2001. Vol. 19, No. 1. P. 21–27.
13. Chandley D. Origin of the liquid hot isostatic pressing process // Metallurgical Science and Technology. 2001. Vol. 19, No. 1. Р. 3–5.
14. Иванова Е. В., Тагиров Д. В., Кайбышев Р. О. Влияние жидкофазного горячего изостатического прессования на свойства литых алюминиевых сплавов. Ч. 1. Структура и свойства сплава АК7ч, полученного литьем в песчаные формы // Металловедение и термическая обработка мететаллов. 2012. № 2. C. 11–17.
15. Тагиров Д. В., Иванова Е. В., Кайбышев Р. О. Влияние жидкофазного горячего изостатического прессования на свойства литейных алюминиевых сплавов. Ч. 2. Структура и свойства сплава АА356.02, полученного литьем в песчаные формы по технологии Disamatic // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 2. C. 18–23.
16. ГОСТ 1583–93. Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия. — Введ. 1997–01–01.
17. ГОСТ 10145–81. Металлы. Метод испытания на длительную прочность. — Введ. 1982–07–01.
18. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 1986–01–01.
19. ГОСТ 25.502–79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. — Введ. 1981–01–01.