ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», Москва, Россия:
С. В. Сбитнева, старший научный сотрудник, эл. почта: admin@viam.ru
А. А. Алексеев, главный научный сотрудник
П. Л. Журавлева, ведущий инженер
Н. И. Колобнев, главный научный сотрудник
В работе исследованы фазовые превращения при старении в сплавах 6013 и 1370 системы Al – Mg – Si – Cu, содержащих 0,8–1,0 % (мас.) Cu. Методами просвечивающей электронной микроскопии уточнена кристаллическая структура неравновесных фаз, стареющих по Q-типу (Al5Cu2Mg8Si6). Решетки этих фаз имеют различные периоды и ориентационные соотношения с матрицей. Структура выделений Q-фазы определена на частицах, сформированных в результате перестаривания (230 оC, 32 ч). В работе определены морфология и габитус частиц β’- и Q’-фаз. Частицы β’-фазы (Mg2Si) имеют стержнеобразную форму. Частицы неравновесных Q’-фаз имеют форму стержней и реек. Установлено, что рейки имеют габитусы двух типов: {510}Al и {320}Al. По результатам исследований построены диаграммы фазовых превращений при старении, на которые впервые нанесены температурно-временные области существования фаз Q-типа. Установлено, что образование выделений Q-типа соответствует значительно более высоким температурам и длительностям, чем образование выделений β’’- и β’-типа. Предложен механизм распада пересыщенного твердого раствора в сплавах этой системы. Формирование кластеров типа Mg2Si требует значительно более коротких диффузионных перемещений, чем формирование флуктуаций состава, содержащих Al, Mg, Si, Cu в нужных пропорциях. Поэтому атомы Cu выделяются из перенасыщенного твердого раствора в последнюю очередь. Проанализировано влияние зернограничного распада перенасыщенного твердого раствора при ступенчатом старении на склонность сплава 1370 к межкристаллитной коррозии. Разработаны ступенчатые режимы старения, которые наряду с высокими прочностными свойствами, обеспечивают хорошее сопротивление межкристаллитной коррозии (глубина меньше 100 мкм).
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках соглашения о предоставлении субсидии № 14.595.21.0002 от 22.08.2014 г., уникальный идентификатор № RFMEFI59514X0002, с использованием оборудования ЦКП «Климатические испытания ФГУП «ВИАМ».
1. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3–33.
2. Масхидов В. В., Колобнев Н. И., Каримова С. А., Сбитнева С. В. Взаимосвязь структуры и коррозионной стойкости в сплаве 1370 системы Al – Mg – Si – Cu – Zn // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1. С. 8–13.
3. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. — М. : Металлургия, 1979. — 639 с.
4. Колобнев Н. И., Масхидов В. В., Самохвалов С. В., Сбитнева С. В., Попов В. И., Курс М. Г. Влияние деформации после закалки и режимов старения на механические и коррозионные свойства сплава системы Al – Mg – Si – Cu – Zn // Авиационные материалы и технологии. 2011. № 1. С. 12–15.
5. Tao C. H., Liu C. H., Chen J. H., Lai Y. X., Ma P. P. The influence of Mg/Si ratio on the negative natural aging effect in Al – Mg – Si – Cu alloys // Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 642. P. 241–248.
6. Ehlers F. J. H., Wenner S., Andersen S. J., Marioara C. D., Lefebvre W. Phase stabilization principle and precipitate-host lattice influences for Al – Mg – Si – Cu alloy precipitates // J. Mater. Sci. 2014. P. 6413–6426.
7. Mohamed A. M. A., Samuel F. H. A review on the heat treatment of Al – Si – Cu/Mg casting alloy // J. Mater. Sci. 2014. P. 543–561.
8. Holmestad R., Marioara C. D., Ehlers F. J. H. et al. Precipitation in 6XXX Aluminum Alloys // Proc. of the 12th International Conference on Aluminium Alloys, 2010, Yokohama. P. 30–39.
9. Chakrabarti D. J. Automotive Alloys II / ed. S. K. Das. 2002. Vol. 369–402. P. 947–952.
10. Cayron C., Buffat P. A. Structural phase transition in Al – Mg – Si – Cu and Al – Mg – Si alloys: ordering mechanisms and crystallographic structures // Mater. Sci. Forum. 2000. Vol. 331–337. P. 1001–1006.
11. Чуистов К. В. Старение металлических сплавов. — Киев : Академ периодика, 2003. — 567 с.
12. Хохлатова Л. Б., Колобнев Н. И., Антипов В. В., Каримова С. А., Рудаков А. Г., Оглодков М. С. Влияние коррозионной среды на склонность роста трещины усталости в алюминиевых сплавах // Авиационные материалы и технологии. 2011. № 1. C. 6–20.
13. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Медведев И. М., Панин С. В. Коррозионная агрессивность приморской атмосферы. Ч. 1. Факторы влияния (обзор) // Коррозия: материалы, защита. 2013. № 12. C. 6–18.
14. Жиликов В. П., Каримова С. А., Лешко С. С., Чесноков Д. В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 4. C. 18–22.
15. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Медведев И. М. Обзор зарубежного опыта исследований коррозии и средств защиты от коррозии // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2. C. 76–87.
16. Хирш П., Хови А., Николсон Р., Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. — М. : Мир, 1968. — 568 с.
17. Alekseev A. A., Bikova S. V., Ermolova M. I., Kolobnev N. I. Diffusive paths in 6013 (AD37) alloy under a single and double ageing // Proc. Conf. ICAA8, 2002, Cambridge, P. 1238–1243.
18. Давыдов В. Г., Бер Л. Б., Ананьев В. И., Капуткин Е. Я. Диаграмма фазовых превращений и температурно-временные карты свойств сплава АД37 в интервале температур старения // Технология легких сплавов. 1999. № 1/2. C. 73.
19. Бер Л. Б., Синявский В. С., Захаров В. В., Капуткин Е. Я., Калинин В. Д., Ростова Т. Д., Уколова О. Г., Титова Е. В. Влияние режимов закалки и старения на фазовый состав, механические свойства и сопротивление МКК листов из сплава 1370 // Технология легких сплавов. 2008. № 4. C. 15–23.
20. ГОСТ 9.021–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллическую коррозию. — Введ. 1975–01–01.