Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

В. Н. Баранов, доцент, директор Института цветных металлов и материаловедения
С. Б. Сидельников, профессор, заведующий кафедрой «Обработка металлов давлением», эл. почта: sbs270359@yandex.ru
А. И. Безруких, доцент кафедры «Литейное производство»

ОАО «РУСАЛ Братский алюминиевый завод», Братск, Россия:
Е. Ю. Зенкин, управляющий директор

Приведены результаты исследований термодеформационной обработки плоских слитков из опытных алюминиевых сплавов, содержащих магний, скандий, редкоземельные и переходные металлы. Показана актуальность работ, направленных на создание новых сплавов системы Al – Mg, легированных скандием, и технологий получения из них деформированных полуфабрикатов с помощью операций обработки металлов давлением. Рассчитаны и экспериментально опробованы режимы горячей и холодной листовой прокатки для получения полос толщиной 1–3 мм из этих сплавов. Экспериментальные исследования включали следующие этапы: подготовку плоских слитков размерами 28×150×300 мм к прокатке; горячую прокатку при температуре 450 ^оC с суммарной вытяжкой порядка 6; холодную прокатку с суммарной вытяжкой порядка 5; отжиг холоднодеформированных полуфабрикатов при температуре 350 ^оC в течение 3 ч; аргонодуговую сварку полученных полос вдоль и поперек направления деформации; испытания на межкристаллитную коррозию; оценку механических свойств образцов. В результате проведения исследований изучены характер и степень коррозионного разрушения и определены механические свойства деформированных, отожженных и сварных полуфабрикатов из опытных сплавов. Установлено, что они имеют высокий уровень прочностных и пластических свойств металла вдоль, поперек и под углом 45^о относительно направления прокатки. Так, временное сопротивление разрыву достигает для деформированных образцов 500–520 МПа, предел текучести металла 435–470 МПа, относительное удлинение 4,8–6,7 %, а для отожженных образцов значения относительного удлинения увеличиваются и могут достигать 14,0–14,5 % при достаточно высоких значениях предела текучести 357–369 МПа. Испытания на межкристаллитную коррозию образцов после сварки показали высокую коррозионную стойкость сварных соединений, при этом прочность сварного шва составляет 0,75–0,85 от прочности основного металла. Результаты исследований можно рекомендовать для разработки технологии изготовления деталей из плоского проката, в том числе и со сварными соединениями.

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в ходе проекта 03.G25.31.0265 «Разработка экономнолегированных высокопрочных Al – Sc сплавов для применения в автомобильном транспорте и судоходстве» в рамках программы реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, утвержденных постановлением Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218.

1. Горбунов Ю. А. Роль и перспективы редкоземельных металлов в развитии физико-механических характеристик и областей применения деформируемых алюминиевых сплавов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2015. Т. 8, № 5. С. 636–645.
2. Chunchang Shi, Liang Zhang, Guohua Wu, Xiaolong Zhang, Antao Chen, Jiashen Tao. Effects of Sc addition on the microstructure and mechanical properties of cast Al – 3Li – 1.5Cu – 0.15Zr alloy // Materials Science & Engineering: А. 2017. Vol. 680. P. 232–238.
3. Pedro Henrique R. Pereira, Ying Chun Wang, Yi Huang, Terence G. Langdon. Influence of grain size on the flow properties of an Al – Mg – Sc alloy over seven orders of magnitude of strain rate // Materials Science & Engineering: A. 2017. Vol. 685. P. 367–376.
4. Mondol S., Alamb 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 // Materials Science & Engineering: A. 2017. Vol. 687. P. 221–231.
5. Mengjia Li, Qinglin Pan, Yunjia Shi, Xue Sun, Hao Xiang. High strain rate superplasticity in an Al – Mg – Sc – Zr alloy processed via simple rolling // Materials Science & Engineering: A. 2017. Vol. 687. P. 298–305.
6. Buranova Yu., Kulitskiy V., Peterlechner M., Mogucheva A., Kaibyshev R., Divinski S. V., Wilde G. Al₃(Sc, Zr)-based precipitates in AleMg alloy: effect of severe deformation // Acta Materialia. 2017. Vol. 124. P. 210–224.
7. Иброхимов С. Ж., Эшов Б. Б., Ганиев И. Н., Иброхимов Н. Ф. Влияние скандия на физико-химические свойства сплава АМг4 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 4. С. 256–260.
8. Иброхимов С. Ж., Эшов Б. Б., Ганиев И. Н. Окисление твердого алюминиево-магниевого сплава АМг4, легированного скандием // Доклады Академии наук Республики Таджикистан. 2013. Т. 56, № 6. С. 472–475.
9. Кузнецов Г. М., Побежимов П. П., Нефедова Л. П., Белов Е. В. Особенности формирования структуры и свойств литейных Аl – Mg-сплавов, легированных скандием // Металловедение и термическая обработка металлов. 1996. № 6.
10. Дриц М. Е., Каданер Э. С., Добаткина Т. В., Туркина Н. И. О характере взаимодействия скандия с алюминием в богатой алюминием части системы // Изв. АН СССР. 1973. № 4. С. 213–217.
11. Сидельников С. Б., Константинов И. Л., Ворошилов Д. С. Технология прокатки : учебник, 3-е изд. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016. — 180 с.
12. Якивьюк О. В., Сидельников С. Б., Довженко Н. Н. и др. Исследование технологичности обработки и свойств проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg, экономно леги-рованных скандием // Цветные металлы и минералы 2016 : сб. тезисов докладов. — Красноярск, 2016. С. 262–263.
13. Фролов В. А., Якивьюк О. В., Фролов В. Ф., Ворошилов Д. С. Свойства алюминиевых сплавов, экономно легированных скандием, после деформационного и термического воздействия // Сборник материалов XVII международной научно-технической уральской школы-семинара металловедов — молодых ученых. Часть 2. 2016. С. 113–117.
14. Фролов В. А. Исследование механических свойств полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, экономно
легированных скандием // Инновационные процессы обработки металлов давлением : материалы 2-ой международной научно-практической конференции / под ред. М. В. Чукина. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2016. С. 23, 24.
15. ГОСТ 9.021–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллитную коррозию. — Введ. 1975–01–01.
16. ГОСТ 1778–70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. — Введ. 1972–01–01.
17. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 1986–01–01.