АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия:

В. В. Яшин, менеджер, эл. почта: Vasiliy.Yashin@arconic.com

И. А. Латушкин, ведущий специалист, Ilya.Latushkin@arconic.com

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия:
С. В. Рущиц, профессор кафедры материаловедения и физикохимии материалов

Самарский yниверситет, Самара, Россия:
Е. В. Арышенский, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Исследованы реологические свойства в условиях горячей деформации сплава 01570, содержащего микродобавки скандия и циркония, в сравнении со сплавом АА5182. Горячая деформация осуществлялась одноосным сжатием на физическом симуляторе термомеханических процессов Gleeble 3800 в интервале температур 350–450 ^oC и скоростей деформации 0,001–10 с^–1. Образцы сплавов были отобраны из слитков, полученных в промышленных условиях и подвергнутых серийным режимам гомогенизации. Показано, что напряжения течения сплавов увеличиваются с ростом скорости и уменьшением температуры деформации в соответствии с изменением параметра Зинера – Холломона, характеризирующего температурно-скоростной режим деформации. При низких значениях параметра Зинера – Холломона напряжения течения двух исследованных сплавов близки, при высоких значениях этого параметра сплав 01570, микролегированный скандием и цирконием, обладает более высоким сопротивлением деформации по сравнению со сплавом АА5182. Указанный эффект объяснен наличием в сплаве 01570 мелкодисперсных частиц интерметаллидов Al₃(Sc, Zr), вызывающих дисперсионное упрочнение, а также более высоким содержанием магния в этом сплаве. Получены аналитические выражения, позволяющие рассчитать установившиеся напряжения течения исследуемых сплавов по заданным температурно-скоростным параметрам горячей деформации. Применение данных выражений может быть рекомендовано при проведении расчетов режимов прокатки слябовой заготовки, особенно это актуально для сплавов типа 1570, при обработке которых жестко регламентированы температурные условия. Верификацию выражений проводили путем сравнения рассчитанных значений усилия и крутящего момента с фактическими результатами, полученными при промышленной прокатке. Для этого было выполнено компьютерное моделирование реверсивной прокатки сплава 01570 с использованием полученных аналитических выражений для напряжений течения этого сплава. Сопоставление данных показало расхождение в пределах ~10 %, данная величина считается удовлетворительной для инженерных целей.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект 18-79-10099.

1. Polmear I. Light alloys. From traditional alloys to nanocrystals. Burlington : Elsevier Butterworth-Heinemann, 2006. 421 p.
2. Alabin A. N., Belov N. A., Tabachkova N. Yu., Akopyan T. K. Heat resistant alloys of Al – Zr – Sc system for electrical applications: analysis and optimization of phase composition. Non-ferrous Metals. 2015. No. 2. P. 36–40. DOI: 10.17580/nfm.2015.02.07
3. Davydov V. G., Rostova T. D., Zakharov V. V., Filatov Yu. A., Yelagin V. I. Scientific principles of making an alloying addition of scandium to aluminium alloys. Materials Science and Engineering: A. 2000. Vol. 280. P. 30–36.

4. Zakharov V. V. Effect of scandium on the structure and properties of aluminum alloys. Metal Science and Heat Treatment. 2003. Vol. 45, No. 7–8. P. 246–253.
5. Røyset J., Ryum N. Scandium in aluminium alloys. International Materials Reviews. 2005. Vol. 50, No. 1. P. 19–44.
6. Zakharov V. V. Combined Alloying of Aluminum Alloys with Scandium and Zirconium. Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56, Iss. 5-6. P. 281–286.
7. Filatov Yu. A. Development of ideas about scandium doping of Al – Mg alloys. Technology of Light Alloys. 2015. No. 2. pp. 19–22.
8. Jones M., Humphreys F. Interaction of recrystallization and precipitation: The effect of Al3Sc on the recrystallization behaviour of deformed aluminium. Acta materialia. 2003. Vol. 51. May. P. 2149–2159.
9. Fuller C. B. Temporal evolution of the nanostructure of Al(Sc,Zr) alloys: Part II-coarsening of Al₃(Sc_{1 – x}Zr_x) precipitates. Acta Materialia. 2005. Vol. 53, No. 20. P. 5415–5428.
10. Yin Z. Effeсt of minor Sc and Zr on the miсrostructure and mechanical properties of AlMg based alloys. Materials Science and Engineering: A. 2000. Vol. 280, No. 1. P. 151–155.
11. Filatov Yu. A., Yelagin V. I., Zakharov V. V. New Al – Mg – Sc alloys. Materials Science and Engineering: A. 2000. Vol. 280, Iss. 1. P. 97–101.
12. Huang H., Jiang F., Zhou J., Wei L., Zhong M., Liu X. Hot deformation behavior and microstructural evolution of as-homogenized Al – 6 Mg – 0.4 Mn – 0.25 Sc – 0.1 Zr alloy during compression at elevated temperature. Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 644. P. 862–872.
13. Smirnov A. S., Konovalov A. V., Pushin V. G., Uksusnikov A. N., Zvonkov A. A., Zajcev I. M. Peculiarities of the Rheological Behavior for the Al – Mg – Sc – Zr Alloy Under High-Temperature Deformation. Journal of Mate rials Engineering and Performance. 2014. Vol. 23 (12). December. P. 4271–4277.
14. Taendl J., Dikovits M., Polett C. Investigation of the hot deformation behavior of an Al – Mg – Sc – Zr alloy under plane strain condition. Key Engineering Materials. 2014. Vol. 611–612. P. 76–83.
15. Yashin V. V., Aryshenskiy Yu. V., Latushkin I. A., Tepterev M. S. Substantiation of a manufacturing technology of flat rolled products from Al – Mg – Sc based alloys for the aerospace industry. Tsvetnye Metally. 2018. No. 7. P. 75–82.
16. Goetz R. L., Semiatin S. L. The Adiabatic Correction Factor for Deformation Heating. Journal of Materials Engineering and Performance. 2001. Vol. 10 (6). December. P. 711–717.
17. Ling-Yun Qian, Gang Fang, Pan Zeng, Li-Xiao Wang. Correction of flow stress and determination of constitutive constants for hot working of API X100 pipeline steel During the Uniaxial Compression Test. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2015. Vol. 132–133. P. 43–51.
18. Davis J. R. Alloying: Understanding the Basics. Ohio : ASM International, 2001. 647 p.
19. Sellars M., Tegart W. J. McG. Hot Workability. Intern. Metall. Rev. 1972. Vol. 17. P. 1–24.
20. Horiuchi R., Otsuka M. Mechanism of the High Temperature Creep of Aluminum-Magnesium Alloys. Transactions of the Japan Institute of Metals. 1972. Vol. 13. P. 284–293.