НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Н. А. Белов, профессор, главный научный сотрудник каф. обработки металлов давлением (ОМД), докт. техн. наук
Н. О. Короткова, инженер каф. ОМД, канд. техн. наук, эл. почта: kruglova.natalie@gmail.com
С. О. Черкасов, магистрант каф. ОМД
А. А. Аксенов, профессор каф. ОМД, докт. техн. наук

Расчетными и экспериментальными методами проведен сравнительный анализ физико-механических свойств двух сплавов Al – 1,5 % Mn и Al – 1,5 % Mn – 1,5 % Cu в различных состояниях термомеханической обработки. В частности, для литых образцов и катаных листов со степенью обжатия ε = 80 % получены значения удельной электрической проводимости и твердости в исходном состоянии и после отжигов по многоступенчатым режимам в интервале температур 200–600 ^oC. Установлено положительное влияние добавки меди на электрическую проводимость и твердость после отжига как литых, так и деформированных образцов за счет формирования в структуре дисперсоидов Al₂₀Cu₂Mn₃ размерностью ~100 нм. Выявлены более высокие значения удельной электрической проводимости двух экспериментальных образцов в деформированном состоянии, что обусловлено ускорением распада твердого раствора (Al) в условиях высокой плотности дислокаций за счет больших степеней деформации. Проведен количественный расчет фазового состава сплавов Al – 1,5 % Mn и Al – 1,5 % Mn – 1,5 % Cu в интервале температур 200–600 ^oC. Применительно к деформированным полуфабрикатам на базе системы Al – Cu – Mn предложена математическая зависимость для расчета удельной электрической проводимости по параметрам фазового состава.

Работа выполнена при поддержке Задания № 11.2072.2017/4.6 на выполнение проекта по теме «Разработка технологии получения деформированных полуфабрикатов из алюмоматричных эвтектических композитов, упрочняемых наночастицами фазы L1₂ без использования закалки».

1. Hatch J. E. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy. ASM Metals. Park, Ohio, 1984. — 424 p.
2. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства сплавов / пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
3. Воронцова Л. А. Алюминий и алюминиевые сплавы в электротехнических изделиях. — М. : Энергия, 1971. — 224 с.
4. Rios P. R., Fonseca G. S. Grain boundary pinning by Al6Mn precipitates in an Al – 1wt % Mn alloy // Scripta Materialia. 2004. Vol. 50, Iss. 1. P. 71–75. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2003.09.031.
5. Robson J. D., Hill T., Kamp N. The effect of hot deformation on dispersoid evolution in a model 3xxx alloy // Materials Science Forum. 2014. Vol. 794-796. P. 697–703. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.794-796.697.
6. Chen S. P., Kuijpers N. C. W., van der Zwaag S. Effect of microsegregation and dislocations on the nucleation kinetics of precipitation in aluminium alloy AA3003 // Materials Science and Engineering A. 2003. Vol. 341, Iss. 1–2. P. 296–306. DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00245-9.
7. Belov N. A., Eskin D. G., Aksenov A. A. Multicomponent Phase Diagrams: Applications for Commercial Aluminum Alloys. Elsevier, 2005. — 414 p.
8. International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys // The Aluminum Association Publications. Arlington, 2015.
9. ASTM B941–16, Standard Specification for Heat Resistant Aluminum-Zirconium Alloy Wire for Electrical Purposes. ASTM International. West Conshohocken, PA. 2016.
10. Li Zh., Zhang Zh., Chen X.-Grant. Improvement in the mechanical properties and creep resistance of Al – Mn – Mg 3004 alloy with Sc and Zr addition // Materials Science and Engine ering A. 2018. Vol. 729. P. 196–207. DOI: 10.1016/j.msea. 2018.05.055.
11. Lefebvre W., Danoix F., Hallem H., Forbord B., Bostel A., Marthinsen K. Precipitation kinetic of Al₃(Sc,Zr) dispersoids in aluminium // Journal of Alloys and Compaunds. 2009. Vol. 470, Iss. 1-2. P. 107–110. DOI: 10.1016/j.jallcom.2008.02.043.
12. Belov N. A., Alabin A. N., Eskin D. G., Istomin-Kastrovskiy V. V. Optimization of Hardening of Al – Zr – Sc Casting Alloys // Journal of Materials Science. 2006. Vol. 41, Iss. 18. P. 5890–5899. DOI: 10.1007/s10853-006-0265-7.
13. Белов Н. А., Алабин А. Н., Яковлев А. А. Влияние меди на формирование литой микроструктуры алюминиевых сплавов, содержащих 1 % (мас.) Mn // Цветные металлы. 2014. № 7. С. 66–72.
14. Belov N. A., Alabin A. N., Matveeva I. A. Optimization of phase composition of Al – Cu – Mn – Zr – Sc alloys for rolled products without requirement for solution treatment and quenching // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 583. P. 206–213. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.202.
15. Tiryakioglu M., Shuey R. T. Quench sensitivity of 2219-T87 aluminum alloy plate // Materials Science and Engineering A. 2010. Vol. 527, Iss. 18-19. P. 5033–5037. DOI: 10.1016/j.msea.2010.04.060.
16. Mansurov Yu. N., Belov N. A., Sannikov A. V., Buravlev I. Yu. Optimization of composition and properties of heat-resistant complex-alloyed aluminum alloy castings // Non-ferrous Мetals. 2015. Vol. 39, Iss. 2. P. 48–55. DOI: 10.17580/nfm.2015.02.09.
17. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 01.01.2003.
18. ГОСТ 859–2014. Медь. Марки (с Изм. № 1). — Введ. 01.07.2015.
19. ГОСТ 53777–2010. Лигатуры алюминиевые. Технические условия (с Изм. № 1). — Введ. 01.07.2010.
20. Zhang Ya., LI F., Luo Zh., Zhao Yu., Xia W., Zhang W. et al. Effect of applied pressure and ultrasonic vibration on microstructure and microhardness of Al – 5,0 Cu alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26, Iss. 9. P. 2296–2303. DOI: 10.1016/S1003-6326(16)64348-0.
21. Zh. Chen, Pei Ch., Ma C. Microstructures and mechanical properties of Al – Cu – Mn alloy with La and Sm addition // Rare Metals. 2012. Vol. 31, Iss. 4. P. 332–335. DOI: 10.1007/s12598-012-0515-6.
22. Ringer S. P., Hono K. Microstructural Evolution and Age Hardening in Aluminium Alloys: Atom Probe Field-Ion Microscopy and Transmission Electron Microscopy Studies. Materials characterization. 2000. Vol. 44, Iss. 1–2. P. 101–131. DOI: 10.1016/S1044-5803(99)00051-0.
23. Feng Z. Q., Yang Y. Q., Huang B., Li M. H., Chen Y. X. et al. Crystal substructures of the rotation-twinned T (Al₂₀Cu₂Mn₃)
phase in 2024 aluminum alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2014. No 583. P. 445–451. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.200.
24. Chen Z., Chen P. P., Li S. Effect of Ce addition on microstructure of Al₂₀Cu₂Mn₃ twin phase in an Al – Cu – Mn casting alloy // Materials Science and Engineering A. 2012. Vol. 532. P. 606–609. DOI: 10.1016/j.msea.2011.11.025.
25. Valiev R. Z., Murashkin M. Yu., Sabirov I. A nanostructural design to produce high-strength Al alloys with enhanced electrical conductivity // Scripta Materialia. 2014. No 76. P. 13–16. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2013.12.002.