ООО «Институт легких материалов и технологий», Москва, Россия:

C. В. Матвеев, директор департамента литейных сплавов, канд. техн. наук, эл. почта: Sergey.Matveev4@rusal.com
Д. О. Фокин, руководитель проекта
Д. К. Рябов, директор по науке

Расчетно-экспериментальными методами исследован фазовый состав и определены механические свойства сплава AZ5NF при различном содержании примеси кремния. Для оценки фазового состава сплава и влияния на него химического состава применяли метод расчета фазовых диаграмм, предложенный Л. Кауфманом (CALPHAD), реализованный в программе Thermo-Calc. С применением методов электронной микроскопии было подтверждено значительное увеличение доли фазы Mg₂Si в структуре при повышении содержания кремния с 0,1 до 0,3 %. Установлено, что при содержании кремния свыше 0,2 % в процессе равновесной кристаллизации начинается образование фазы Mg₂Si, выделяющейся в виде прожилок по границам зерна, что впоследствии приводит к хрупкому межзеренному разрушению и значительному снижению пластичности сплава как в литом состоянии, так и после термообработки (ТО) по режиму Т6. Обосновано ограничение предельного содержания кремния в сплаве AZ5NF. Показано, что для растворения фазы Mg₂Si (полного или частичного в зависимости от содержания кремния) может применяться обработка на твердый раствор, что в совокупности с последующей закалкой и старением обеспечивает высокие показатели прочности и пластичности.

1. ГОСТ 1583–93. Cплавы алюминиевые литейные. Технические условия. — Введ. 01.01.1997. — М. : Издательство стандартов, 1993.
2. Mondal C., Mukhopadhyay A. K., Raghu T., Varma V. K. Tensile properties of peak aged 7055 aluminum alloy extrusions // Materials Science and Engineering A. 2007. Vol. 454–455. P. 673–678.
3. Senatorova O. G., Bronz A. V., Cheverikin V. V., Somov A. V., Blinova N. E. Study of the structure and properties of especially strong aluminum alloys of the Al – Zn – Mg – Cu system // Metallurgist. 2017. Vol. 60, No. 9-10. P. 978–982.
4. Chen Z., Mo Y., Nie Z. Effect of Zn content on the microstructure and properties of sSuper-high strength Al – Zn – Mg – Cu alloys // Metallurgical and Materials Transactions A. 2013. Vol. 44, No. 8. P. 3910–3920.
5. Vojtěch D., Šerák J., Eckert O., Kubatík T., Barta Č. et al. High strength Al – Zn – Mg – Cu – Ni – Si alloy with improved casting properties // Materials Science and Technology. 2003. Vol. 19, No. 6. P. 757–761.
6. Gong B. S., Liu Z. J., Wang Y. L., Zhang Z. J., Zhang P., Jiang H.C. et al. Improving the fatigue strength of A7N01 aluminum alloy by adjusting Si content // Materials Science and Engineering A. 2019. Vol. 19. P. 15–22.
7. Энтони У. У., Элиот Ф. Р., Болл М. Д. Алюминий. Свойства и физическое металловедение : справ. изд. / под ред. Дж. Е. Хэтча ; пер. с англ. — М. : Металлургия, 1989. — 324 с.
8. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2010. — 511 с.
9. Zou X., Yan H., Chen X. Evolution of second phases and mechanical properties of 7075 Al alloy processed by solution heat treatment // Transactions of Non-ferrous Metals Society of China. 2017. Vol. 27, No. 10. P. 2146–2155.
10. Шуркин П. К., Белов Н. А., Мусин А. Ф., Самошина М. Е. Влияние кальция и кремния на характер кристаллизации и упрочнение сплава Al – 8% Zn – 3% Mg // Физика металлов и металловедение. 2020. № 2. С. 149–156.
11. Belov N. A., Akopyan T. K., Mishirov S. S., Korotkova N. O. Effect of Fe and Si on the microstructure and phase composition of the aluminium-calcium eutectic alloys // Non-ferrous Metals. 2017. No. 2. P. 37–42.
12. Belov N. A., Naumova E. A., Doroshenko V. V., Bazlova T. A. Effect of scandium on the phase composition and hardening of casting aluminum alloys of the Al-Ca-Si system // Russion Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. Vol. 57, No. 7. P. 695–702.
13. Thermo-Calc Software TTAL8 Al-Alloys. URL: https://www.thermocalc.com/content/uploads/Documentation/Databases/ThermoTech/ttal8.pdf (дата обращения: 27.08.2020).
14. Брянцев П. Ю. Исследование и оптимизация режимов термической обработки слитков сплавов системы Al – Mg – Si : автореф. дис. … канд. техн. наук. — М. : МИСиС, 2005. — 25 с.
15. Pelton D., Eriksson G., Bale C. W. Scheil-Gulliver constituent diagrams // Metallurgical and Materials Transactions A. 2017. Vol. 48, No. 6. P. 3113–3129.
16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Издательство стандартов, 1984.
17. ГОСТ Р 8.736–2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. — Введ. 01.01.2013. — М. : Издательство стандартов, 2011.
18. Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 376 с.