Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

Н. А. Белов, профессор кафедры обработки металлов давлением, докт. техн. наук, эл. почта: nikolay-belov@yandex.ru
Н. О. Короткова, младший научный сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы»
В. В. Дорошенко, младший научный сотрудник лаборатории «Катализ и переработка углеводородов»
А. А. Аксенов, профессор кафедры обработки металлов давлением

С использованием экспериментальных и расчетных методов изучены удельное электросопротивление (УЭС) и фазовый состав низколегированных сплавов системы Al – Ca – Mn после различных режимов отжига. Объектами исследования были четыре сплава, содержащие 1,5 % Mn и имеющие переменное содержание Ca (до 1 %), в виде слитков и холоднокатаных листов. Отжиг темплетов, вырезанных из слитков и листов, осуществляли по многоступенчатым режимам в муфельной электропечи в интервале температур от 300 до 600 ^oC и с выдержкой в течение 3 ч на каждой ступени и охлаждением (после каждой ступени) на воздухе. Установлено, что в литом состоянии все количество марганца во всех сплавах входит в состав алюминиевого раствора (Al), а кальций — в состав эвтектики (Al) + Al₄Ca, что согласуется с расчетом неравновесной кристаллизации по модели Sheil – Gulliver. Отжиг холоднокатаных листов в течение 3 ч при 600 ^oC приводит к формированию равновесного фазового состава и однотипной структуры, представляющей равномерно распределенные глобулярные частицы субмикронного размера в алюминиевой матрице. В иcходном состоянии, когда Mn практически полностью входит в состав (Al), слитки и холоднокатаные листы всех сплавов мало отличаются по УЭС между собой. С другой стороны, Ca позволяет существенно снизить значения УЭС по сравнению с базовым сплавом после отжига холоднокатаных листов при 350–400 ^oC (на 6 нОм·м). Предположительно, это может быть связано с ускорением распада алюминиевого раствора, в процессе которого снижается концентрация Mn в (Al) и формируются частицы соединения Al10CaMn2 согласно строению фазовой диаграммы Al – Ca – Mn.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 20-19-00746.

1. Hatch J. E. Aluminum: properties and physical metallurgy. — Ohio : ASM Metals Park, 1984. — 424 p.
2. International alloy designations and chemical composition limits for wrought aluminum and wrought aluminum alloys. The Aluminum Association Publications. Arlington. — URL : https://www.aluminum.org/sites/default/files/2021-10/Teal%20Sheet.pdf (дата обращения: 04.08.2022).
3. Li Y. J., Arnberg L. Quantitative study on the precipitation behavior of dispersoids in DC-cast AA3003 alloy during heating and homogenization // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. P. 3415–3428. DOI: 10.1016/S1359- 6454(03)00160-5.
4. Flattum Muggerud A. M., Li Ya., Holmestad R. Orientation studies of α-Al(Fe,Mn)Si dispersoids in 3xxx Al alloys // Materials Science Forum. 2014. Vol. 794–796. P. 39–44. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.794-796.39.
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. 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.
7. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства сплавов; пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
8. Белов Н. А., Короткова Н. О., Черкасов С. О., Аксенов А. А. Сравнительный анализ электрической проводимости и твердости холоднокатаных листов сплавов Al –1,5 % Mn и Al – 1,5 % Mn – 1,5% Cu (мас. %) // Цветные металлы. 2020. № 4. С. 52–58. DOI: 10.17580/tsm.2020.04.08.
9. Belov N., Korotkova N., Akopyan T., Tsydenov K. Simultaneous increase of electrical conductivity and hardness of Al –1.5 wt% Mn alloy by addition of 1.5 wt.% Cu and 0.5 wt.% Zr // Metals. 2019. Vol. 9. P. 1246. DOI: 10.3390/met9121246.
10. Naumova E. A. Use of calcium in alloys: From modifying to alloying // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2018. Vol. 59, No. 3. P. 284–298. DOI: 10.3103/S1067821218030100.
11. Belov N. A., Naumova E. A., Akopyan T. K., Doroshenko V. V. Design of multicomponent aluminium alloy containing 2 wt.% Ca and 0.1 wt.% Sc for wrought and cast products // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 762. P. 528–536. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.05.281.
12. Belov N. A., Batyshev K. I., Doroshenko V. V. Microstructure and phase composition of the eutectic Al – Ca alloy, additionally alloyed with small additives of zirconium, scandium and manganese // Non-Ferrous Metals. 2017. No. 2. P. 44–49. DOI: 10.17580/nfm.2017.02.09.
13. Naumova E. A., Doroshenko V. V., Barykin M. A., Sviridova T. A., Lyasnikova A. V. et al. Hypereutectic Al – Ca – Mn – (Ni) alloys as natural eutectic composites // Metals. 2021. No. 11. Р. 890. DOI: 10.3390/met11060890.
14. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 01.01.2003. — М. : Издательство стандартов, 2001.
15. ГОСТ 53777–2010. Лигатуры алюминиевые. Технические условия. — Введ. 01.07.2010. — М. : Издательство стандартов, 2010.
16. Thermo-Calc Software TTAL5 Al-alloys. — URL: www.thermocalc.com (дата обращения: 17.02.2021).

17. Белов Н. А. Диаграммы состояния тройных и четверных систем : учебное пособие для вузов. — М. : НИТУ «МИСиС», 2007. — 360 с.
18. Vlach M., Stulikova I., Smola B., Piesova J., Cisarova H. et al. Effect of cold rolling on precipitation processes in Al – Mn – Sc – Zr alloy // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 548. P. 27–32. DOI: 10.1016/j.msea.2012.03.063.
19. 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. No. 341. P. 296–306. DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00245-9.
20. Zhao Q., Zhang H., Qiu F., Jiang Q. C. Strain-induced precipitation kinetics during non-isothermal annealing of Al – Mn alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 735. P. 2275–2280. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.11.360.