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

Н. А. Белов, профессор кафедры обработки металлов давлением (ОМД), докт. техн. наук, эл. почта: nikolay-belov@yandex.ru
С. О. Черкасов, аспирант кафедры ОМД
Н. О. Короткова, инженер кафедры ОМД, канд. техн. наук
К. А. Цыденов, магистрант кафедры ОМД

На примере цилиндрических слитков сплава Al – 2 % Cu – 2 % Mn изучена технологичность процессов прессования, радиально-сдвиговой прокатки и волочения. Из цилиндрических слитков с использованием комбинированной обработки, включающей прессование и поперечно-винтовую прокатку, получены прутки диаметром 9 мм, из которых методами прокатки на вальцах и последующего волочения в ручных фильерах получена проволока толщиной 0,5 мм. Проволоку исследовали в исходном состоянии и после различных режимов отжига. Показано, что литая структура содержит небольшое (<2 % (об.)) количество эвтектических частиц Al₂Cu и Al₁₅(Fe,Mn)₃Si₂, что обеспечивает достаточную деформационную пластичность при относительно низкой температуре 300 ^oC и позволяет получать прессованные прутки диаметром 15 мм со степенью обжатия 94 %. Несмотря на заметное деформационное упрочнение, прутки продемонстрировали высокую технологичность при холодной радиально-сдвиговой прокатке и волочении, что позволило получить проволоку диаметром 0,5 мм с суммарным обжатием 99 %. В процессе прессования произошло частичное формирование Mn-содержащих дисперсоидов, которые препятствуют разупрочнению при отжиге проволоки. Показано, что наилучшее сочетание прочности и пластичности достигается после отжига при температуре 350 oC, что характеризует достаточно высокую термостойкость. Экспериментальный сплав можно рассматривать в качестве перспективной основы для разработки деформируемых сплавов, предназначенных для получения цилиндрических слитков в промышленных условиях. Слитки не требуют гомогенизации и могут быть использованы для получения различных деформированных полуфабрикатов, позволяющих реализовать сбалансированный комплекс механических свойств и термостойкости.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 20-19-00249.

1. Макаров Г. С. Слитки из алюминиевых сплавов с магнием и кремнием для прессования: основы производства. — М. : Интермет Инжиниринг, 2011. — 526 с.
2. Добаткин В. И. Плавка и литье алюминиевых сплавов : Справочное руководство. — М. : Металлургия, 1983. — 352 с.
3. Напалков В. И., Черепок Г. В., Махов С. В., Черновол Ю. М. Непрерывное литье алюминиев ых сплавов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2005. — 512 с.
4. Eskin D. G. Physical metallurgy of direct-chill casting of aluminum alloys. — Florida : CRC Press, 2008. — 328 p.
5. Polmear I. J. Light Alloys: From Traditional Alloys to Nanocrystals, 4^th ed. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 2006. — 421 p.
6. Zhang Y., Li R., Chen P., Li X., Liu Z. Microstructural evolution of Al₂Cu phase and mechanical properties of the large-scale Al alloy components under different consecutive manufacturing processes // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 808. 151634. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.07.346.
7. He H., Yi Y., Huang S., Zhang Y. Effects of deformation temperature on second-phase particles and mechanical properties of 2219 Al – Cu alloy // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 712. P. 414–423. DOI: 10.1016/J.MSEA.2017.11.124.
8. Guo W., Yi Y., Huang S., Mao X. et al. Effects of deformation temperature on the evolution of second-phase and mechanical properties of large 2219 Al – Cu alloy rings // Materials Characterization. 2020. Vol. 160. 110094. DOI: 10.1016/j.matchar. 2019.110094.
9. Dar S. M., Liao H. Creep behavior of heat resistant Al – Cu – Mn alloys strengthened by fine (θ') and coarse (Al₂₀Cu₂Mn₃) second phase particles // Materials Science and Engineering A. 2019. Vol. 763. 138062. DOI: 10.1016/j.msea.2019.138062.
10. Ber L. B., Kolobnev N. I., Tsukrov S. L. Heat treatment of aluminum alloys, 1st ed. — Florida : CRC Press, 2020. — 350 p.
11. Belov N. A., Akopyan T. K., Shurkin P. K., Korotkova N. O. Comparative analysis of structure evolution and thermal stability of experimental AA2219 and model Al – 2wt.%Mn – 2wt.%Cu cold rolled alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 864. 158823. DOI: 10.1016/J.JALLCOM.2021.158823.
12. Белов Н. А., Шуркин П. К., Короткова Н. О., Черкасов С. О. Влияние термообработки на структуру и термостойкость холоднокатаных листов сплавов системы Al – Cu – Mn с разным соотношением меди и марганца // Цветные металлы. 2021. № 9. C. 80–86. DOI: 10.17580/tsm.2021.09.09.
13. Belov N. A., Akopyan T. K., Korotkova N. O., Cherkasov S. O., Yakovleva A. O. Effect of Fe and Si on the phase composition and microstructure evolution in alloy Al – 2wt.%Cu – 2wt.%Mn during solidification, cold rolling and annealing // JOM. 2021. Vol. 16, No. 1. P. 3827–3837. DOI: 10.1007/s11837-021-04907-4.
14. Belov N. A., Korotkova N. O., Cherkasov S. O., Yakovleva A. O. Effect of iron and silicon concentrations on the phase composition and microstructure of wrought alloy Al – 2 wt.% Mn – 2 wt.% Cu // The Physics of Metals and Metallography. 2021. Vol. 122, No. 11. P. 1095–1102. DOI: 10.1134/S0031918X2111003X.
15. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 01.01.2003.
16. ГОСТ 859–2001. Медь. Марки. — Введ. 01.03.2002.
17. ГОСТ Р 53777–2010. Лигатуры алюминиевые. — Введ. 01.07.2010.
18. Золоторевский В. С., Белов Н. А. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 376 с.
19. ГОСТ 10446–80. Проволока. Метод испытания на растяжение. — Введ. 01.07.1982.
20. Bäckerud L., Chai G., Tamminen J. Solidification characteristics of aluminum alloys. Vol. 1: Foundry Alloys, 1st ed. — Oslo : Skanaluminium, 1986. — 159 p.
21. Feng Z. Q., Yang Y. Q., Huang B., Li M. H., Chen Y. X., Ru J. G. Crystal substructures of th e rotation-twinned T (Al₂₀Cu₂Mn₃) phase in 2024 aluminum alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 583. P. 445–451. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.200.
22. Рущиц С. В., Ахмедьянов А. М., Дриц А. М., Нуждин В. Н. Деформационное поведение сплава 1565ч в условиях горячей одноосной осадки // Цветные металлы. 2019. № 2. С. 62–68. DOI: 10.17580/tsm.2019.02.10.
23. Арцруни А. А., Григорян В. А., Дриц А. М. Перспективы использования сплава 1565ч в связи с новым подходом к применению алюминиевых сплавов в бронировании боевых машин легкой категории по массе // Цветные металлы. 2017. № 5. С. 80–84. DOI: 10.17580/tsm.2017.05.12.