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

Н. О. Короткова, младший научный сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы», эл. почта: kruglova.natalie@gmail.com
В. В. Дорошенко, младший научный сотрудник лаборатории «Катализ и переработка углеводородов»
А. И. Хабибулина, инженер научного проекта кафедры «Обработка металлов давлением»

Московский политехнический университет, Москва, Россия:
А. А. Аксенов, профессор кафедры «Материаловедение»

Расчетными и экспериментальными методами проведен сравнительный анализ удельного электросопротивления холоднокатаных листов со степенями обжатия 60 и 90 % из сплавов Al – 1,5 % Mn и Al – 1,5 % Mn – 0,5 % Ca в ходе изотермической выдержки при температурах 300, 400 и 450 ^oC с максимальной длительностью отжига 96 ч. При температуре 450 ^oC для сплава Al – 1,5 Mn – 0,5 Ca установлен переход из фазовой области (Al) + Al₆Mn + Al₁₀CaMn₂ в область (Al) + Al₁₀CaMn₂ + Al₄Ca. Изучено формирование структуры при отжиге 450 ^oC сплава Al – 1,5 Mn – 0,5 Ca, показано, что размер формирующихся при отжиге в течение 96 ч вторичных выделений фазы Al₁₀CaMn₂ не превышает 500 нм. Проведен расчет среднеквадратичного диффузионного расстояния атомов Mn в (Al) при температурах 350, 400, 450 и 500 ^oC. Показано, что выдержка в течение 3 ч при 450 ^oC обеспечивает среднеквадратичное расстояние Mn, достаточное для образования соединения Al₁₀CaMn₂ в сплаве Al – 1,5 Mn – 0,5 Ca и соединения Al6Mn в сплаве Al – 1,5 Mn. При температурах отжига 350 и 400 ^oC фактором, определяющим распад твердого раствора (Al), является возрастание свободной энергии межфазных границ, повышающих их диффузионную проницаемость. Показано, что наиболее эффективной из предложенных режимов по критерию наименьшего удельного электросопротивления для сплава Al – 1,5 Mn – 0,5 Ca является изотермическая выдержка при 400 ^oC, а для сплава Al –1,5 Mn— при 450 ^oC. Повышенные значения удельного электросопротивления при изотермическом отжиге при 450 ^oC для сплава Al – 1,5 Mn – 0,5 Ca обусловлены фазовым переходом в область (Al) + Al₁₀CaMn₂ + Al4Ca с образованием соединения Al10CaMn2 по границам дендритных ячеек (Al).

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-00106, https://rscf.ru/project/22-79-00106/.

1. Hatch J. E. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy. — Ohio : ASM Metals Park, 1984. — 424 p.
2. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов : учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : МИСиС, 2005. — 432 с.
3. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. — М. : МИСиС, 2010. — 511 с.
4. Беляев А. И., Бочвар О. С., Буйнов Н. Н. и др. Металловедение алюминия и его сплавов : справ. изд. — 2-е изд. — М. : Металлургия, 1983. — 280 с.
5. Мондольфо Л. Р. Структура и свойства алюминиевых сплавов. Пер. с англ. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
6. 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
7. Huang H.-W., Ou B.-L. Evolution of precipitation during different homogenization treatments in a 3003 aluminum alloy // Materials & Design. 2009. Vol. 30, Iss. 7. P. 2685–2692. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.10.012
8. Воронцова Л. А. Алюминий и алюминиевые сплавы в электротехнических изделиях. — М. : Энергия, 1971. — 224 с.
9. Naumova E. A., Doroshenko V. V., Barykin M. A., Sviridova T. A. et al. Hypereutectic Al – Ca – Mn – (Ni) alloys as natural eutectic composites // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 6. 890. DOI: 10.3390/met11060890
10. Naumova E. A. Use of calcium in alloys: From modifying to alloying // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2018. Vol. 59, Iss. 3. P. 284–298. DOI: 10.3103/S1067821218030100
11. Белов Н. А., Наумова Е. А., Дорошенко В. В., Барыкин М. А. Сравнительный анализ влияния добавок Ni, Mn, Fe и Si на микроструктуру и фазовый состав заэвтектических алюминиево-кальциевых сплавов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27, № 6. С. 40–51. DOI: 10.17073/0021-3438-2021-6-40-51
12. Белов Н. А., Наумова Е. А., Дорошенко В. В., Барыкин М. А. Эвтектические сплавы на основе алюминия: новые системы легирования. — Москва : ИД «Руда и Металлы», 2016. — 256 с.
13. Rogachev S. O., Naumova E. A., Sundeev R. V., Tabachkova N. Y. Structural and phase transformations in a new eutectic Al – Ca – Mn – Fe – Zr – Sc alloy induced by high pressure torsion // Materials Letters. 2019. Vol. 243. P. 161–164. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.02.043
14. Белов Н. А., Короткова Н. О., Дорошенко В. В., Аксенов А. А. Влияние кальция на электросопротивление и фазовый состав сплава Al – 1,5 % Mn // Цветные металлы. 2022. № 9. С. 85–91.
15. Vlach M., Stulikova I., Smola B., Piesova J. 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
16. 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. P. 296–306. DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00245-9
17. 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
18. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 01.01.2003.
19. ГОСТ 53777–2010. Лигатуры алюминиевые. Технические условия. — Введ. 01.07.2010.
20. Belov N. A., Akopyan T. K., Shurkin P. K., Korotkova N. O. Comparative analysis of structure evolution and thermal stability of сommercial AA2219 and model Al – 2 wt%Mn – 2 wt%Cu cold rolled alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 864. 158823. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158823

21. Du Y., Chang Y. A., Huang B., Gong W. Diffusion coefficients of some solutes in fcc and liquid Al: critical evaluation and correlation // Materials Science and Engineeri ng A. 2003. Vol. 363. P. 140–151. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00624-5
22. Belov N. A., Akopyan T. K., Korotkova N. O., Shurkin P. K. et al. Structure and heat resistance of high strength Al – 3,3 % Cu – 2,5 % Mn – 0,5 % Zr (wt%) conductive wire alloy manufactured by electromagnetic casting // Journal of Alloys and Compounds. 2022. Vol. 891. 161948. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.161948
23. Zupanič F., Wang D., Gspan C., Bončin T. Precipitates in a quasicrystal-strengthened Al – Mn – Be – Cu alloy // Materials Characterization. 2015. Vol. 106. P. 93–99. DOI: 10.1016/j. matchar.2015.05.013
24. Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах. — М. : Металлургия, 1978. — 248 с.