Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5

Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5

Проведены исследования по формованию материала из порошков сплавов АМг5, полученных диспергированием расплава водой высокого давления. Для изготовления лент из водораспыленных порошков сплавов АМг5 применяли асимметричную прокатку порошков и экструзию предварительно сформованных порошковых заготовок...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Электронная микроскопия и прочность материалов
Datum:2014
Hauptverfasser: Гогаев, К.А., Воропаев, В.С., Вербило, Д.Г., Даниленко, Н.И., Коваль, А.Ю.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114293
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5 / К.А. Гогаев, В.С. Воропаев, Д.Г. Вербило, Н.И. Даниленко, А.Ю. Коваль // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2014. — Вип. 20. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-114293
record_format dspace
spelling Гогаев, К.А.
Воропаев, В.С.
Вербило, Д.Г.
Даниленко, Н.И.
Коваль, А.Ю.
2017-03-05T18:53:50Z
2017-03-05T18:53:50Z
2014
Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5 / К.А. Гогаев, В.С. Воропаев, Д.Г. Вербило, Н.И. Даниленко, А.Ю. Коваль // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2014. — Вип. 20. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
XXXX-0048
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114293
621.752.4
Проведены исследования по формованию материала из порошков сплавов АМг5, полученных диспергированием расплава водой высокого давления. Для изготовления лент из водораспыленных порошков сплавов АМг5 применяли асимметричную прокатку порошков и экструзию предварительно сформованных порошковых заготовок. Изучено влияние режимов формования на структуру и механические свойства порошковых материалов из сплавов АМг5 без и с добавками циркония.
Проведено дослідження по формуванню матеріалу з порошків сплавів АМг5, отриманих диспергуванням розплаву водою високого тиску. Для одержання стрічок з водорозпилених порошків сплавів АМг5 застосовували асиметричну прокатку порошків і екструзію попередньо сформованих порошкових заготовок. Вивчено вплив режимів формування на структуру і механічні властивості порошкових матеріалів зі сплавів АМг5 без та з добавками цирконію.
Researches on forming material from the alloy powders AlMg5 obtained by meltdispersion water of high pressure was doing. For forming strips from water spraying alloy powders AMg5 the methods of asymmetric rolling and extrusion powders preformed powder blanks was applied. The influence of the modes of formation on the structure and mechanical properties of the materials from the powder materials AMg5 and AMg5 with additions of zirconium was studied.
ru
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
Электронная микроскопия и прочность материалов
Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
Вплив режимів формування на структуру та властивості напівфабрикатів з водорозпилених порошків сплаву АМг5
Influence of mode molding on the structure and properties of semi-finished from the water spraying powders alloy AMg5
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
spellingShingle Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
Гогаев, К.А.
Воропаев, В.С.
Вербило, Д.Г.
Даниленко, Н.И.
Коваль, А.Ю.
title_short Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
title_full Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
title_fullStr Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
title_full_unstemmed Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5
title_sort влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава амг5
author Гогаев, К.А.
Воропаев, В.С.
Вербило, Д.Г.
Даниленко, Н.И.
Коваль, А.Ю.
author_facet Гогаев, К.А.
Воропаев, В.С.
Вербило, Д.Г.
Даниленко, Н.И.
Коваль, А.Ю.
publishDate 2014
language Russian
container_title Электронная микроскопия и прочность материалов
publisher Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
format Article
title_alt Вплив режимів формування на структуру та властивості напівфабрикатів з водорозпилених порошків сплаву АМг5
Influence of mode molding on the structure and properties of semi-finished from the water spraying powders alloy AMg5
description Проведены исследования по формованию материала из порошков сплавов АМг5, полученных диспергированием расплава водой высокого давления. Для изготовления лент из водораспыленных порошков сплавов АМг5 применяли асимметричную прокатку порошков и экструзию предварительно сформованных порошковых заготовок. Изучено влияние режимов формования на структуру и механические свойства порошковых материалов из сплавов АМг5 без и с добавками циркония. Проведено дослідження по формуванню матеріалу з порошків сплавів АМг5, отриманих диспергуванням розплаву водою високого тиску. Для одержання стрічок з водорозпилених порошків сплавів АМг5 застосовували асиметричну прокатку порошків і екструзію попередньо сформованих порошкових заготовок. Вивчено вплив режимів формування на структуру і механічні властивості порошкових матеріалів зі сплавів АМг5 без та з добавками цирконію. Researches on forming material from the alloy powders AlMg5 obtained by meltdispersion water of high pressure was doing. For forming strips from water spraying alloy powders AMg5 the methods of asymmetric rolling and extrusion powders preformed powder blanks was applied. The influence of the modes of formation on the structure and mechanical properties of the materials from the powder materials AMg5 and AMg5 with additions of zirconium was studied.
issn XXXX-0048
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114293
citation_txt Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5 / К.А. Гогаев, В.С. Воропаев, Д.Г. Вербило, Н.И. Даниленко, А.Ю. Коваль // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2014. — Вип. 20. — С. 153-159. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT gogaevka vliânierežimovformovaniânastrukturuisvoistvapolufabrikatovizvodoraspylennyhporoškovsplavaamg5
AT voropaevvs vliânierežimovformovaniânastrukturuisvoistvapolufabrikatovizvodoraspylennyhporoškovsplavaamg5
AT verbilodg vliânierežimovformovaniânastrukturuisvoistvapolufabrikatovizvodoraspylennyhporoškovsplavaamg5
AT danilenkoni vliânierežimovformovaniânastrukturuisvoistvapolufabrikatovizvodoraspylennyhporoškovsplavaamg5
AT kovalʹaû vliânierežimovformovaniânastrukturuisvoistvapolufabrikatovizvodoraspylennyhporoškovsplavaamg5
AT gogaevka vplivrežimívformuvannânastrukturutavlastivostínapívfabrikatívzvodorozpilenihporoškívsplavuamg5
AT voropaevvs vplivrežimívformuvannânastrukturutavlastivostínapívfabrikatívzvodorozpilenihporoškívsplavuamg5
AT verbilodg vplivrežimívformuvannânastrukturutavlastivostínapívfabrikatívzvodorozpilenihporoškívsplavuamg5
AT danilenkoni vplivrežimívformuvannânastrukturutavlastivostínapívfabrikatívzvodorozpilenihporoškívsplavuamg5
AT kovalʹaû vplivrežimívformuvannânastrukturutavlastivostínapívfabrikatívzvodorozpilenihporoškívsplavuamg5
AT gogaevka influenceofmodemoldingonthestructureandpropertiesofsemifinishedfromthewatersprayingpowdersalloyamg5
AT voropaevvs influenceofmodemoldingonthestructureandpropertiesofsemifinishedfromthewatersprayingpowdersalloyamg5
AT verbilodg influenceofmodemoldingonthestructureandpropertiesofsemifinishedfromthewatersprayingpowdersalloyamg5
AT danilenkoni influenceofmodemoldingonthestructureandpropertiesofsemifinishedfromthewatersprayingpowdersalloyamg5
AT kovalʹaû influenceofmodemoldingonthestructureandpropertiesofsemifinishedfromthewatersprayingpowdersalloyamg5
first_indexed 2025-11-26T00:17:57Z
last_indexed 2025-11-26T00:17:57Z
_version_ 1850599698792972288
fulltext 153 УДК 621.752.4 Влияние режимов формования на структуру и свойства полуфабрикатов из водораспыленных порошков сплава АМг5 К. А. Гогаев, В. С. Воропаев, Д. Г. Вербило, Н. И. Даниленко, А. Ю. Коваль Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, Киев, e-mail: voropaev@ipms.kiev.ua Проведены исследования по формованию материала из порошков сплавов АМг5, полученных диспергированием расплава водой высокого давления. Для изготовле- ния лент из водораспыленных порошков сплавов АМг5 применяли асимметричную прокатку порошков и экструзию предварительно сформованных порошковых заготовок. Изучено влияние режимов формования на структуру и механические свойства порошковых материалов из сплавов АМг5 без и с добавками циркония. Ключевые слова: алюминиевый сплав, порошок, асимметричная прокатка, экструзия, структура, механические свойства. В ИПМ разработана взрывобезопасная технология быстрого твердения алюминиевых порошков, в основе которого лежит модифицированное диспергирование расплава водой высокого давления [1]. Благодаря охлаждению расплава с большой скоростью (≥106 К·с-1) эта технология позволяет создавать высоколегированные порошки алюминиевых сплавов с уникальной структурой и свойствами. В результате быстрого твердения образуются наноразмерные фазы, размер зерна находится на уровне 500 нм. В таких порошках частицы имеют разветвленную форму, однако образование на поверхности порошинок устойчивых оксидов усложняет процессы консолидации и структурообразования. Для формования водораспыленных порошков использованы прокатка порошков (симметричнная и асимметричная) и экструзия. Отличительной особенностью формования прокаткой алюминиевых порошков является то, что пористую ленту получить невозможно, поскольку при этом не происходит разрушения оксидных пленок и образования металлического контакта между частицами. Для получения ленты необходима значительная деформация частиц, при которой оксидная пленка разруша- ется и частицы на ювенильной поверхности свариваются. Деформация частиц для их схватывания должна быть не менее 50%. Имеющиеся литературные данные [2, 3] свидетельствуют о том, что совместное действие нескольких схем деформации позволяет получить оптимальную структуру в ходе одной технологической операции и более высокие свойства деформированного материала. Исследованием процесса прокатки металлических порошков ранее показано [4, 5], что плотность проката однозначно определяется макси- мальным контактным нормальным напряжением при прокатке. Однозначная © К. А. Гогаев, В. С. Воропаев, Д. Г. Вербило, Н. И. Даниленко, А. Ю. Коваль, 2014 154 Т а б л и ц а 1. Плотность проката в зависимости от максимального контактного нормального напряже- ния при симметричной прокатке лент различной толщины из алюми- ниевого порошка Толщина проката, мм Относитель- ная плот- ность проката τ Максимальное контактное нормальное напряжение σмах, МПа 2,20 0,80 65 1,25 0,80 70 2,28 0,83 95 1,07 0,83 88 2,37 0,88 120 1,25 0,87 115 2,32 0,91 170 0,93 0,91 165 зависимость этих двух вели- чин подтверждена при прове- дении экспериментов по про- катке алюминиевого порошка [6], в результате которого установлено, что независимо от толщины проката его плотность четко определяется максимальным напряжением (табл. 1). При проведении исследо- ваний для получения ком- пактных материалов исполь- зовали водораспыленные порошковые сплавы АМг5 (5Mg—0,5Mn—0,5Si) (% (мас.), порошки АМг5 с добавками 0,3; 0,6 и 1% Zr. Исследования по асиммет- ричной прокатке осуществля- ли на стане ДУО 170, оси валков в котором располагались в горизон- тальной плоскости. Угловая скорость валков составляла 17,1 об/мин, ширина ленты — 16 мм. Для каждой пары валков изготавливали свой питательный бункер в зависимости от диаметров валков. Для проведения экспериментов использованы валки диаметрами 198 и 150 мм, что составляет отношение диаметров большего валка к меньшему, равное 1,32. Каждый из валков оснащен специально изготовленной точечной месдозой, которая позволяет измерять контактные напряжения и угловые параметры в очаге деформации. Порошковые брикеты экструдировали на гидравлическом прессе П-125 с нагреваемой пресс-формой. Механические свойства полуфабрикатов исследовали при проведении испытаний на растяжение при комнатной температуре на разрывной машине типа Instron 1246. Скорость перемещения захватов — 1 мм/мин, что соответствует скорости деформации ε = 1,1⋅10-3 с-1 c записью кривой деформации. Определяли предел текучести YS, предел прочности UTS и относительное удлинение El. Для активации процессов схватывания порошков алюминиевых сплавов применяли горячую прокатку порошков сплавов АМг5. При полу- чении проката в виде полос непосредственно из порошка осуществля- ли предварительную дегазацию порошка в вакууме при температуре 350—380 оС в состоянии свободной засыпки в герметичном контейнере. Дегазированный и нагретый до необходимой температуры порошок из капсулы подавали в загрузочное устройство прокатного стана. Вначале устанавливали зазор между валками, при котором сыпучее тело при прокатке начинало формоваться в ленту. Затем, постепенно уменьшая зазор и прокатывая порошки, получали ленту и определяли нормальное контактное напряжение. Таким образом, давление на валки всецело зависело от толщины получаемой ленты. Установлено, что максимальное уменьшение нормального контактного напряжения на обоих валках 155 Т а б л и ц а 2. Свойства лент из порошка АМг5, полученных асимметричной прокаткой Температура прокатки, оС Относительная плотность σ001, МПа σ0,2, МПа σв, МПа σобщ, % Sразр, МПа Ψ, % 400 0,98 145 164,3 288,2 9,66 314 9,1 450 0,99 158,5 171,1 244,1 5,27 256,2 5 470 0,99 153,1 170,6 269 7,39 287,8 6,81 происходит при отношении диаметров Dб/Dм = 1,32. Кроме того, при этом отношении фиксируется значительное уменьшение максимального нормального напряжения на валке большего диаметра. Для определения влияния температуры на формование и свойства материалов асимметричную прокатку проводили при температурах нагрева 400, 450 и 470 оС. Дегазированный порошок нагревали в электропечи и прокатывали при одинаковых условиях деформирования. Сформованные материалы для снятия наклепа подвергали отжигу при 400 оС в течение часа. Свойства полученных порошковых лент представлены в табл. 2. Из табл. 2 следует, что ленты после асимметричной прокатки практически беспористые по сравнению с лентами, сформованными симметричной прокаткой. Однако пластичные свойства после проката в два раза ниже таковых литого материала АМг5. Повышение температуры формования до 470 оС также не дало положительных результатов. а б Рис. 1. Поверхность разрушения материала, полученного прокаткой при 400 (а) и 470 оС (б). а б Рис. 2. Поверхность разрушения в пределах деформированной частицы после прокатки при 400 (а) и 450 оС (б). 156 Рис. 3. Структура порошковой полосы, сформованной асимметричной прокат- кой. Рис. 4. Поверхность разрушения мате- риала в зоне воздействия сдвиговых деформаций. При исследовании поверхностей разрушения образцов проката в материале наблюдается раскрытие границ между деформированными частицами порошка при температурах прокатки 400 и 470 оС (рис. 1, а, б). Это свидетельствует о неполном схватывании между порошинками при деформации, что и приводит к ухудшению механических свойств материала. В то же время разрушение материала по деформированным частицам имеет ямочный характер (рис. 2), что указывает на пластичность материала основы. Исследование поверхности разрушения порошковых лент, сформо- ванных асимметричной прокаткой, показало различие в структуре по сечению полосы. В средней зоне проката видны разрушения по меж- частичным границам (рис. 3). На участках материала, который прилегал к прокатным валкам, не наблюдаются разрушения материала с раскрытием границ между частицами (рис. 4). Это можно объяснить воздействием сдвиговых напряжений, возникающих на контакте валок—материал при асим- метричной прокатке, что и улучшает схватывание порошинок при формовании. Также проведены эксперименты по формованию ленты асимме- тричной прокаткой из порошка АМг5, дополнительно легированного цир- конием. Были прокатаны порошки с содержанием 0,3; 0,6 и 1% (мас.) циркония. Исследование механических свойств полученных материалов показало, что увеличение содержания циркония с 0,3 до 0,6% привело к росту прочностных свойств проката. Однако резко ухудшились пластич- ные свойства материала (табл. 3). Материал, сформованный из порошка с 1% (мас.) циркония, имеет низкую прочность по сравнению с материалом Т а б л и ц а 3. Механические свойства проката из порошков сплава АМг5 с добавкой циркония Содержание циркония, % (мас.) σ001, МПа σ0,2, МПа σв, МПа σобщ, % Ψ, % 0,3 159,2 167,3 212 2,45 2,38 0,6 287 303,35 286,1 0,34 0,35 1 112,5 125,7 147,6 1,802 1,77 157 а б Рис. 5. Поверхность разрушения ма- териала АМг5 с добавкой 0,3 (а), 0,6 (б) и 1% (мас.) (в) Zr. с 0,6% циркония, однако обла- дает более высокой пластич- ностью. Исследование структуры поверхностей разрушения прокатан- ного материала показало наличие в четких границ между деформированными частицами порошка (рис. 5). Это указывает на недостаточную проработку структуры и отсутствие полного схватывания между металлическими частицами, что отрицательно влияет на механические свойства сформованного проката. В структуре поверхности разрушения в пределах деформированной частицы размеры ямок уменьшаются с увеличением степени легирования материала цир- конием (рис. 6) и преобладает хрупкое разрушение. Структура сформо- ванных полуфабрикатов существен- но изменяется при получении их из дегазированных прессовок порош- ков горячим экструдированием. При таком процессе сырая прессовка Рис. 6. Поверхность разрушения в пре- делах деформированной частицы мате- риала АМг5 с добавкой 0,3 (а), 0,6 (б) и 1% (мас.) (в) Zr. а в б 158 а б Рис. 7. Поверхность разрушения экструдата порошкового материала АМг5. Spectrum Mg Al Zr Spectrum 1 11,45 88,55 Spectrum 2 20,33 79,67 Spectrum 4 9,31 90,40 0,29 Spectrum Mg Al Zr Spectrum 1 4,72 94,21 1,07 Spectrum 2 3,68 94,14 2,18 Spectrum 4 4,19 95,81 Рис. 8. Тонкая структура материала АМг5 с содержанием 0,3% Zr. Содержание элементов в % (ат.). дегазированного порошка остается в герметичной капсуле до завершения ее деформирования. Как показали исследования поверхностей разрушения материалов, полученных экструзией порошкового материала АМг5, в структуре отсут- ствуют границы раздела между деформированными частицами (рис. 7, а). Это свидетельствует о хорошем схватывании частиц порошка в процессе экструзии. Изменения в структуре поверхности разрушения в пределах порошковой частицы указывают на вязкое разрушение материала (рис. 7, б). Исследование тонкой структуры порошкового материала с добавкой циркония в трансмиссионном микроскопе JEM-2100F показало, что упрочняющие частицы, содержащие цирконий, располагаются как по границам зерен, так и внутри матрицы (рис. 8). Размер упрочняющих частиц находится в пределах 30—50 нм. По данным рентгеновского микроанализа, структурные составляющие имеют неравномерный химический состав. Выводы Применение асимметричной прокатки позволяет сформовать материал в виде полос из водораспыленных порошков сплава АМг5 практически беспористый. В структуре лент, сформованных асимметричной прокаткой, 159 наблюдается наличие границ раздела между деформированными частицами, что указывает на недостаточную деформацию порошинок в процессе формования. Отсутствие металлических связей по границам раздела, в свою очередь, приводит к падению уровня механических свойств материалов, сформованных прокаткой. Процесс горячей экструзии позволяет сфор- мовать материал из порошков сплава АМг5 без границ раздела в структуре. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости использования комплексного метода при формовании, включающего горячую экструзию порошковых сплавов и прокатку сформованных лент для достижения оптимальной структуры и комплекса механических свойств. 1. Пат. 06588 України. Спосіб виготовлення напівфабрикатів з алюмінієвих сплавів / [O. Д. Нейков, В. Г. Kaлінін, Г. І. Вaсильєвa та ін.]. — Опубл. 2005. — Бюл. № 15. 2. Пашинская Е. Г. Физико-механические основы измельчения структуры при комбинированной пластической деформации. — Донецк : Вебер, 2009. — 352 с. 3. Подрезов Ю. Н. Твердость деформированного титана, полученного разными схемами деформации / [Ю. Н. Подрезов, Н. Д. Рудик, В. И. Даниленко и др.] // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — 20, № 4. — С. 101—110. 4. Каташинский В. П. Исследование уплотняемости металлических порошков при прокатке / В. П. Каташинский, Г. А. Виноградов // Порошковая металлургия. — 1965. — № 5. — С. 9—16. 5. Виноградов Г. А. Исследование удельного давления при прокатке металлических порошков / Г. А. Виноградов, В. П. Каташинский // Там же. — 1963. — № 3. — С. 30—36. 6. Гогаев К. А. Асимметричная прокатка металлических порошков. I. Уплотняемость порошков при асимметричной прокатке / К. А. Гогаев, Г. Я. Калуцкий, В. С. Во- ропаев // Там же. — 2009. — № 3/4. — С. 36—42. Вплив режимів формування на структуру та властивості напівфабрикатів з водорозпилених порошків сплаву АМг5 К. О. Гогаєв, В. С. Воропаєв, Д. Г. Вербило, М. І. Даниленко, О. Ю. Коваль Проведено дослідження по формуванню матеріалу з порошків сплавів АМг5, отриманих диспергуванням розплаву водою високого тиску. Для одержання стрічок з водорозпилених порошків сплавів АМг5 застосовували асиметричну прокатку порошків і екструзію попередньо сформованих порошкових заготовок. Вивчено вплив режимів формування на структуру і механічні властивості порошкових матеріалів зі сплавів АМг5 без та з добавками цирконію. Ключові слова: алюмінієвий сплав, порошок, асиметрична прокатка, екструзія, структура, механічні властивості. Influence of mode molding on the structure and properties of semi-finished from the water spraying powders alloy AMg5 K. A. Gogaev, V. S. Voropaiev, D. G. Verbylo, N. I. Danilenko, A. Yu. Koval Researches on forming material from the alloy powders AlMg5 obtained by melt- dispersion water of high pressure was doing. For forming strips from water spraying alloy powders AMg5 the methods of asymmetric rolling and extrusion powders preformed powder blanks was applied. The influence of the modes of formation on the structure and mechanical properties of the materials from the powder materials AMg5 and AMg5 with additions of zirconium was studied. Keywords: aluminum alloy, powder, asymmetric rolling, extrusion, structure, mechanical properties.

Ähnliche Einträge