Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu

Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu

Рассмотрено влияние легирования микродобавками Sc, Zr, Mn и Cr, а также методов термической обработки на механические и коррозионные свойства высокопрочных деформируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu. Показано, что в прутках исследованных сплавов микролегирование выбранными элементами приводит к сущес...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Вісник Українського матеріалознавчого товариства
Datum:2014
Hauptverfasser: Мильман, Ю.В., Захарова, Н.П., Ефимов, Н.А., Музыка, А.А., Гончарук, В.А., Даниленко, Н.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Українське матеріалознавче товариство 2014
Schlagworte:
Результати наукових досліджень
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125413
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 микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu / Ю.В. Мильман, Н.П. Захарова, Н.А. Ефимов, А.А. Музыка, В.А. Гончарук, Н.И. Даниленко // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2014. — № 1(7). — С. 41-49. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-125413
record_format dspace
spelling Мильман, Ю.В.
Захарова, Н.П.
Ефимов, Н.А.
Музыка, А.А.
Гончарук, В.А.
Даниленко, Н.И.
2017-10-26T17:26:28Z
2017-10-26T17:26:28Z
2014
Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu / Ю.В. Мильман, Н.П. Захарова, Н.А. Ефимов, А.А. Музыка, В.А. Гончарук, Н.И. Даниленко // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2014. — № 1(7). — С. 41-49. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
2310-9688
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125413
669.018.28
Рассмотрено влияние легирования микродобавками Sc, Zr, Mn и Cr, а также методов термической обработки на механические и коррозионные свойства высокопрочных деформируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu. Показано, что в прутках исследованных сплавов микролегирование выбранными элементами приводит к существенному росту механических характеристик по сравнению с базовым сплавом. Этот эффект связан с появлением наряду с наноразмерными частицами η-фазы (MgZn₂) дополнительной системы упрочняющих частиц Al₃(Sc, Zr), когерентно связанных с алюминиевой матрицей. Для базового нелегированного состава максимальный уровень механических свойств после коррозионного воздействия обеспечивают ступенчатые термообработки Т7 и RRA. При легировании Sc, Zr, Mn и Cr самой оптимальной термообработкой является более простая обработка Т6, которая в отличие от многоступенчатого старения обеспечивает в легированном сплаве формирование более мелкой структуры с равномерным распределением упрочняющих частиц.
Розглянуто вплив легування мікродобавками Sc, Zr, Mn і Cr, а також методів термічної обробки на механічні та корозійні властивості високоміцних сплавів, що деформуються, системи Al–Zn–Mg–Cu. Показано, що в прутках досліджених сплавів мікролегування обраними елементами призводить до істотного зростання механічних характеристик в порівнянні з базовим сплавом. Цей ефект пов'язаний з появою поряд з нанорозмірними частинками η-фази (MgZn₂) додаткової системи зміцнюючих частинок Al₃(Sc, Zr), когерентно пов’язаних з алюмінієвою матрицею. Для базового нелегованого складу максимальний рівень механічних властивостей після корозійного впливу забезпечують ступінчасті термообробки Т7 та RRA. При легуванні Sc, Zr, Mn і Cr найбільш оптимальною термообробкою є більш проста обробка Т6, яка на відміну від багатоступінчастого старіння забезпечує в легованому сплаві формування більш дрібної структури з рівномірним розподілом зміцнюючих частинок.
The effect of microalloying by Sc, Zr, Mn and Cr, as well as methods of heat treatment on the mechanical and corrosion properties of high-strength wrought Al–Zn–Mg–Cu alloys were considered. It is shown that in the rods made of the investigated alloys the microalloying with selected elements leads to a substantial increase in mechanical characteristics as compared with the base alloy. This effect is explained by appearance of additional system of Al₃(Sc, Zr) strengthening particles coherently bonded with the aluminum matrix, along with nanoparticles of η-phase (MgZn₂). The multistade T7 and RRA heat treatment provide the maximum level of mechanical properties of base unmodified alloy of base unmodified alloy after corrosive effects. After alloying by Sc, Zr, Mn and Cr the most optimum heat treatment is more simple heat treatment T6. Contrary to the multistage aging, the T6 heat treatment provided formation of fine microstructures with uniform distribution of strengthening particles in the alloyed alloys.
ru
Українське матеріалознавче товариство
Вісник Українського матеріалознавчого товариства
Результати наукових досліджень
Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
spellingShingle Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
Мильман, Ю.В.
Захарова, Н.П.
Ефимов, Н.А.
Музыка, А.А.
Гончарук, В.А.
Даниленко, Н.И.
Результати наукових досліджень
title_short Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
title_full Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
title_fullStr Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
title_full_unstemmed Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu
title_sort влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы al–zn–mg–cu
author Мильман, Ю.В.
Захарова, Н.П.
Ефимов, Н.А.
Музыка, А.А.
Гончарук, В.А.
Даниленко, Н.И.
author_facet Мильман, Ю.В.
Захарова, Н.П.
Ефимов, Н.А.
Музыка, А.А.
Гончарук, В.А.
Даниленко, Н.И.
topic Результати наукових досліджень
topic_facet Результати наукових досліджень
publishDate 2014
language Russian
container_title Вісник Українського матеріалознавчого товариства
publisher Українське матеріалознавче товариство
format Article
description Рассмотрено влияние легирования микродобавками Sc, Zr, Mn и Cr, а также методов термической обработки на механические и коррозионные свойства высокопрочных деформируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu. Показано, что в прутках исследованных сплавов микролегирование выбранными элементами приводит к существенному росту механических характеристик по сравнению с базовым сплавом. Этот эффект связан с появлением наряду с наноразмерными частицами η-фазы (MgZn₂) дополнительной системы упрочняющих частиц Al₃(Sc, Zr), когерентно связанных с алюминиевой матрицей. Для базового нелегированного состава максимальный уровень механических свойств после коррозионного воздействия обеспечивают ступенчатые термообработки Т7 и RRA. При легировании Sc, Zr, Mn и Cr самой оптимальной термообработкой является более простая обработка Т6, которая в отличие от многоступенчатого старения обеспечивает в легированном сплаве формирование более мелкой структуры с равномерным распределением упрочняющих частиц. Розглянуто вплив легування мікродобавками Sc, Zr, Mn і Cr, а також методів термічної обробки на механічні та корозійні властивості високоміцних сплавів, що деформуються, системи Al–Zn–Mg–Cu. Показано, що в прутках досліджених сплавів мікролегування обраними елементами призводить до істотного зростання механічних характеристик в порівнянні з базовим сплавом. Цей ефект пов'язаний з появою поряд з нанорозмірними частинками η-фази (MgZn₂) додаткової системи зміцнюючих частинок Al₃(Sc, Zr), когерентно пов’язаних з алюмінієвою матрицею. Для базового нелегованого складу максимальний рівень механічних властивостей після корозійного впливу забезпечують ступінчасті термообробки Т7 та RRA. При легуванні Sc, Zr, Mn і Cr найбільш оптимальною термообробкою є більш проста обробка Т6, яка на відміну від багатоступінчастого старіння забезпечує в легованому сплаві формування більш дрібної структури з рівномірним розподілом зміцнюючих частинок. The effect of microalloying by Sc, Zr, Mn and Cr, as well as methods of heat treatment on the mechanical and corrosion properties of high-strength wrought Al–Zn–Mg–Cu alloys were considered. It is shown that in the rods made of the investigated alloys the microalloying with selected elements leads to a substantial increase in mechanical characteristics as compared with the base alloy. This effect is explained by appearance of additional system of Al₃(Sc, Zr) strengthening particles coherently bonded with the aluminum matrix, along with nanoparticles of η-phase (MgZn₂). The multistade T7 and RRA heat treatment provide the maximum level of mechanical properties of base unmodified alloy of base unmodified alloy after corrosive effects. After alloying by Sc, Zr, Mn and Cr the most optimum heat treatment is more simple heat treatment T6. Contrary to the multistage aging, the T6 heat treatment provided formation of fine microstructures with uniform distribution of strengthening particles in the alloyed alloys.
issn 2310-9688
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/125413
citation_txt Влияние микролегирования и вида термической обработки на коррозионную стойкость высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu / Ю.В. Мильман, Н.П. Захарова, Н.А. Ефимов, А.А. Музыка, В.А. Гончарук, Н.И. Даниленко // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2014. — № 1(7). — С. 41-49. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT milʹmanûv vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
AT zaharovanp vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
AT efimovna vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
AT muzykaaa vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
AT gončarukva vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
AT danilenkoni vliâniemikrolegirovaniâividatermičeskoiobrabotkinakorrozionnuûstoikostʹvysokopročnyhalûminievyhsplavovsistemyalznmgcu
first_indexed 2025-11-27T00:37:32Z
last_indexed 2025-11-27T00:37:32Z
_version_ 1850788954626850816
fulltext II. Результати наукових досліджень 41 УДК 669.018.28 Ю. В. Мильман, Н. П. Захарова, Н. А. Ефимов, А. А. Музыка, В. А. Гончарук, Н. И. Даниленко 1 ВЛИЯНИЕ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ И ВИДА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al–Zn–Mg–Cu Розглянуто вплив легування мікродобавками Sc, Zr, Mn і Cr, а також методів терміч- ної обробки на механічні та корозійні властивості високоміцних сплавів, що деформують- ся, системи Al–Zn–Mg–Cu. Показано, що в прутках досліджених сплавів мікролегування обраними елементами призводить до істотного зростання механічних характеристик в порівнянні з базовим сплавом. Цей ефект пов'язаний з появою поряд з нанорозмірними час- тинками -фази (MgZn2) додаткової системи зміцнюючих частинок Al3(Sc, Zr), когерентно пов’язаних з алюмінієвою матрицею. Для базового нелегованого складу максимальний рівень механічних властивостей після корозійного впливу забезпечують ступінчасті термооброб- ки Т7 та RRA. При легуванні Sc, Zr, Mn і Cr найбільш оптимальною термообробкою є більш проста обробка Т6, яка на відміну від багатоступінчастого старіння забезпечує в легова- ному сплаві формування більш дрібної структури з рівномірним розподілом зміцнюючих частинок. Ключові слова: алюмінієві сплави, термічна обробка, механічні властивості, корозія. Высокопрочные сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu обладают уникально вы- соким уровнем механических свойств среди деформируемых алюминиевых сплавов и находят широкое применение во многих областях промышленности, особенно в авиации. В настоящее время, активно ведутся научные исследова- ния, направленные на дальнейшее cовершенствование их эксплуатационных свойств. Сплавы такого типа упрочняются благодаря дисперсному твердению во время проведения термомеханической (ТМО) и термической (ТО) обработок полуфабрикатов. Известно, что состав, морфология, размер и количество упрочняющих частиц, кинетика их выделения находятся в прямой связи с со- ставом сплава и режимами ТМО и ТО. Одним из перспективных направлений улучшения физико-механических и эксплуатационных характеристик сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu является их комплексное легирование с использовани- ем переходных (ПМ) и редкоземельных металлов (РЗМ), а также скандия. [1, 2]. Вопрос коррозионной стойкости алюминиевых сплавов всегда находился в центре внимания организаций, разрабатывающих алюминиевые сплавы. При изучении коррозионной стойкости алюминиевых конструкционных сплавов важно оценить весь комплекс механических свойств, которые могут изменять- Мільман Юлій Вікторович, член-кореспондент НАН України, завідуючий відділом Інсти- туту проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Захарова Наталія Пе- трівна, Єфимов Микола Олександрович, Музика Олексій Олександрович, Гончарук Віктор Анатолійович, Даниленко Микола Іванович, наукові співробітники цього ж інституту. “Вісник” УМТ № 1 (7) 2014 42 ся при коррозионном воздействии. При этом считается рациональным даже небольшое снижение прочностных показателей за счет повышения коррозион- ной стойкости сплава [3]. Одним из путей повышения химической стойкости материалов является увеличение склонности к пассивации и к повышению стабильности пассивного состояния. Необходимо отметить, что именно малые добавки редкоземельных металлов и скандия (0,2–0,3 ат. %) модифицируют структуру, нейтрализуют вредное влияние неметаллических примесей, значи- тельно повышают механические и технологические свойства различных спла- вов. Все это делает применение скандия и редкоземельных металлов экономи- чески оправданным [1, 4]. Наряду с микролегированием ПМ и РЗМ, для эффективной борьбы с коррозией деформируемых алюминиевых сплавов необходимо правильно выбирать режимы термической обработки [5]. Цель исследования изучение влияния микролегирования комплексами Sc + Zr и Sc + Zr + Mn + Cr, а также методов ТО на механические и коррози- онные свойства высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg– Cu. Материалы и методика исследований Исследуемые деформируемые алюминиевые сплавы системы Al–Zn–Mg– Cu подвергали следующей ТМО: слитки весом 2 кг экструдировали при 350 С на пруток методом двойной экструзии с = 58 в соответствии с технологией подробно описанной в [4]. Составы экспериментальных сплавов приведены в табл. 1. Таблица 1 Химический состав исследуемых сплавов % (мас.) № Zn Mg Cu Zr Sc Cr Mn 1 9 2,7 2,3 2 9 2,7 2,3 0,15 0,3 3 9 2,7 2,3 0,15 0,25 0,2 0,3 Образцы для последующих испытаний обрабатывали в соответствии со следующими режимами ТО (режимы приведены в соответствие с междуна- родной маркировкой): Т6 (закалка в воду от 465 С + отжиг 120 С в течении 24 ч); RRA (закалка в воду от 465 С + отжиг 120 С в течении 24 ч + выдержка при 170 С в тече- нии 50 мин. + отжиг 120 С в течении 24 ч); Т7 (закалка в воду от 465 С + от- жиг 96 С в течении 4 ч + отжиг 160 С в течении 8 ч). На основании данных [1] предварительный гомогенизационный отжиг не проводили. Испытания на коррозионную стойкость проводили путем механиче- ских испытаний на растяжение образцов до и после выдержки в растворе 3% NaCl в течение 90 суток [6], что позволяет оценить снижение общей несущей способности материала, как из-за общей коррозии, так и вслед- ствие снижения прочностных и пластических свойств, вызываемых мест- ной коррозией, охрупчиванием металла, при насыщении продуктами корро- зии, влиянием поверхностно-адсорбционого эффекта [7]. Механические испытания на растяжение образцов из исследуемых сплавов проводили на испытательной машине 1246 типа INSTRON (ско- II. Результати наукових досліджень 43 рость деформации у 10–3 с–1) с записью кривой деформации. Структуру сплавов и распределения химических элементов изучали в оптическом микроскопе МИМ-9 и просвечивающем электронном микроскопе (ПЕМ) JEOL - 100CX. Результаты В слитках базового состава 1 при кристаллизации формируется до- вольно грубая неравномерная дендритная структура (рис. 1, а). Легирова- ние сплава комплексами (Zr + Sc) и (Zr + Sc + Cr + Mn) приводит к суще- ственному изменению структуры: в слитках формируется структура из небольших (15–25 мкм) равномерных зерен (рис. 1, б). Рис. 1. Структуры слитков исследуемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu: а сплав 1; б сплав 2 Характер структуры базового сплава после всех трех видов ТО слабо изменяется (рис. 2, а). Прочность сплава Al–Zn–Mg–Cu, обеспечивается упрочняющими наноразмерными частицами -фазы (MgZn2), преимуще- ственно расположенными по границам зерен (рис. 2, б). Изучение границ зерен близких к плоскости фольги показало, что после всех трех ТО, в от- личие от результатов [8], не наблюдается существенного различия в разме- рах упрочняющих частиц -фазы. Рис. 2. Тонкая структура сплава Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu “Вісник” УМТ № 1 (7) 2014 44 Режимы Т6 и Т7 обеспечивают максимальные значения прочности базо- вого сплава. Различия проявляются в меньшей величине 0,2 и большей пла- стичности до разрушения при режиме Т6. Значения В прутка базового сплава после режима RRA уступают значениям, полученным после Т6 и Т7. Однако, после выдержки в 3% NaCl именно режим RRA обеспечивает прутку базового состава наилучшее сочетание прочности и пластичности. Значения 0,2 и В после RRA практически не уступают значениям которые обеспечивает режим Т7, а удлинение до разрушения после RRA превосходит значения Т7 в 1,5 раза. Известно, что величина наиболее чувствительна к питтинговой и межкри- сталлитной коррозии [7]. Значение после Т6 совпадает с RRA, однако уро- вень прочностных характеристик 0,2 и В при этом значительно ниже (табл. 2). Легирование базового сплава Sc и Zr приводит к появлению дополни- тельного ансамбля упрочняющих частиц в структуре сплава Al–Zn–Mg–Cu. В этом случае, кроме -фазы в алюминиевой матрице формируются наноразмер- ные частицы Al3(Sc, Zr). Фаза Al3(Sc, Zr) имеет кристаллическую решетку типа L12 и когерентно связана с матрицей алюминия [1]. Такие частицы располагают- ся как в границах, так и в теле зерен, где они имеют характерный контраст (рис. 3, г). Таблица 2 Механические свойства сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu до и после коррозионных испытаний при различных режимах ТО № сплава Вид ТО После ТО После выдержки в 3% NaCl 0,2, МПа В, MПa , % 0,2, МПа В, MПa , % 1 T6 530 615 18 471 567 11,0 RRA 545 575 15,4 520 584 10,67 T7 568 615 12,0 529 600 6,4 2 T6 718 803 11 698 777 9,8 RRA 778 796 8,8 717 759 9,0 T7 718 761 11,2 708 736 8,9 3 T6 765 810 12 692 764 11,5 RRA 732 777 12 711 742 9,0 T7 647 687 11,2 630 684 9,7 Сравнение механических свойств сплавов 1 и 2 позволяет заключить, что легирование Zr и Sc приводит к существенному повышению прочност- ных характеристик по сравнению с базовым составом (табл. 2). Макси- мальные прочностные характеристики, обеспечивают обработки Т6 и RRA. Максимальное значение пластичности достигается после Т6. Значения 0,2 и В после Т7 несколько ниже при пластичности на уровне Т6. Согласно ПЭМ-исследованиям (рис. 3, а, б, в) можно сделать заключение, что в спла- II. Результати наукових досліджень 45 ве Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu–0,15Zr–0,3Sc после обработки Т7 зеренная струк- тура крупнее чем после Т6 и RRА. Известно, что все элементы, традиционно вводимые в сплав Al–Zn– Mg–Cu, в определенной степени сдвигают потенциал коррозии в положи- тельную сторону [9], что ухудшает коррозионные свойства. Однако соглас- но [10] введение Sc и Zr в качестве легирующих добавок положительно влияют на коррозионную стойкость материала. Проведенные испытания показали (табл. 2), что в сплаве Al–9Zn– 2,7Mg–2,3Cu–0,15Zr–0,3Sc максимальный уровень механических свойств после коррозии, обеспечивает обработка Т6. При этом на величину 0,2 по- сле коррозии вид термообработки влияния не оказывает. а б в г Рис. 3. Тонкая структура сплава Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu–0,15Zr–0,3Sc после различных режимов ТО: а Т6; б RRA; в Т7; г вторичные упрочняющие частицы Al3(Sc, Zr) в сплаве выделившиеся в матрице после ТО по режиму Т7 Для дальнейшего повышения коррозионного сопротивления сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu, базовый состав наряду со Sc и Zr был легирован Mn и Cr. Cогласно [11] легирование Mn и Cr приводят к повышению ста- бильности пассивного состояния алюминиевых сплавов. Кроме того, при- сутствие Mn снижает вредное влияние примесей за счет образования ин- терметаллидов типа Al(Mn, Fe) с достаточно отрицательным электродным потенциалом. Позитивное влияние хрома на коррозионную стойкость объ- “Вісник” УМТ № 1 (7) 2014 46 ясняется также как высоким сродством хрома с кислородом, так и исклю- чительно высокой устойчивостью хрома к питтинговой коррозии. Совместное влияние комплексов (Sc + Zr) и (Mn + Cr) на коррозион- ную стойкость деформируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu с высоким содержанием Zn в настоящее время исследовано недостаточно. Электрохи- мическая коррозия сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu с содержанием Zn 7,6% (мас.) после легирования Sc, Zr, Mn и Cr исследована в [12]. Типичные структуры сплава Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu–0,3Mn–0,15Zr– 0,25Sc–0,2Cr после различных видов термообработок приведены на рис. 4. Видно, что после Т6 в сплаве формируется наиболее мелкозернистая струк- тура. Изображение в темном поле демонстрирует достаточно равномерное распределение частиц Al3(Sc, Zr) по телу зерен. Структура, формирующаяся в сплаве, после RRA имеет такой же ха- рактер с несколько большим размером зерен. Старение по режиму Т7 при- водит к формированию продолговатых неравномерных зерен. Микрорент- геноспектральный анализ показывает, что Cr и Mn входит в состав практически всех упрочняющих частиц. Максимальный уровень прочностных характеристик среди исследуе- мых сплавов достигнут в прутках сплава Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu–0,3Mn– 0,15Zr–0,25Sc–0,2Cr после обработки Т6 (табл. 2). Этому способствует мелкозернистая структура сплава с равномерным распределением упроч- няющих частиц по телу и границам зерен (рис. 4, а, б). Также такой тип структуры оказывается наиболее предпочтителен для сохранения высокого уровня прочностных характеристик после коррозионных испытаний. Структура, состоящая из крупных вытянутых зерен, сформированная поле Т7 (рис. 4, г), для данного сплава обеспечивает существенно более низкий уровень механических свойств как до, так и после выдержки в коррозион- ной среде. Анализ механических свойств исследуемых сплавов позволяет заклю- чить, что для базового состава максимальный уровень прочностных харак- теристик как до, так и после коррозионных испытаний обеспечивает обра- ботка Т7 (табл. 2). После коррозии наилучшее соотношение прочности и пластичности обеспечивает режим RRA, что неоднократно отмечалось в литературе [13 и др.]. В сплаве 2, легированном Sc и Zr, лучшие механические свойства по- сле коррозии наблюдаются после обработки при режиме T6. Режим RRA не приводит к увеличению прочности и пластичности, хотя величина 0,2 не- сколько повышается. В максимально легированном сплаве 3, самая высокая прочность при наибольшей пластичности также достигается при режиме Т6. Эта же обработка обеспечивает максимальный уровень прочности и пластичности после выдержки в 3% NaCl. Вообще же при всех исследуе- мых режимах термообработки легирование группами элементов (Sc + Zr) и (Sc + Zr + Mn + Cr) обеспечивает существенный рост механических харак- теристик и коррозионной стойкости по сравнению с базовым составом. В [14] показано, что скандий, взаимодействуя с растворами электролитов, образует оксид Sc2O3, который из-за малой растворимости в водных рас- творах накапливается на поверхности металла в виде тонкодисперсного слоя. Образующийся Sc2O3 усиливает защитное действие Al2O3 nH2O, процесс питтингообразования в легированном сплаве при этом также за- медляется. II. Результати наукових досліджень 47 0.2 m 0.2 m а б в г Рис. 3. Тонкая структура сплава Al–9Zn–2,7Mg–2,3Cu–0,15Zr–0,3Sc после различных ре- жимов ТО: а Т6; б RRA; в Т7; г вторичные упрочняющие частицы Al3(Sc, Zr) в сплаве выделившиеся в матрице после ТО по режиму Т7 Величина катодного тока частицы Al3Sc в растворе NaCl наименьшая по сравнению с чистым алюминием, Al3Zr, Al3Mn, Al3Ti, поэтому их присутствие в сплаве не увеличивает риск протекания коррозии[9]. Выводы В слитках исследуемых сплавов легирование комплексами (Zr + Sc) и (Zr + Sc + Cr + Mn) обеспечивает формирование более мелкой равномерной структуры. Легирование деформируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu группами элементов (Sc + Zr) и (Sc + Zr + Mn + Cr) приводит к существенному росту механических характеристик по сравнению с базовым сплавом. Этот эффект связан с появлением наряду с наноразмерными частицами -фазы дополни- тельной системы упрочняющих частиц Al3(Sc, Zr), когерентно связанных с алюминиевой матрицей. “Вісник” УМТ № 1 (7) 2014 48 Показано, что легирование системы сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu ком- плексом (Sc + Zr + Mn + Cr) позволяет обеспечить максимально высокие меха- нические свойства сплава после выдержки в 3% NaCl. Для базового состава максимальный уровень механических свойств после коррозионных испытаний обеспечивают ступенчатые обработки Т7 и RRA. Впервые показано, что при легировании комплексами (Sc + Zr) и (Sc + Zr + Mn + Cr) самой оптимальной термообработкой как до, так и после коррозии является более простая обработка Т6, которая в отличие от многоступенчатого старения обеспечивает в легированном сплаве формирование более мелкой зеренной структуры с равномерным распределением упрочняющих частиц. Рассмотрено влияние легирования микродобавками Sc, Zr, Mn и Cr, а также методов термической обработки на механические и коррозионные свойства высокопрочных дефор- мируемых сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu. Показано, что в прутках исследованных сплавов микролегирование выбранными элементами приводит к существенному росту механиче- ских характеристик по сравнению с базовым сплавом. Этот эффект связан с появлением наряду с наноразмерными частицами -фазы (MgZn2) дополнительной системы упрочня- ющих частиц Al3(Sc, Zr), когерентно связанных с алюминиевой матрицей. Для базового нелегированного состава максимальный уровень механических свойств после коррозионно- го воздействия обеспечивают ступенчатые термообработки Т7 и RRA. При легировании Sc, Zr, Mn и Cr самой оптимальной термообработкой является более простая обработка Т6, которая в отличие от многоступенчатого старения обеспечивает в легированном сплаве формирование более мелкой структуры с равномерным распределением упрочняю- щих частиц. Ключевые слова: алюминиевые сплавы, термическая обработка, механические свой- ства, коррозия. The effect of microalloying by Sc, Zr, Mn and Cr, as well as methods of heat treatment on the mechanical and corrosion properties of high-strength wrought Al–Zn–Mg–Cu alloys were considered. It is shown that in the rods made of the investigated alloys the microalloying with selected elements leads to a substantial increase in mechanical characteristics as compared with the base alloy. This effect is explained by appearance of additional system of Al3(Sc, Zr) strength- ening particles coherently bonded with the aluminum matrix, along with nanoparticles of -phase (MgZn2). The multistade T7 and RRA heat treatment provide the maximum level of mechanical properties of base unmodified alloy of base unmodified alloy after corrosive effects. After alloying by Sc, Zr, Mn and Cr the most optimum heat treatment is more simple heat treatment T6. Contrary to the multistage aging, the T6 heat treatment provided formation of fine microstructures with uniform distribution of strengthening particles in the alloyed alloys. Keywords: aluminum alloys, heat treatment, mechanical properties, corrosion. 1. Milman Yu. V. Scandium-effect on increasing mechanical properties of aluminum alloys // High Temperature Materials and Processes. – 2006. – Vol. 25, No. 1–2. – P. 1–10. II. Результати наукових досліджень 49 2. Елагин В. И. Пути развития высокопрочных и жаропрочных конструкционных и жаропрочных конструкционных алюминиевых сплавов в XXI столетии // Метал- ловедение и термическая обработка металлов. – 2007. – № 9. –C. 3–11. 3. Тарановский С. В. Строительные конструкции из алюминиевых сплавов. – M: ГСИ, 1963. 292 с. 4. Лоцко Д. В. Структура и механические свойства сплава Al–Zn–Mg, легированного скандием и цирконием / Д. В. Лоцко, Ю. В. Мильман, А. И. Сирко, Н. А. Ефимов // Металлофизика и новейшие технологии. – 1999. – Т. 21. –С. 9–16. 5. Остапчук В. В. Влияние термической обработки на склонность к межкристаллит- ной коррозии деформируемых алюминиевых сплавов / В. В. Остапчук, Н. И. Се- мишов // Харьков «ХАИ»: Bопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. – 2011. – ISSN 1818-8052. – Вып. 1. – С. 96–101. 6. Розенфельд И. Л. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов. – М. Металлургия, 1966. – 347 с. 7. Антипов В. В. Закономерности влагопереноса в СИАЛах / В. В. Антипов, Старцев О. В., Сенаторова О. Г. // Коррозия: материалы, защита. – 2012. – № 3. – С. 13–18. 8. Wu L. M. Effects of Microstructure on the Mechanical Properties and Stress Corrosion Cracking of an Al–Zn–Mg–Sc–Zr Alloy by Various Temper Treatments. Materials Transactions / L. M. Wu, W. H. Wang, Y. F. Hsu, S. Trong. – 2007. – Vol. 48, No. 3 –P. 600–609. 9. Cavanaugh M. K. Investigating localized corrosion susceptibility arising from Sc con- taining intermetallic Al3SC in high strength Al-alloys / M. K. Cavanaugh, N. Birbilis, R. G. Buchheit, F. Bovard // Scripta Materials 56 – 2007. – P. 995–998. 10. Вязовикина Н. В. Новые высокопрочные коррозионно-стойкие сплави алюминия / Н. В. Вязовикина, Ю. В. Мильман, А. И. Сирко // Львів. – 2002. – Проблеми корозії та проти корозійного захисту матеріалів. – Спеціальний випуск № 3. – С. 554–558. 11. Савицкий Е. М. Сплавы редкоземельных металлов / Е. М. Савицкий, В. Ф. Терехо- ва. М.:Изд-во АН СССР, 1962. 270 с. 12. Красовський М. О. Електрохімічна корозія алюмінієвих сплавів систем Al−Zn−Mg−Cu, мікролегованих Sc, Zr, Cr, Mn, в водних розчинах NaCl / М. О. Красовський, В. О. Лавренко // Луцьк: Міжвузівський збірник "НАУКОВІ НОТА- ТКИ". – 2013. – № 41. – Ч. 1 – С. 138–142. 13. Jin-feng L. Mechanical properties, corrosion behaviors and microstructures of 7075 alu- minium alloy with various aging treatments / L. Jin-feng, P. Zhuo-wei, L. Chao-xing Zhi et all. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China – 2008. – Vol. 18. – P. 755–762. 14. Вязовикина Н. В. Анодне розчинення і пасивація d-перехідних металів та їх сплавів у водних розчинах електролітів / Н. В. Вязовикина, Н. А. Крапивка, С. С. Понама- рев // Электрохимия. – 1997. – Т. 33. – № 9. – С.10–28.

Ähnliche Einträge