Твердое тело

Cверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов Al–Mg–Sc–Zr с различным содержанием Mg, Sc, Zr

В. Н. Чувильдеев, М. Ю. Грязнов, С. В. Шотин, А. В. Нохрин, К. В. Лихницкий, Я. С. Шадрина, М. К. Чегуров, В. И. Копылов, А. А. Бобров

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, 603022 Нижний Новгород, Россия

Аннотация: Исследовано влияние концентрации магния (2.5, 4.0, 6.0 wt.%) на сверхпластичность алюминиевых сплавов Al–Mg–Sc–Zr с различным отношением Sc/Zr (Sc/Zr = 0.45, 1.0, 2.2). Ультрамелкозернистая (УМЗ) микроструктура в сплавах сформирована методом равноканального углового прессования. Испытания на сверхпластичность проведены в интервале температур от 300$^\circ$С до 500$^\circ$С и в интервале скоростей деформации $(\dot{\varepsilon})$ от 3.3 $\cdot$ 10$^{-4}$ до 3.3 $\cdot$ 10$^{-1}$s$^{-1}$. Максимальные удлинения до разрушения $(\delta_{\mathrm{max}})$ достигаются при $\dot{\varepsilon}$ = 3.3 $\cdot$ 10$^{-2}$s$^{-1}$. При температуре 500$^\circ$С в сплаве с 2.5% Mg и Sc/Zr = 2.2 удлинение до разрушения достигает $\delta_{\mathrm{max}}$ = 1970%, а в сплаве с 2.5% Mg и Sc/Zr = 1.0 – $\delta_{\mathrm{max}}$ = 1750%. Установлено, что при нагреве УМЗ мелкозернистых сплавов с повышенным содержанием циркония наблюдается одновременное выделение частиц Al$_3$(Sc,Zr) по гомогенному механизму и прерывистое образование веретенообразных субмикронных частиц Al$_3$Zr. Увеличение концентрации Sc приводит к уменьшению числа частиц Al$_3$Zr образующихся по механизму прерывистого распада и к увеличению числа наночастиц Al$_3$Sc. Показано, что увеличение концентрации Mg приводит к снижению напряжения течения и относительного удлинения до разрушения УМЗ мелкозернистых сплавов Al–Mg–Sc–Zr. Исследования микроструктуры показывают, что при сверхпластичности развивается деформационно-стимулированный рост зерен. Установлено, что характер зависимости удлинения до разрушения от температуры испытаний определяется отношением Sc/Zr – в сплавах с Sc/Zr $\ge$ 1 повышение температуры приводит к росту пластичности, а в сплавах с Sc/Zr = 0.45 – к снижению пластичности.

Ключевые слова: сплавы Al–Mg; скандий, цирконий, сверхпластичность, рост зерен.

Поступила в редакцию: 20.11.2024
Исправленный вариант: 16.05.2025
Принята в печать: 08.07.2025

DOI: 10.61011/JTF.2025.12.61808.426-24

Реферативные базы данных:

•