Эволюция структуры и механических свойств сплавов системы Al-Mg-Si, легированных переходными и редкоземельными металлами с последующим КВД
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_8326132Ключевые слова:
алюминиевый сплав, кручение под высоким давлением, прочность, редкоземельные элементыАннотация
Сплавы системы Al-Mg-Si являются одними из наиболее востребованных деформируемых алюминиевых сплавов в авиакосмической, автомобильной и строительной промышленности благодаря оптимальному сочетанию удельной прочности, технологичности и коррозионной стойкости. Однако возможности повышения их прочности за счет традиционной термической обработки практически исчерпаны. Перспективным направлением является комплексное легирование переходными и редкоземельными металлами в сочетании с кручением под высоким давлением (КВД). В настоящей работе исследовано влияние совместного легирования Cu, Ti, Mn, Sc и Hf на эволюцию структуры и комплекс механических свойств модельных сплавов системы Al-Mg-Si после КВД. Методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа установлено, что введение Sc и Hf в сочетании с КВД обеспечивает наиболее интенсивное динамическое измельчение зерна. Механические испытания показали рост предела прочности в 2 раза – с 278 до 720 МПа – при снижении пластичности до 2%. Показано, что синергетический эффект легирования Sc и Hf с последующим КВД позволяет достичь рекордных для данной системы значений прочности.Библиографические ссылки
Khangholi S.N., Javidani M., Maltais A., et al. Review on recent progress in Al–Mg–Si 6xxx conductor alloys // Journal of Materials Research. 37, 670–691 (2022). DOI: 10.1557/s43578-022-00488-3.
Edwards G.A., Stiller K., Dunlop G.L., Couper M.J. The precipitation sequence in Al–Mg–Si alloys // Acta Materialia. 46(11), 3893 (1998). 10.1016/S1359-6454(98)00059-7.
Buha J., Lumley R.N., Crosky A.G., Hono K. Secondary precipitation in an Al–Mg–Si–Cu alloy // Acta Materialia. 55(9), 3015 (2007). DOI: 10.1016/j.actamat.2007.01.006.
Andersen S.J., Zandbergen H.W., Jansen J., et al. The crystal structure of the β″ phase in Al–Mg–Si alloys // Acta Materialia. 46, 3283–3298 (1998). DOI: 10.1016/S1359-6454(97)00493-X.
Poole W.J., Wang X., Embury J.D., Lloyd D.J. The effect of manganese on the microstructure and tensile response of an Al-Mg-Si alloy // Materials Science and Engineering: A. 755, 307–317 (2019). ISSN 0921-5093. DOI: 10.1016/j.msea.2019.03.015.
Gottstein G., Shvindlerman L.S. On the retardation of grain boundary motion by small particles // Scripta Materialia. 63, 1089–1091 (2010). DOI: 10.1016/j.scriptamat.2010.08.005.
Hundert O., Nes E., Ryum N. On the Zener drag–Addendum // Acta Metallurgica. 37, 129–133 (1989).
Wang S., Chen S., Matsuda K., et al. Effect of Mn or Fe addition on age-hardening behaviour of Al–Mg2Si // Alloys. 53, 1521–1528 (2012). DOI: 10.2320/matertrans. MAW201219.
Cong-Hui Lu, Xin-Ming Zhang, Jian-Guo Tang, et al. Effect of copper on precipitation and baking hardening behavior of Al-Mg-Si alloys // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 24, 2289–2294 (2014). ISSN 1003-6326. DOI: 10.1016/S1003-6326(14)63346-X.
Remøe M.S., Marthinsen K., Westermann I., et al. The effect of alloying elements on the ductility of Al-Mg-Si alloys // Materials Science and Engineering: A. 693, 60–72 (2017). ISSN 921-5093, DOI: 10.1016/j.msea.2017.03.078.
Ziyuan Zhao, Daoxiu Li, Xirui Yan, et al. Insights into the dual effects of Ti on the grain refinement and mechanical properties of hypoeutectic Al–Si alloys // Journal of Materials Science & Technology. 189, 44–59 (2024). ISSN 1005-0302. DOI: 10.1016/j.jmst.2023.12.014.
Wu Y., Liao H., Lue C. Dynamic precipitation and recrystallization in Al-12,5 wt.%Si-0,6 wt.%Mg-0,1 wt.%Ti alloy during hot-rolling and their impacts on mechanical properties //Journal of Alloys and Compounds. 788, 125–135 (2019).
Zakharov V.V., Rostova T.D. Effect of scandium, transition metals, and impurities on the strengthening of aluminum alloys during solid-solution decomposition // Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov. 9, 12–19 (2007). (In Russian) [Захаров В.В., Ростова Т.Д. Влияние скандия, переходных металлов и примесей на упрочнение алюминиевых сплавов при распаде твердого раствора // МиТОМ. 9, 12–19 (2007)].
Aksenov D.A., Raab G.I., Asfandiyarov R.N., et al. Structural changes in the Cu-Ni-Si system alloy after ECAP at different temperatures // Materials. Technologies. Design. 3, 5–10 (2021). (In Russian) [Аксенов Д.А., Рааб Г.И., Асфандияров Р.Н. и др. Структурные изменения в сплаве системы Cu-Ni-Si после РКУП при разной температуре // Materials. Technologies. Design. 3, 5–10 (2021)]. DOI: 10.54708/26587572_2021_3465.
Improving mechanical properties of pure Zn by alloying with Mg and Zr and subsequent equal-channel angular pressing // Materials. Technologies. Design. 8, 32–43 (2026). (In Russian) Мартыненко Н.С., Темралиева Д.Р., Чистюхина Э.И. и др. Улучшение механических характеристик чистого Zn путем легирования Mg и Zr и последующего равноканального углового прессования // Materials. Technologies. Design. 8, 32–43 (2026)]. https://doi.org/10.54708/26587572_2026_812432.
Krajňák T., Janeček M., Minárik P., et al. Microstructure evolution in Cu–0.5 wt% Zr alloy processed by a novel severe plastic deformation technique of rotational constrained bending // Metals. 11(1), 63 (2021). DOI: 10.3390/met11010063.
Martynenko N.S., Chistyukhina E.I., Nikitin I.S., et al. The effect of rotary swaging on the microstructure and mechanical properties of brass L63 alloyed with Sn // Materials. Technologies. Design. 7, 40–50 (2025). (In Russian) [Мартыненко Н.С., Чистюхина Э.И., Никитин И.С. и др. Влияние ротационной ковки на микроструктуру и механические характеристики латуни Л63, легированной Sn // Materials. Technologies. Design. 7, 40–50 (2025)]. DOI: 10.54708/26587572_2025_732240.
Bochvar N.R., Rybalchenko O.V., Leonova N.P., et al. Effect of scandium and other transition metals on the recrystallization of Al-Mg2Si alloys after equal-channel angular pressing // Metally. 2, 31–35 (2021). (In Russian) [Бочвар Н.Р., Рыбальченко О.В., Леонова Н.П. и др. Влияние скандия и других переходных металлов на рекристаллизацию сплавов Al-Mg2Si после равноканального углового прессования // Металлы. 2, 31–35 (2021)].
Bochvar N.R., Rokhlin L.L., Rybalchenko O.V., et al. The effect of transition metals on the structure and hardening of Al-Mg-Si alloys after cold plastic deformation // Journal of Physics: Conference Series. 1431, 012050 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1431/1/012050.
Bochvar N.R., Rybalchenko O.V., Tabachkova N.Yu., et al. Kinetics of phase precipitation in Al–Mg–Si alloys subjected to equal-channel angular pressing during subsequent heating // Journal of Alloys and Compounds. 881, 160583 (2021). DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160583.
Polenok M.V., Khafizova E.D., Abdrakhmanova E.D., Islamgaliev R.K. Investigation of mechanical properties of Zn-Fe-Mg alloy after high pressure torsion // Materials. Technologies. Design. 4, 55–62 (2022). (In Russian) [Поленок М.В., Хафизова Э.Д., Абдрахманова, Э.Д., Исламгалиев Р.К. Изучение механических свойств сплава Zn-Fe-Mg после кручения под высоким давлением // Materials. Technologies. Design. 4, 55–62 (2022)]. https://doi.org/10.54708/26587572_2022_441055.
Bobruk E.V., Murashkin M.Y., Ramazanov I.A., et al. Low-temperature superplasticity and high strength in the Al 2024 alloy with ultrafine grains // Materials. 16(2), 727 (2023). DOI: 10.3390/ma16020727.
