Год издания: 2025
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, редкоземельные металлы, структура, наночастицы, термообработка, механические свойства, фазовые диаграммы, фазовый состав
Аннотация: На основании проведенных ранее исследований, сформированного опыта и научно-технологического задела предлагается обосновать и разработать составы новых алюминиевых сплавов, экономно легированных комплексом редкоземельных, переходных и щелочноземельных металлов и технологические принципы получения из них литых и деформированных полуПоказать полностьюфабрикатов для производства продукции ответственного и стратегического назначения, в том числе востребованной военно-промышленным комплексом РФ. Объект исследований: В качестве объектов для проведения исследований предлагаются термически упрочняемые алюминиевые сплавы двух систем легирования Al-Mg-Sc-РЗМ (базовые сплавы 01570 и 1580) и Al-Mg-Mn-Zn-Cu-РЗМ (базовые сплавы 1565ч и 1915). Экономное легирование комплексом редкоземельных (РЗМ), переходных (ПМ) и щелочноземельных металлов (ЩЗМ) позволит улучшить такие свойства, как прочность, пластичность, свариваемость, жаропрочность и коррозионная стойкость изделий. Экономное легирование предполагает собой ограничение в составе сплавов применения дорогостоящих РЗМ или полное их исключение дорогостоящих РЗМ из состава сплавов. В данном случае комплексное легирование и модифицирование при приготовления расплава и литье позволит обеспечить сохранение уровня свойств изделий из данных сплавов и оптимизировать их состав за счет снижения концентрации основных легирующих элементов в системах Al-Mg-Sc и Al-Mg-Mn-Zn-Cu. Комплексный подход при экономном легировании предполагает замещение дорогостоящих компонентов сплава комплексами из 3-5 более дешевых компонентов в более низкой концентрации чем предполагает базовый состав таких сплавов. Для формирования структурных составляющих многокомпонентных сплавов указанных выше систем планируется поиск и обоснование оптимальных содержаний и соотношений ЩЗМ, ПМ и РЗМ, включая такие элементы как Sc, Y, Yb, Er, Nb, Zr, Ca, что позволит не только оптимизировать состав базовых сплавов по концентрации основных легирующих, но также приведет к формированию новых интерметаллидов сложного или переменного состава. Применительно к деформированным полуфабрикатам (листовой прокат, катанка, проволока) основной частью исследования будет оптимизация режимов деформационно-термической обработки, включая выбор вида обработки давлением. Применение совмещенных методов обработки в процессе литья слитков и заготовок посредством обработки расплава ультразвуковым (УЗО), а также применение совмещенных методов обработки, таких как совмещенная прокатка-прессование (СПП), совмещенное литье и прокатка-прессование (СЛиПП) для получения деформированных полуфабрикатов в виде листового проката, катанки, прутков и проволоки позволят получать продукцию и заготовки из указанных типов сплавов с гомогенной и однородной структурой и высоким уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств. Для достижения целей проекта планируется использование экспериментальных (ОМ, СЭМ, ПЭМ, ДТА, МРСА, РСФА) и расчетных методов (Thermo-Calc), будут построены фрагменты фазовых диаграмм (включая распределение фаз в твердом состоянии, политермические и изотермические сечения) для систем Al-Mg-Sc-РЗМ и Al-Mg-Mn-Zn-РЗМ с различными содержанием и соотношением РЗМ, ПМ и ЩЗМ в их составе.