Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия:

С. В. Рущиц, профессор каф. материаловедения и физикохимии материалов
А. М. Ахмедьянов, начальник лаборатории физического моделирования термомеханических процессов

АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:
А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, эл. почта: alexander.Drits@arconic.com
В. Н. Нуждин, менеджер по новым технологиям

Приведены результаты физического моделирования процессов горячей деформации литого гомогенизированного сплава 1565ч химического состава, % (мас.): 5,4 Mg; 0,8 Mn; 0,68 Zn; 0,17 Fe; 0,12 Si; 0,09 Cr; 0,09 Zr; Al — основа. Горячую деформацию одноосной осадкой цилиндрических образцов осуществляли на термомеханическом симуляторе Gleeble 3800 в интервалах температур 350–500 ^oC и скоростей деформации 0,001–10 с^–1, включающих температурно-скоростные диапазоны, типичные для процесса прессования исследуемого сплава. Горизонтальные плато на кривых текучести свидетельствуют о протекании в ходе деформации процессов динамического возврата. Установившиеся напряжения растут с ростом скорости и понижением температуры деформации. В сплаве с литой гомогенизированной структурой установившиеся напряжения оказываются несколько ниже, чем в предварительно горячедеформированном сплаве. Однако эта разница невелика и не превышает 7 %. В области промежуточных значений установившихся напряжений, нормализованных на модуль сдвига (1,5·10^–3 < σ_s/G < 4,7·10^–3), скорость деформации связана с величиной напряжений степенным законом с показателем n = 4,3 и энергией активации Q = 138,3 кДж/моль. Полученные оценки параметров степенного закона свидетельствуют о том, что процессом, лимитирующим скорость горячей деформации исследуемого сплава в области промежуточных напряжений, является диффузионно-контролируемое движение дислокаций. Показатель скоростной зависимости напряжений принимает в промежуточной области максимальное для исследуемого сплава значение m = 0,23, являющееся необходимым условием высокой пластичности сплава в испытаниях на растяжение. В области высоких напряжений наблюдается резкое падение показателя скоростной зависимости напряжений, обусловленное сменой процесса, контролирующего скорость деформации. Понижение показателя скоростной зависимости в области низких напряжений объяснено приближением величины напряжений к пороговым значениям, необходимым для отрыва дислокаций от некогерентных включений, присутствующих в сплаве. Получено эмпирическое выражение, предсказывающее значения установившихся напряжений по заданным температурно-скоростным режимам деформации. Построена карта деформации исследуемого сплава, полезная для выбора оптимальных режимов горячего прессования.

1. Орыщенко А. С., Осокин Е. П., Барахтина Н. Н., Дриц А. М., Соседков С. М. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения // Цветные металлы. 2012. № 11. С. 84–90.
2. Дриц А. М., Овчинников В. В., Растопчин Р. Н. Технологические свойства листов из свариваемого алюминиевого сплава 1565ч для производства цистерн // Технология легких сплавов. 2012. Т. 3. С. 20–29.
3. Drits A. M., Nuzhdin V. N., Preobrazhenskiy E. V., Eremeev N. V. Optimization of mechanical properties and hardness of cold-worked plates out of 1565ch aluminium alloy // Non-ferrous Metals. 2017. No. 1. P. 26–29.
4. Rushchits S. V., Aryshensky E. V., Sosedkov S. M., Akhmed’yanov A. M. Modeling the hot deformation behavior of 1565ch aluminum alloy // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 684. P. 35–41.
5. Rushchits S., Aryshenskii E., Kawalla R., Serebryany V. Investigation of texture structure and mechanical properties evolution during hot deformation of 1565 aluminum alloy // Materials Science Forum. 2016. Vol. 854. P. 73–78.
6. Yang D., Quan Y., Zhao H., Zhang Z., Huang G., Liu Q. Effects of deformation heating on constitutive analysis of a new Al – Mg – Si – Cu alloy during hot compression // Materials Science Forum. 2014. Vol. 794–796. P. 1263–1268.
7. Blum W., Zhu Q., Merkel R., McQueen H. J. Geometric dynamic recrystallization in hot torsion of Al – 5 Mg – 0.6 Mn (AA5083) // Materials Science and Engineering: A. 1996. Vol. 205. P. 23–33.
8. Kassner M., Perez-Prado M.-T. Fundamentals of Creep in Metals and Alloys. — Amsterdam : Elsevier, 2004. — 288 p.
9. Yavari P., Mohamed F. A., Langdon T. G. Creep and substructure formation in an Al – 5 % Mg solid solution alloy // Acta Metallurgica. 1981. Vol. 29. P. 1495–1502.
10. Rothman S. J., Peterson N. L., Nowicki L. J., Robinson L. C. Tracer diffusion of magnesium in aluminum single crystals // Phys. Status Solidi (b). 1974. Vol. 63. Р. K29–K33.
11. Robinson S. L., Sherby O. D. Activation energy for lattice selfdiffusion // Phys. Status Solidi (a). 1970. Vol. 1. P. K119–K122.
12. Horiuchi R., Otsuka M. Mechanism of the High Temperature Creep of Aluminum-Magnesium Alloys // Transactions of the Japan Institute of Metals. 1972. Vol. 13. P. 284–293.
13. Nakashima H., Iwasaki K., Goto S., Yoshinaga Y. Combined effect of solution and dispersion hardening at high temperature // Materials Transaction, JIM. 1990. Vol. 31, No. 1. P. 35–45.
14. Taleff E. M., Henshall G. A., Nien T. G., Lesuer D. R., Wadsworth J. Warm-temperature tensile ductility in Al – Mg alloys // Metallurgical and materials transactions: A. 1998. Vol. 29A. P. 1081–1091.
15. Sherby O. D., Taleff E. M. Influence of grain size, solute atoms and second-phase particles on creep behavior of polycrystalline solids // Materials Science and Engineering: A. 2002. Vol. 322. P. 89–99.
16. Siethoff H., Ahlborn K. Steady-state deformation of solid solution alloys at high stress // Phys. Sat. Sol. (a). 1991. Vol. 128. P. 397–406.
17. Frost H. J., Ashby M. F. Deformation-Mechanism Maps, The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. — New York : Pergamon Press, 1982. P. 7.
18. Garofalo F. An empirical relation defining the stress dependence of minimum creep rate in metals // Trans. the Metallurgical Soc. AIME 227. 1963. P. 351–356.
19. Sellars M., Tegart W. J. McG. Hot Workability // Intern. Metall. Rev. 1972. Vol. 17. P. 1–24.
20. Hart E. Theory of the tensile test // Acta Metallurgica. 1967. Vol. 15. P. 351–355.
21. Hutchinson J., Neale K. Influence of strain-rate sensitivity on necking under uniaxial tension // Acta Metallurgica. 1977. Vol. 25. P. 839–846.
22. Taleff E. M., Lesuer D., Wadsworth J. Enhanced ductility in coarse-grained Al – Mg alloys // Metallurgical and Materials Transaction: A. 1996. Vol. 27A. P. 343–352.
23. Taleff E. M., Nevland P. J. The high-temperature deformation and tensile ductility of Al alloys // JOM. January 1999. P. 36–38.
24. Taleff E. M., Nevland P. J., Krajewski P. E. Tensile ductility of several commercial aluminum alloys at elevated temperatures // Metallurgical and Materials Transactions: A. 2001. Vol. 32A. P. 1119–1130.
25. Taleff E. M., Takata K., Ichitani K. Hot and Warm Deformation of AA5182 Sheet Materials: Ductility and Micro structure Evolution // Proceedings of the 12^th International Conference on 1231Aluminium Alloys. Yokohama, Japan, September 5–9, 2010. — P. 1231–1236.