АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия:

В. В. Яшин, менеджер, эл. почта: Vasiliy.Yashin@arconic.com

И. А. Латушкин, ведущий специалист, эл. почта: Ilya.Latushkin@arconic.com

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева,
Самара, Россия:
Е. В. Арышенский, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: ar-evgenii@yandex.ru

АО «Арконик СМЗ», Москва, Россия:
А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, канд. техн. наук, эл. почта: Alexander.Drits@arconic.com

Исследовано влияние гафния на микроструктуру, механические свойства и стабильность упрочняющих частиц типа Al3Sс в сплаве 01570 системы Al – Mg с добавками скандия и циркония. Были отлиты в стальной кокиль слитки на основе сплава 01570 с содержанием гафния 0,1 и 0,2 % (здесь и далее по тексту указана массовая доля) вместе с цирконием и без него. Полученные слитки исследованы под оптическим микроскопом на предмет размера зерна. Установлено, что добавками 0,2 % Hf в ранее разработанный сплав 01570 можно уменьшить средний условный диаметр зерна в 2 раза. Проведен ряд отжигов при температурах 400 и 450 ^oC с выдержками по 1, 10, 30 мин, 1, 4, 8, 16, 32 и 56 ч в целях изучения скорости распада пересыщенного твердого раствора и определения момента начала коалесценции упрочняющих дисперсных частиц. На отожженных образцах производили замеры микротвердости, электросопротивления и исследование на сканирующем электронном микроскопе. Показано, что образцы с гафнием не теряют стабильности упрочняющей фазы при традиционных температурах обработки 400 ^oC при значительных выдержках (до 56 ч), при температуре 450 ^oC снижение микротвердости наблюдается лишь после 4 ч выдержки. Образцы были обработаны давлением: сначала горячей, затем холодной прокаткой для определения момента начала рекристаллизации. Установлено, что даже при достижении температуры 500 ^oC при кратковременной выдержке (до 30 мин) в катаных образцах с гафнием все еще остается нерекристаллизованная микроструктура, в то время как в образцах без гафния уже видны равноосные рекристаллизованные зерна. При помощи исследования на просвечивающем электронном микроскопе удалось установить, что дисперсные частицы, полученные в сплаве с 0,2 % Hf, сохраняют после цикла обработки размеры около 9 нм, а среднее расстояние между ними составляет 62 нм.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект 18-79-10099.

1. Филатов Ю. А., Плотников А. Д. Структура и свойства деформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава 01570С системы Al – Mg – Sc для изделия РКК «Энергия» // Технология легких сплавов. 2011. № 2. С. 15–26.
2. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев М. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
3. Яшин В. В., Арышенский Е. В., Колбасников Н. Г., Тептерев М. С. Латушкин И. А. Влияние микролегирования переходными и редкоземельными металлами системы алюминий – магний на механические свойства при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 8. С. 42–48.
4. Røyset J., Ryum N. Kinetics and mechanisms of precipitation in an Al – 0.2 wt.% Sc alloy // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 396. No. 1–2. P. 409–422.
5. Захаров В. В., Ростова Т. Д. Влияние скандия, переход ных металлов и примесей на упрочнение алюминиевых сплавов при распаде твердого раствора // Металловедение и терми ческая обработка металлов. 2007. № 9. С. 12– 19.
6. Елагин В. И., Захаров В. В., Ростова Т. Д. Алюминиевые сплавы, легированные скандием // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. № 1. С. 24–28.
7. Скачков В. М. Химическое легирование скандием, цирконием и гафнием сплавов на основе алюминия : дис. … канд. хим. наук. — Екатеринбург, 2013.
8. Пат. 2636781 РФ. Высокопрочный термически неупроч няемый алюминиевый сплав и способ его изготовления / Конкевич В. Ю., Николас А. В. ; заявл. 25.12.2015 ; опубл. 28.11.2017, Бюл. № 34.
9. Hallem H., Marthinsen K., Lefebvre W., Danoix F., Forbord B. The formation of Al3 (ScxZryHf1 – x –y)-dispersoids in aluminium alloys // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 421, No. 1–2. P. 154–160.
10. Knipling K. E., Karnesky R. A., Lee C. P., Dunald D. C. Precipitation evolution in Al – 0.1 Sc, Al – 0.1 Zr and Al – 0.1 Sc – 0.1 Zr (at.%) alloys during isochronal aging // Acta Materialia. 2010. Vol. 58, No. 15. P. 5184–5195.
11. Белов Н. А., Алабин А. Н. Перспективные алюминиевые сплавы с добавками циркония и скандия // Цветные металлы. 2007. № 2. С. 99–106.
12. Hori S., Furushiro N. Structure of rapidly solidified Al – Hf alloys and its thermal stability // Proceedings of the 4th international conference on rapidly quenched metals. Osaka University. Sendai, Japan, 24–28 August 1981. P. 1525–1528.
13. Рохлин Л. Л., Бочвар Н. Р. Физико-химические исследования алюминиевых сплавов с несколькими переходными металлами // Все материалы. Энциклопедический спра вочник. 2014. № 2. С. 35–42.
14. ГОСТ 9450–76 (СТ СЭВ 1195–78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1977.
15. Kubaschewski O., Von Galdbeck. Phase diagram Hf – Al. Hafnium: Physico-chemical properties of its compounds and alloys // Atomic Energy Review. Special issue. 1981. No. 8. P. 58–60.
16. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. — М. : МИСиС, 2002. — 374 с.