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
С. В. Коновалов, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения, докт. техн. наук, эл. почта: ksv@ssau.ru

АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия:
И. А. Латушкин, ведущий специалист, эл. почта: Ilya.Latushkin@arconic.com
М. А. Лапшов, ведущий инженер-конструктор, эл. почта: Maksim.Lapshov@arconic.com

Рассмотрен вопрос эволюции кристаллографической текстуры в процессе холодной штамповки алюминиевых сплавов на примере процесса вытяжки. Для исследования проведен рентгеноструктурный текстурный анализ холоднокатаной ленты из низколегированного алюминиевого сплава 8011. Далее из ленты с разной степенью деформации были отштампованы два колпачка, для которых также определяли текстурную композицию. Процесс вытяжки обоих колпачков был рассчитан в программном комплексе Ansys LS-DYNA в целях установления напряженно-деформированного состояния. На основе этих расчетов в дальнейшем проведено моделирование вращения текстурных компонент, характерных для алюминия после холодной деформации в программном продукте TEXT_LATENT_HRD. Экспериментальные данные показали существенные различия в текстурной композиции холоднокатаной ленты и колпачков. После холодной прокатки отмечены три типичные текстуры латуни (Bs), S и Cu, характерные для деформированного состояния, данные ориентировки проявлены практически с одинаковой интенсивностью. В то же время после вытяжки наблюдается текстура Госса (Goss-текстура), особенно ярко выраженная в высоком колпачке; Bs-текстура практически исчезает, а β-текстуры вращаются в сторону S-ориентировки. Моделирование показывает, что в процессе вытяжки компоненты имеют разную стабильность, например, Goss- и S-текстуры практически не изменяют свою интенсивность. При этом Bs-текстура нестабильна, ориентировки в пространстве углов Эйлера начинают смещаться от нее к Goss-текстуре. Такое изменение отличается от наблюдаемого при холодной прокатке тем, что в результате поворота кристаллической решетки материал с Bs-ориентировкой приобретает S-ориентировку. Отличия в эволюции текстурных компонент при вытяжке и холодной прокатке объясняются различием в нормированных градиентах скоростей, которое по-разному влияет на поворот кристаллической решетки при равной пластической деформации скольжением у различных кристаллографических ориентировок.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект 18-79-10099-П, https://rscf.ru/project/21-79-03041/.

1. Ибрагимов В. Э., Бажин В. Ю. Термодинамическое моделирование реакции рафинирования и модифицирования расплава системы Al – Mg – Si карбонатом марганца // Естественные и технические науки. 2020. № 6. С. 163–167.
2. Косов Я. И., Бажин В. Ю. Особенности фазообразования при алюминотермическом получении лигатуры алюминий – эрбий // Металлург. 2018. № 5. С. 39–44.
3. Деев В. Б., Прусов Е. С., Шуркин П. К., Ри Э. Х., Сметанюк С. В. Влияние церия на фазовый состав и характер кристаллизации литейных алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Si // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. № 3. С. 37–45.

4. Акопян Т. К., Белов Н. А., Падалко А. Г., Летягин Н. В., Авксентьева Н. Н. Анализ влияния гидростатического давления на температуру нонвариантного эвтектического превращения в системах Al – Si, Al – Cu и Al – Cu – Si // Физика металлов и металловедение. 2019. Т. 120, № 6. С. 647–653.
5. Research In China, Global and China Aluminum Rolling (Aluminum Sheets, Strips and Foils) Industry Report, 2016–2020. — 2020. — URL: https://www.prnewswire.com/news-releases/global-and-chinaaluminum-rolling-aluminum-sheets-strips-and-foilsindustry-report-2016-2020-300298380.html (дата обращения: 28.04.2022).
6. Арышенский Ю. М., Гречников Ф. В. Теория и расчеты пластического формоизменения анизотропных материалов. — М. : Металлургия, 1990. — 304 c.
7. Арышенский В. Ю. Разработка механизма формирования заданной анизотропии свойств в процессе прокатки алюминиевых лент для глубокой вытяжки с утонением : дис. … докт. техн. наук. — Самара : Самарский государственный аэрокосмический университет им. С. П. Королева, 2002. — 312 c.
8. Hirsch J., Wagner P., Schmiedel H. Earing and texture evolution in Al can-sheet // Materials Science Forum. 1996. Vol. 217. P. 641–646.
9. Hirsch J. Through process modelling // Materials Science Forum. 2006. Vol. 519. P. 15–24.
10. Hirsch J. Thermomechanical control in aluminium sheet production // Materials Science Forum. 2003. Vol. 426. P. 185–194.
11. Колобов В. Г. Разработка термомеханических режимов прокатки тонких алюминиевых лент с рациональным для штамповки комплексом механических свойств и анизотропии : дис. ... канд. техн. наук. — Самара : Самарский государственный аэрокосмический университет им. С. П. Королева, 2013. — 144 c.
12. Гречников Ф. В. Деформирование анизотропных материалов. — М. : Машиностроение, 1998. — 448 c.
13. Ерисов Я. А. Развитие теории и методов совершенствования процессов листовой штамповки путем формирования при прокатке оптимальной кристаллографии структуры заготовок : дис. … докт. техн. наук. — Самара : Самарский национальный исследовательский университет им. С. П. Королева, 2019. — 310 c.
14. Hirsch J. R., Rickert T. J. Texture evolution during deep drawing in aluminium sheet // Materials Science Forum. 1994. Vol. 157. P. 1979–1984.
15. Yoon J. W., Barlat F., Dick R. E., Karabin M. E. Prediction of six or eight ears in a drawn cup based on a new anisotropic yield function // International Journal of Plasticity. 2006. Vol. 22, No. 1. P. 174–193.
16. Barlat F., Aretz H., Yoon J. W., Karabin M. E., Brem J. C., Dick R. Linear transfomation-based anisotropic yield functions // International Journal of Plasticity. 2005. Vol. 21, No. 5. P. 1009–1039.
17. Erisov Y., Grechnikov F., Surudin S. et al. A simplified yield criterion of the orthotropic material considering the crystallographic texture // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 986, Iss. 1. P. 012031.
18. Engler O., Hirsch J. Polycrystal-plasticity simulation of six and eight ears in deep-drawn aluminum cups // Materials Science and Engineering: A. 2007. Vol. 452. P. 640–651.
19. Арышенский В. Ю., Арышенский Е. В., Беглов Э. Д., Коновалов С. В., Осинцев К. А. Программа TEXT_LATENT_HRD для моделирования формирования текстуры и размера рекристаллизованного зерна при прокатке металлов с ГЦК решеткой и их сплавов. — URL: https://www.rscf.ru/prjcard_int?18-79-10099 (дата обращения: 28.04.2022).
20. Aryshenskii E., Hirsch J., Konovalov S., Aryshenskii V., Drits A. Influence of Mg content on texture development during hot plainstrain deformation of aluminum alloys // Metals. 2021. Vol. 11, No. 6. P. 865.
21. Van Houtte P., Li S., Seefeldt M., Delannay L. Deformation texture prediction: from the Taylor model to the advanced Lamel model // International Journal of Plasticity. 2005. Vol. 21, No. 3. P. 589–624.
22. Engler O., Randle V. Introduction to texture analysis: macrotexture, microtexture, and orientation mapping. — Boca Raton : CRC press, 2009. — 488 p.
23. Van Houtte P., Li S., Seefeldt M., Delannay L. Deformation texture prediction: from the Taylor model to the advanced Lamel model // International Journal of Plasticity. 2005. Vol. 21, No. 3. P. 589–624.