Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия
Г. И. Рааб, главный научный сотрудник лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А. П. Жиляева», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: giraab@mail.ru
А. М. Барышникова, аспирант кафедры обработки металлов давлением им. М. И. Бояршинова, эл. почта: anyabar1999@mail.ru
Институт физики молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра РАН, Уфа, Россия
А. Г. Рааб, старший научный сотрудник лаборатории физики металлов, канд. техн. наук
Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия
+Н. К. Ценёв, профессор кафедры бурения нефтяных и газовых скважин, канд. физ.-мат. наук
В связи с постоянно растущими требованиями строительной, машино- и автомобилестроительной и других отраслей промышленности инженеры-материаловеды изучают способы улучшения структуры и свойств материалов путем изменения их химического и фазового состава. Однако одной из стратегий достижения высоких механических характеристик материала является подбор параметров обработки материала, обеспечивающей требуемые структуру и свойства без изменения химического состава. В настоящее время одной из наиболее перспективных технологий, позволяющих получать необходимые структуру и свойства материала, является асимметричная прокатка. В лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А. П. Жиляева» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова» реализована асимметричная прокатка алюминиевого сплава Д16 на прокатном лабораторно-промыш ленном стане 400, который является уникальной научной установкой. Наличие индивидуального привода рабочих валков позволяет реализовывать процессы асимметричной прокатки при максимально возможном отношении скоростей рабочих валков V1/V2 = 1/10. Представлены результаты экспериментальных исследований симметричной и асимметричной прокатки алюминиевого сплава Д16 на стане 400 с рассогласованием скоростей рабочих валков V1/V2 = 2/10. С использованием компьютерного моделирования проведены исследования с получением картин тепловых полей и напряженно-деформированного состояния в очаге деформации. Выявлено, что лист сплава Д16 в отожженном состоянии демонстрирует высокие показатели технологической пластичности при холодной асимметричной прокатке. Проведен микроструктурный анализ образцов из сплава Д16, полученных симметричной и асимметричной прокаткой при комнатной температуре и относительной деформации 87 %. Установлены закономерности, связывающие параметры структуры с параметрами обработки. Сделаны выводы по результатам исследований.
Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РНФ (соглашение № 23-79-30015).
1. Металловедение алюминия и его сплавов: справочник / Под ред. И. П. Фридляндера. − М. : Металлургия, 1971. − 351 с.
2. Альтман М. Б. и др. Применение алюминиевых сплавов: справочное руководство. − М. : Металлургия, 1973. − 408 с.
3. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник. − М. : МИСИС, 1999. − 416 с.
4. ГОСТ 23786–79. Трубы бурильные из алюминиевых сплавов. Технические условия. – Введ. 01.01.1981.
5. Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation // Progress in Materials Science. 2000. Vol. 45, Iss. 2. P. 103−189.
6. Zhilyaev A. P., Pshenichnyuk A. I., Utyashev F. Z., Raab G. I. Superplasticity and grain boundaries in ultrafine-grained materials. − Amsterdam : Elsevier, 2020. − 416 p.
7. Утяшев Ф. З., Рааб Г. И. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов. − Уфа : Гилем, 2013. − 375 с.
8. Еникеев Н. А. Границы зерен и сверхпрочность наноструктурных материалов: дис. … докт. физ.-мат. наук. − Уфа, 2016. − 252 с.
9. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Свердлик М. К. Развитие теории и технологии процесса асимметричной тонколистовой прокатки как метода интенсивной пластической деформации: монография. − Магнитогорск : ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», 2017. − 151 с.
10. Ma C., Hou L., Zhang J., Zhuang L. Microstructures and properties of asymmetrical rolled 7050 Al alloy plate with bending behavior optimization // Materials Science and Engineering A. 2016. Vol. 657. P. 322−330.
11. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Вафин Р. К. Моделирование напряженно-деформированного состояния при асимметричной тонколистовой прокатке алюминиевого сплава 5083 в условиях сверхвысоких сдвиговых деформаций // Современные проблемы горнометаллургического комплекса. Наука и производство : материалы XII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 2015. Т. 2. С. 372.
12. Kim W. J., Wang J. Y., Choi S. O., Choi H. J., Sohn H. T. Synthesis of ultra-high strength Al – Mg – Si alloy sheets by differential speed rolling // Materials Science and Engineering: A. 2009. Vol. 520. P. 23−28.
13. Kim W. J., Yoo S. J., Lee J. B. Microstructure and mechanical properties of pure Ti processed by high-ratio differential speed rolling at room temperature // Scripta Materialia. 2010. Vol. 62, Iss. 7. P. 451−454.
14. Рааб Г. И., Кодиров И. С., Алешин Г. Н., Рааб А. Г., Ценев Н. К. Влияние особенностей формирования градиентной структуры при интенсивной пластической деформации сплавов с различными типами кристаллической решетки // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2019. № 17. С. 64–75.
15. Копцева Н. В., Ефимова Ю. Ю., Песин А. М., Чукин М. В. Исследование особенностей формирования структуры стали 08Ю при асимметричной прокатке на новом стане 400 // Черные металлы. 2022. № 10. С. 39–44.
16. Biryukova O. D., Pesin A. M., Pustovoitov D. O. Experience in obtaining laminated aluminum composites by asymmetric accumulative roll bonding // Letters on Materials. 2022. Vol. 12, Iss. 4. P. 373–378.
17. Малыгин Г. А. Прочность и пластичность нанометаллов с бимодальной зеренной структурой // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. С. 990–996.
18. Zhang T., Li L., Lu S.-H., Gong H., Wu Y.-X. Сравнение различных моделей динамической рекристаллизации листа при прокатке с асимметричным сдвигом // Materials (Basel). 2018. Vol. 11, Iss. 1. 151. DOI: 10.3390/ma11010151
19. Dhinwal S. S., Toth L. S., Lapovok R., Hodgson P. D. Tailoring one-pass asymmetric rolling of extra-low carbon steel for shear texture and recrystallization // Materials. 2019. Vol. 12, Iss. 12. 1935. DOI: 10.3390/ma12121935
20. Lorentz, Ko Y. G. Microstructure evolution and mechanical properties of severely deformed Al alloy processed by differential speed rolling // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 536S. P. 122–125.
21. Сегал В. М., Резников В. И., Дробышевский Е., Копылов В. И. Пластическая обработка металлов простым сдвигом // Известия АН СССР. Металлы. 1981. № 1. С. 115–123.
22. Никитина М. А., Песин А. М., Носов Л. В., Пустовойтов Д. О. Влияние асимметричной прокатки на алюминиевые сплавы 5ххх серии со скандием // Цветные металлы. 2025. № 1. С. 53–58.
23. Могильных А. Е., Бирюкова О. Д., Песин А. М., Пустовойтов Д. О. Исследование возможности регулирования твердости алюминиевых сплавов при асимметричной прокатке // Теория и технология металлургического производства. 2023. № 4. С. 21–25.
24. Компания Иннер Инжиниринг. – URL: www.inner.su (дата обращения: 24.12.2025).