Взаимосвязь структуры и физико-механических свойств нового Al-Cu-Mn сплава при интенсивных воздействиях

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-23-00904

НазваниеВзаимосвязь структуры и физико-механических свойств нового Al-Cu-Mn сплава при интенсивных воздействиях

Руководитель Петрова Анастасия Николаевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые слова Деформация, изменение фазового состава, измельчение зеренной структуры, механические свойства, динамическая деформация, ударно-волновое нагружение

Код ГРНТИ31.15.17

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основная цель предлагаемого проекта - выявить потенциальные возможности повышения физико-механических свойств модельного сплава Al-Cu-Mn за счёт применения различных комбинаций деформационно-термической обработки и использовать эти результаты для расширения области применения нового сплава в условиях экстремальных нагрузок. Выбранный в качестве объекта исследования модельный сплав Al-Cu-Mn (патент Ru2534170C1, Белов Н. А., Алабин А. Н., 2014 г, бюл. №33) имеет существенные отличия от своих аналогов–сплавов системы 2xxx (например, широко применяемый промышленный сплав АА2219). А именно, модельный сплав содержит в своей структуре частицы Al3Zr размером не более 20 нм и частицы фазы Al20Cu2Mn3 размером не более 500 нм. Такая структура обеспечивает высокие прочностные свойства и хорошую термостойкость. Обе эти характеристики превосходят характеристики аналогичных сплавов. Так, например, холодно катанные листы модельного сплава имеют прочность UTS=370 МПа, в то время как это значение достигается для сплава АА2219 после термической обработки. Термостойкость полуфабрикатов из модельного сплава также повышена до 400 градусов С за счет формируемой микроструктуры. Из сплава могут быть получены такие детали двигателей, как корпуса, крышки, сопла, задвижки, фланцы и так далее. Так как такие детали подвергаются экстремальным воздействиям, то исследование поведения сплава при динамических нагрузках представляется актуальным. Для достижения этой цели впервые предлагается провести исследование механических свойств сплава с различной структурой в широком диапазоне нагрузок: от статических при скорости деформации 10^(-3) с^(-1) до динамических со скоростью 10^3 с^ (-1) и ударно-волнового нагружения со скоростью деформации 10^5 c^(-1). Для создания разных структурных состояний сплава, отличающихся фазовым составом, размером зеренной структуры и частиц вторых фаз, будут использованы такие деформационные методы, как сдвиг под давлением в наковальнях Бриджмена и радиально-сдвиговая прокатка. Эти методы, в отличие от таких промышленных методов деформации, как прокатка, прессование, волочение, позволяют индуцировать в материале большие пластические деформации (накопленная деформация больше 1), что в свою очередь, в алюминиевых сплавах приводит к существенному измельчению зерна, вплоть до нанометрического диапазона, к формированию аномально пересыщенного твердого раствора, к изменению кинетики трансформации фазового состава. Это дает возможность дальнейшего повышения механических свойств и термостойкости сплава при последующей термообработке. Так, если сдвиг под давлением в наковальнях Бриджмена как лабораторный метод позволяет деформировать материал до очень больших деформаций (в зависимости от угла поворота наковальни), то радиально-сдвиговая прокатка является промышленным методом, при котором в материале накапливаются деформации до e=4. Таким образом исследования структуры и свойств модельного сплава после радиально-сдвиговой прокатки имеет большое прикладное значение. В результате выполнения проекта планируется разработать сплав в мелкозернистом состоянии, обладающий высокой прочностью и термостойкостью в условиях экстремальных нагрузок.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Петрова А.Н., Распосиенко Д.Ю., Астафьев В.В., Яковлева А.О. Structure and strength of economically alloyed Al-Cu-Mn-Zr ALTEC alloy after radial-shear rolling Letters on Materials, 13 (2), 2023 pp. 177-182 (год публикации - 2023)
10.22226/2410-3535-2023-2-177-182

2. Петрова А.Н., Распосиенко Д.Ю., Астафьев В.В., Яковлева А.О. Structure and strength of economically alloyed Al-Cu-Mn-Zr ALTEC alloy after radial-shear rolling Письма о материалах, 13 (2), 2023 pp. 177-182 (год публикации - 2023)
10.22226/2410-3535-2023-2-177-182

3. Петрова А.Н., Астафьев В.В., Курышев А.О. Эволюция структуры и свойств сплава АЛТЭК при интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением УРАЛЬСКАЯ ШКОЛА МОЛОДЫХ МЕТАЛЛОВЕДОВ = URAL SCHOOL FOR YOUNG METAL SCIENTISTS Сборник тезисов докладов XXII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов — молодых ученых (Екатеринбург,23– 27 октября 2023 г.)., с. 141-145 (год публикации - 2023)

4. Курышев А.О., Петрова А.Н., Астафьев В.В СТРУКТУРА И ПРОЧНОСТЬ СПЛАВА АЛТЕК ПОСЛЕ РАДИАЛЬНО- СДВИГОВОЙ ПРОКАТКИ УРАЛЬСКАЯ ШКОЛА МОЛОДЫХ МЕТАЛЛОВЕДОВ = URAL SCHOOL FOR YOUNG METAL SCIENTISTS Сборник тезисов докладов XXII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов — молодых ученых (Екатеринбург,23– 27 октября 2023 г.)., c. 146-150 (год публикации - 2023)

Публикации