Эволюция структуры сплава Al - 7,4 % Zn - 2,8 % Mg - 1,3 % Ni - 0,9 % Fe (Zr,Sc), полученного литьем в электромагнитный кристаллизатор по технологии ElmaCast™, в процессе деформационно-термической обработки : научное издание
Библиографическое описание:Эволюция структуры сплава Al - 7,4 % Zn - 2,8 % Mg - 1,3 % Ni - 0,9 % Fe (Zr,Sc), полученного литьем в электромагнитный кристаллизатор по технологии ElmaCast™, в процессе деформационно-термической обработки : научное издание / Н. А. Белов [и др.]. - Текст : непосредственный // Цветные металлы. - 2025. - № 11. - С. 71-77. - Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 22-19-00128 (https://rscf.ru/project/22-19-00128/). - ISSN 0372-2929, DOI 10.17580/tsm.2025.11.07.
Аннотация:С применением расчетных методов (программа Thermo-Calc) и экспериментальных подходов, таких как сканирующая электронная микроскопия, микроанализ и просвечивающая электронная микроскопия, проведено исследование изменения микроструктуры алюминиевого сплава системы Al - Zn - Mg - Ni - Fe - Zr - Sc, содержащего 7,4 % Zn, 2,8 % Mg, 1,3 % Ni, 0,9 % Fe, 0,2 % Zr и 0,1 % Sc. Сплав получили литьем в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК) по технологии ElmaCast™ на производственных мощностях ООО «НПЦ Магнитной гидродинамики» в виде литой прутковой заготовки диаметром 12 мм. Заготовки, вырезанные из литой продукции, прошли комплексную деформационно-термическую обработку, в результате чего получили различные полуфабрикаты, такие как полосы, прутки и проволоку. Горячекатаные полосы толщиной 2 мм изготовили на двухвалковом стане МИСИС, а холоднокатаные листы толщиной 1 мм формировали с использованием электромеханических валков ВЭМ 3М. Прутки диаметром 3,7 мм получили методом Конформ, а затем из них изготовили проволоку диаметром 1,3 мм с помощью калиброванной прокатки на ручных вальцах. Результаты показали, что литье по технологию ElmaCastTM (скорость кристаллизации более 1000 К/с) позволяет создать высокодисперсную литую структуру, при которой средний размер дендритной ячейки алюминиевой матрицы составляет около 5 мкм. Железо полностью входит в состав субмикронных эвтектических включений фазы Al9FeNi. Высокая однородность литой структуры заготовок ЭМК обеспечивает необходимую пластичность для деформирования, что делает возможным производство различных полуфабрикатов. В процессе деформации формируется структура, напоминающая композит, в которой глобулярные частицы фазы Al9FeNi субмикронного размера равномерно распределены в алюминиевой матрице. Оптимальное сочетание высокой твердости, достигаемой после закалки и старения, и сохраненной деформационной пластичности способствует значительному повышению механических свойств. Учитывая значительное присутствие эвтектической фазы в экспериментальном сплаве, можно сделать вывод о его возможном применении в аддитивных технологиях.
Using computational methods (Thermo-Calc software) and experimental approaches such as scanning electron microscopy, microanalysis, and transmission electron microscopy, the microstructural changes in an aluminum alloy of the Al - Zn - Mg - Ni - Fe - Zr - Sc system containing 7.4% Zn, 2.8% Mg, 1.3% Ni, 0.9% Fe, 0.2% Zr, and 0.1 % Sc have been studied. The alloy was cast in an electromagnetic crystallizer (EMC) using ElmaCast™ technology at the production facilities of Research and Production Center of Magnetohydrodynamics, as a cast rod stock with a diameter of 12 mm. Workpieces cut from cast articles underwent complex deformation and heat treatment, resulting in various semi-finished products such as strips, rods, and wire. Hot-rolled strips with a thickness of 2 mm were produced on a two-high mill at MISIS, while cold-rolled sheets with a thickness of 1 mm were formed using VEM 3M electromechanical rolls. Rods with a diameter of 3.7 mm were produced using the Conform method, and then wire with a diameter of 1.3 mm was produced using calibrated rolling on manual rollers. The results showed that casting using the ElmaCast™ technology (crystallization rate over 1000 K/s) produces a highly dispersed cast structure, with the average dendritic cell size of the aluminum matrix being approximately 5 μm. The iron is completely incorporated into submicron eutectic inclusions of the Al9FeNi phase. The highly homogeneous cast structure of the EMC workpieces ensures the necessary ductility for deformation, enabling the production of various semi-finished products. During deformation, a composite-like structure is formed, in which submicron globular particles of the Al9FeNi phase are uniformly distributed within the aluminum matrix. The optimal combination of high hardness, achieved after quenching and aging, and preserved deformation ductility contributes to a significant improvement in mechanical properties. Given the significant presence of the eutectic phase in the experimental alloy, it can be concluded that it has potential for use in additive manufacturing.
