Способ подготовки структуры алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для подготовки структуры с субмикронным размером зерен а , 0,5 мкм в заготовках, предназначенных для изготовления изделий в режимах сверхпластичности. Цель изобретения - уменьшение размера зерна. Способ подготовки структуры алюминиевых сплавов преимущественно системы AI-Cu- Zr включает холодную деформацию равноканально-угловым прессованием до накопления интенсивности деформации сдвига, равной 10-20, с последующим рекристаллизационным отжигом при температуре 0,4-0,5 Тпл. в течение 20-40 мин, Способ позволяет изготавливать крупногабаритные изделия. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 F 1/057

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рераога(21) 4730243/02 (22) 16.08.89 (46) 23.11,91, Бюл. М 43 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР (72) P.3.Абдулов, P.З.Валиев, В,И.Копылов, В.Ф.Малышев, P.Ø,Móñàëèìîâ и Н.К.Ценев (53) 621.785.79(088.8) (56) Новиков В.И., Трусов Л.И., Лаповок

В.Н., Гелейшвили Т.П. Особенности роста частиц ультрадисперсных порошков при спекании. — Порошковая металлургия, 1984, с. 29-35, М 3, Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов.— М., 1984, с. 168-169.

Физика металлов и металловедение, 1986, т. 62, вып.3, с. 566 — 570. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СТРУКТУРЫ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных заводах для подготовки структуры с субмикронным размером эерен с0,5 мкм в заготовках, предназначенных для изготовления изделий в режимах сверхпластичности.

Известно, что наличие субмикронной структуры приводит к снижению температуры сверхпластической деформации, повышению прочностных и пластических свойств при низких температурах, изменению магнитных, электрических и других свойств(Ц

Однако получение материалов с субмик ронной структурой является сложной звдачей, не решенной до настоящего времени

„„5U „, 16931 14 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для подготовки структуры с субмикронным размером зерен а < 0,5 мкм в заготовках, предназначенных для изготовления изделий в режимах сверхпластичности. Цель изобретения — уменьшение размера зерна.

Способ подготовки структуры алюминиевых сплавов преимущественно системы Al-CuZt включает холодную деформацию равноканально-угловым прессованием до накопления интенсивности деформации сдвига. равной 10 — 20, с последующим кристаллизационным отжигом при темпе туре 0,4-0,5 Т.л. в течение 20-40 ми

Способ позволяет изготавливать крупн баритные изделия. 2 табл.

I для заготовки таких размеров, из которых можно было бы получать изделия. (Ь

Известен способ формирования суб- 0 микронной структуры методами порошко-, ) вой металлургии. Образцы получают компактированием мелкодисперсных порошков с последующим их спеканием Я

Недостатками указанного способа явля- .: ются технологическая сложность получения .порошков, их высокая стоимость и наличие пористости, снижающей физико-механиче-, з ские свойства.

В способе 3 подготовки структуры алюминиевых сплавов к сверхпластической деформации деформацию сдвигом проводят в условиях высокого давления при контактной температуре до истинных логарифмических степеней деформации е - 4-7 с

1693114 последующим рекристаллизационным отжигом при относительно низкой гомологической температуре Т = О,ЗТпл

Однако деформация материала производится в наковальнях Бриджмена, поэтому деформированные образцы имеют малые размеры (шайбы диаметром 5-10 мм и толщиной менее 0,2 мм).

Цель изобретения — уменьшение разме, ра зерна.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность изготовления крупногабаритных изделий из материалов с субмикронным зерном и заключается в деформации алюминиевого сплава методом равноканального-углового (РКУ) прессования до накопления .интенсивности деформации сдвига Г 10-20 с последующим рекристаллизационным отжигом при температуре Т =

0,4 — 0,5 Тлл в течение 20-40 мин.

В качестве материала для подготовки структуры используют сплав Al + 4 Cu +

0,5; Zr. Деформацию осуществляют при комнатной температуре в штампе для РКУ прессования. Количество циклов прессования определяется коцечным размером зерна а 0,5 мкм, при котором обеспечивается реализация технологического процесса с использованием низкотемпературной сверхпластической деформации. Отжиг проводится в печах, обеспечивающих равномерный нагрев заготовок с отклонением не более 55С от оптимальной температуры.

; Исследование микроструктуры осуществляют на электронном микроскопе J EM-OOOEX.

РКУ-прессование обеспечивает максимально возможное насыщение структуры дефектами, необходимыми для предельно возможного измельчения структуры и снижения температуры рекристаллизации. Режим отжига выбирается таким, чтобы создать максимальное число центров рекристаллизации и предотвратить укрепление зерен свыше 0,5 мкм.

Электронно-микроскопическими исСледованиями установлено, что РКУ-прессование с Г 10 приводит к образованию разориентированных областей размером около 0,1 мкм, а при последующем рекристаллиэационном отжиге при гомологической температуре 0,4 — 0,5 Т» формируется структура с субмикронным зерном. Увеличение температуры отжига выше 0,5 Тпл сопровождается ростом зерен, их размер становится более 1 мкм.

Пример. Заготовку из алюминиевого сплава супрал (Al-4 Cu-5 Zr) с размерами 14х14х200 подвергают 5-кратному РКУ прессованию при комнатной температуре, Приращение интенсивности деформации сдвига эа один цикл РКУ-прессования дается выражением

ЛГ=2Сйс} V

5 где Ч вЂ” угол между осями каналов.

Поскольку PKY-прессование проводилось в каналах, пересекающихся под прямым углом, т.е. 2V - 90, то

ЬГ=2ctg 45-2.

Интенсивность деформации сдвига вычисляется по формуле

Г=N ЛГ. !

Таким образом после пяти циклов РКУпрессования интенсивность деформации

20 сдвига составляет Г-Я, Затем заготовку нагревают .в печи сопротивления до 200 С, что составляет 0,5

Тял, и ее выдерживают в течение 20 мин, после

25 чего заготовку вынимают и охлаждают на воздухе. Иэ заготовки электроискровым способом на станке мод.4531 вырезают пластинки толщиной 0,3 мм, из которых электрЬлитическим утонением приготовляют

30 фольгу для исследования структуры в электронном микроскопе.

Режимы обработок и полученные результаты приведены в табл.1.

Заготовку с субмикронным зерном ис35 пользуют для изготовления модельной детали типа "стакан" путем штамповки при

200 С (473К) на прессе типа PH — 100 усилием 100 т. Результаты штамповки приведены в табл.2.

40 Предлагаемый способ позволяет получить в алюминиевых сплавах структуру с размером зерен менее 0,5 мкм в заготовках, величина которых ограничивается лишь мощностью используемых прессов, габари45 тями РКУ-штампа, снизить температуру сверхпластической штамповки на 280 Са также обеспечить возможность формирования структуры с субмикронным зерном в крупных заготовках (т.е. в заготовках боль50 шего сечения).

Формула изобретения

Способ подготовки структуры алюмини55 евых сплавов, преимущественно Al-Ñu Zr, под сверхпластическую деформацию, включающий холодную деформацию и отжиг, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размера зерна, деформацию

1693114 ведут равноканально угловым прессовани- при температуре 0,4-0,5 Тпл в течение 20ем до накопления интенсивности деформа- 40 мин. ции сдвига, равной 10-20, а отжиг проводят аб лицa 1

Температу; ра отжига т„

t тпа

Ннтенсивность деформации сдвига

Характеристика сллава

Размер зерен, мкм

Время отжига мии

Натериал

Размер заготовок мм

i 14х14х200

Нет

0,5 10

Не рекристаллиэуется

Al+4ZCu+0,5XZr 10

0,15

; 0,35

0,5

0,8

0,2

0,5

0,5

0,4

1О

14х14х200

Не рекристаллиэуется

0,3

Al+4XCu+0,Sur 10

01421

Таблица 2

Оптимальная температура

СП деформа; ции, К

Результат

Усилия пресса

Исходный размер зерна, мкм

Иатериал

А1-4Х, Cu""0,5X Zr

Деталь получена

То же

0,15

0,5

0,8

1 ° 0

Деталь не получилась

100

1,0 -ф

П р и м е ч а н и е.,Скорость деформации TO c

Составитель.Н.Ры галина

Редактор Н.Яцола Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Заказ 4054 Тираж ПОД11исно4

ВНИИПИ Гооудар@таенного комитета по изобретения@ и отк ь1тиам пр ГКНТ. СССР

113035, Москва, Ж.35, Рауаокая на6„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

18

16

3

16

13

l9

20

473

493

603

753

473

0,6

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0 5

0,5

0,5

0,45

1,0

03

0,4

0,4

То же

1,0

0,4

0,2

0,5

II

Нецелесообразно .1