Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Трибологические характеристики и коррозионная стойкость покрытий, полученных методами электроискрового легирования, импульсного катодно-дугового испарения и гибридной технологии с использованием электродов TiCNiCr И TiCNiCr-Dy2O3
Get PDFSingle- and two-layer coatings were deposited on 5140 steel substrates by electrospark alloying (ESA) and a combination of ESA technology and pulsed cathodic arc evaporation (PCAE) using TiCNiCr and TiCNiCr Dy2O3, electrodes obtained by powder metallurgy. The structure, elemental and phase composition of electrodes and coatings were studied using scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and X-ray phase analysis. Tribological properties of coatings were determined as a result of tests according to the «pin-on-disk» scheme in contact with the Al2O3 counterbody at loads of 1, 5, and 10 N. The temperature during the tests was 20 °C. The potential and density of corrosion current were determined using a three-electrode cell with a VoltaLab 50 potentiostat. The results showed that electrodes consist of 12 pm TiC grains, a solid solution of Ni in Cr, and Dy2O3 up to 5 μm in size in case of a doped electrode. ESA coatings had a low-defect fine-grained structure consisting of regions of a solid solution of Ni and Cr in Fe and TiC grains with a maximum size of 0.3 μm. Coatings with the addition of Dy2O3 had a lower friction coefficient at loads of 1, 5, and 10 N. All coatings during the tests in the H2SO4 1N solution were in a stable passive state and featured high corrosion resistance: corrosion current density of the coatings was at least 4 times lower than the values obtained for the 5140 steel substrate.С помощью методов электроискрового легирования (ЭИЛ), импульсного дугового испарения (ИДИ) и гибридной тех- ногии ЭИЛ—ИДИ с использованием электродов TiCNiCr и TiCNiCr—Dy2O3, полученных методом порошковой металлургии, были нанесены одно- и двухслойные покрытия на подложки из стали 40Х. Структура, элементный и фазовый составы электродов и покрытий исследовались с помощью растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и рентгенофазового анализа. Трибологические свойства покрытий определялись в результате испытаний по схеме «стержень—диск» в контакте с контртелом Al2O3 при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Температура во время испытаний составляла 20 °C. Потенциал и плотность тока коррозии оценивались с помощью трехэлектродной ячейки с потенциостатом VoltaLab 50. Результаты показали, что электроды состоят из зерен TiC размером 12 мкм, твердого раствора Ni в Cr и, в случае легированного электрода, — частиц Dy2O3 размером до 5 мкм. ЭИЛ-покрытия имели малодефектную мелкозернистую структуру, состоящую также из областей твердого раствора Ni и Cr в Fe и зерен TiC с максимальным размером 0,3 мкм. Покрытия с добавкой Dy2O3 обладали меньшим коэффициентом трения при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Все покрытия при испытаниях в 1N растворе H2SO4 находились в устойчивом пассивном состоянии и обладали высокой коррозионной стойкостью: плотность тока коррозии покрытий минимум в 4 раза была меньше значений, полученных для подложки из стали 40Х
Влияние добавок Ti И TiH2 на структуру и свойства медных сплавов для алмазного режущего инструмента
Get PDFThe study covers the effect of titanium and titanium hydride additives on the structure, mechanical properties, and wear resistance of copper alloys to be used as a binder for diamond cutting tools. Cu-Ti and Cu–TiH2powder mixtures were obtained by mechanical alloying in a planetary ball mill. This treatment made it possible to obtain single-phase copper-based solid solution powders in the Cu-Ti system and two-phase copper-based powders with uniformly distributed submicron TiH2 particles in the Cu-TiH2 system. It was found that Cu-2.5%Ti and Cu-10%TiH2 compact samples feature by maximum mechanical properties (2.0-3.5 times higher than that of pure copper). Hardening in these alloys is implemented by the solid-solution mechanism and due to the Cu3Ti3O phase formation. Grains of this phase have a higher dispersion in alloys with TiH2 used as a titanium-containing additive. This provides a high value ofbending strength (920 MPa) and hardness (114 HB). According to the results of comparative tribological tests, it was found that Cu—10%TiH2 samples have the best wear resistance. After pin-on-disk tests, the equivalent wear of these samples was an order of magnitude less than that of pure copper and 5 times lower than that of Cu—2.5%Ti samples.Исследовано влияние добавок титана и гидрида титана на структуру, механические свойства и износостойкость медных сплавов, предназначенных для использования в качестве связки алмазного режущего инструмента. Порошковые смеси Cu—Ti и Cu—TiH2 были получены методом механического легирования в планетарной центробежной мельнице. Такая обработка позволила получить однофазные порошки твердого раствора на основе меди в системе Cu—Ti и двухфазные на основе меди с равномерно распределенными субмикронными частицами TiH2 в системе Cu- TiH2. Установлено, что максимальными механическими свойствами характеризуются компактные образцы составов Cu—2,5%Ti и Cu—10%TiH2 (в 2,0—3,5 раза выше, чем у чистой меди). Упрочнение в этих сплавах реализуется по твердорастворному механизму и благодаря формированию фазы Cu3Ti3O. Зерна данной фазы имеют более высокую дисперсность в сплавах, где в качестве титансодержащей добавки использовался TiH2, за счет чего достигаются высокие значения предела прочности при изгибе (920 МПа) и твердости (114 HB). По результатам сравнительных трибологических испытаний установлено, что лучшей износостойкостью обладают образцы состава Cu—10%TiH2. Приведенный износ данных образцов после испытаний по схеме «стержень-диск» был на порядок меньше, чем у чистой меди, и в 5 раз ниже, чем у образцов Cu-2,5%Ti
Влияние добавок меди на теплоемкость и термодинамические функции алюминия марки А7Е
Get PDFThe economic feasibility of using aluminum as a conductive material is explained by the favorable ratio of its cost to the cost of copper. In addition, one should take into account the factor that the cost of aluminum remains practically unchanged for many years. When using conductive aluminum alloys for the manufacture of thin wire, winding wire, etc. certain difficulties may arise in connection with their insufficient strength and a small number of kinks before fracture. In recent years, aluminum alloys have been developed with strength characteristics that allow them to be used as a conductive material even in a soft state. One of the promising applications of aluminum is the electrical industry. Hence, the development of new alloy compositions based on this metal is very relevant. The temperature dependence of the heat capacity of A7Е grade aluminum alloys with copper was experimentally determined, and changes in their thermodynamic functions were calculated. The studies were carried out in cooling mode using computer hardware and Sigma Plot software. Polynomials were established for the temperature dependence of the heat capacity and changes in thermodynamic functions (enthalpy, entropy, and Gibbs energy) of these alloys and a reference standard (A5N grade Al) characterized by a correlation coefficient Rcorr = 0.992+0.998. It was shown that the heat capacity of A7E grade aluminum decreases with increasing copper content, and increases with rising temperature. The enthalpy and entropy of A7 grade aluminum alloys with copper decrease with increasing copper content, and increase with rising temperature. The value of Gibbs energy is characterized by an inverse relationship.Экономическая целесообразность применения алюминия в качестве проводникового материала объясняется благоприятным соотношением его стоимости (которая в течение многих лет практически не меняется) и стоимости меди. При использовании проводниковых алюминиевых сплавов для изготовления тонкой проволоки, обмоточного провода и др. могут возникнуть определенные сложности в связи с их недостаточной прочностью и малым числом перегибов до разрушения. В последние годы разработаны алюминиевые сплавы, которые даже в мягком состоянии обладают прочностными характеристиками, позволяющими применять их в качестве проводникового материала. Одним из перспективных потребителей алюминия является электротехническая промышленность. Отсюда разработка новых составов сплавов на основе этого металла весьма актуальна. Экспериментально определена температурная зависимость теплоемкости сплавов алюминия марки А7Е с медью и выполнен расчет изменений их термодинамических функций. Исследования проводились в режиме охлаждения с применением компьютерной техники и программы «SigmaPlot». Установлены полиномы температурной зависимости теплоемкости и изменения термодинамических функций (энтальпии, энтропии и энергии Гиббса) указанных сплавов и эталона (Al марки A5N), характеризуемые коэффициентом корреляции Лкорр = 0,992+0,998. Показано, что с ростом содержания меди теплоемкость сплавов алюминия марки А7Е снижается, а с увеличением температуры повышается. Энтальпия и энтропия сплавов алюминия марки А7 с медью с увеличением доли меди уменьшаются, а с ростом температуры повышаются. Для энергии Гиббса характерна обратная зависимость
Исследование изменения структуры и свойств высокоэнтропийных сплавов при термической и термомеханической обработке
Get PDFMulticomponent alloys without a base element, also known as high-entropy alloys, are of great interest for research. This paper studies the microstructure of the Fe20Ni20Co20Cu20Al20 alloy in a cast, annealed and deformed state, as well as its mechanical properties and hot deformation ability. This alloy is one of the typical representatives of the high-entropy alloy family. Samples were melted in a vac induction furnace in an argon atmosphere, and then cast into a copper mold. Differential scanning calorimetry results were used to determine the solidus temperature. Homogenization annealing of cast samples was carried out in a high-temperature batch furnace in air. The alloy microstructure was studied by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Electron microprobe analysis using energy dispersive X-ray spectroscopy was used to determine the chemical composition of phases formed. It was shown that crystallization results in the formation of three solid solutions, one with a BCC and two with a FCC crystalline structure. Mechanical properties were studied using uniaxial compressive strength and hardness tests. Deformation tests were carried out on a DIL805A/D quenching and deformation dilatometer and a Gleeble 3800 thermal-mechanical physical simulation system at temperatures of 900 — 1100 °C and strain rates of 0.1—10.0 s—1 for a true strain degree of up to 1. Optimal homogenization annealing modes for the typical representative of high-entropy alloys, and optimal deformation modes were selected to obtain high mechanical properties.Многокомпонентные сплавы без базового элемента, также известные как высокоэнтропийные сплавы, представляют большой интерес для исследований. В данной работе исследована микроструктура сплава Fe20Ni20Co20Cu20Al20 в литом, отожженном и деформированном состояниях, а также его механические свойства и способность к горячей деформации. Этот сплав является одним из типичных представителей семейства высокоэнтропийных сплавов. Образцы были выплавлены в вакуумной индукционной печи в атмосфере аргона, а затем отливались в медную форму. Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии были использованы для определения температуры солидуса. Гомогенизационный отжиг литых образцов проводился в камерной высокотемпературной печи на воздухе. Микроструктуру сплава изучали методом сканирующей электронной микроскопии и дифракцией рентгеновских лучей. Микрорентгеноспектральный анализ с привлечением рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии применяли для определения химического состава образовавшихся фаз. Показано, что в результате кристаллизации образуются три твердых раствора с кристаллической структурой ОЦК (у одного из трех) и ГЦК (у двух). Механические свойства были исследованы при испытаниях на одноосное сжатие и твердость. Деформационные испытания проводились с использованием закалочно-деформационного дилатометра DIL805A/D и комплекса для физического моделирования и динамических термомеханических испытаний «Gleeble 3800» при температурах 900—1100 °С и скоростях деформации 0,1—10,0 с-1 на истинную степень деформации до 1. Выбраны оптимальные режимы гомогенизационного отжига для типичного представителя высокоэнтропийных сплавов, а также оптимальные режимы деформации для получения высоких механических свойств
Получение полых полуфабрикатов изделий из медных сплавов электротехнического назначения способом винтовой прокатки
Get PDFThe article proposes a process for obtaining semi-finished products in the form of pipes made of copper alloys for electrical applications using the screw rolling method. The paper presents the results of experimental piercing and rolling of pipe samples made of Cu–0.75Cr copper alloy billets with a diameter of 45 mm. The 43.5×10.0 mm samples obtained after piercing using a two-roll screw rolling mill had exact geometrical dimensions: outer diameter deviation at the front end was up to 1 %, at the back end – up to 2.4 %; relative variation in wall thickness at the front end was 0.3÷0.5 %, at the rear end – 0.5÷1.0 %. Then pierced pipe samples were rolled using a three-roll radial-shear rolling (RSR) mini mill with a different total degree of reduction – samples were obtained with an outer diameter of 30, 25 and 18 mm. The reduction process was analyzed from the point of view of internal hole stability and deformation. In case of 30 % relative reduction of the outer diameter, rolling without a mandrel is accompanied by wall thickening. In this case, inner diameter deviations are within acceptable limits. The experiments on obtaining samples from the Cu–0.75Cr alloy by screw piercing and reduction in the RSR mill show that this scheme can be implemented in principle in industry. At the same time it is necessary to define more exactly deformation parameters (degree of deformation, choice of reduction scheme) to obtain a quality product. Various options for heat treatment (HT) of the obtained pipe samples and the effect of the HT method on electrical conductivity and hardness are considered. Samples after piercing had a conductivity of 59.3 % IACS. The maximum electrical conductivity of 76.7 % IACS was obtained on samples after quenching from a temperature of 1020 °C and aging at 450 °C for 3 h. The results of the work show the fundamental possibility of obtaining semi-finished products from copper alloys for electrical purposes using the screw rolling method.Предложен способ получения полуфабрикатов в виде труб из медных сплавов электротехнического назначения методом винтовой прокатки. Представлены результаты экспериментальной прошивки и прокатки образцов труб из заготовок медного сплава Cu–0,75Cr диаметром 45 мм. Полученные образцы размером 43,5×10,0 мм после прошивки в двухвалковом стане винтовой прокатки имели точные геометрические размеры: отклонение по наружному диаметру на переднем конце – до 1 %, на заднем конце – до 2,4 %, относительная поперечная разностенность на переднем конце составила 0,3÷0,5 %, на заднем конце – 0,5÷1,0 %. Далее прошитые образцы труб были прокатаны на трехвалковом министане радиально-сдвиговой прокатки (РСП) с разной суммарной степенью обжатия – получены образцы с наружным диаметром 30, 25 и 18 мм. Процесс редуцирования проанализирован с точки зрения стабильности и формоизменения внутреннего отверстия. При относительном обжатии наружного диаметра на 30 % прокатка без оправки сопровождается увеличением толщины стенки. При этом отклонения внутреннего диаметра находятся в допустимых пределах. Проведенные эксперименты по получению образцов из сплава Cu–0,75Cr способом винтовой прошивки и редуцирования в стане РСП показывают, что данная схема может быть принципиально реализована в промышленности. В то же время для получения качественного продукта необходимо уточнение параметров деформации (степени деформации, выбора схемы редуцирования). Рассмотрены различные варианты термообработки (ТО) полученных образцов труб и влияние способа ТО на электропроводность и твердость. Образцы после прошивки имели электропроводность 59,3 % IACS. Максимальная электропроводность 76,7 % IACS получена на образцах после закалки с температуры 1020 °С и старения при 450 °С в течение 3 ч. Результаты работы показывают принципиальную возможность получения полуфабрикатов изделий из медных сплавов электротехнического назначения способом винтовой прокатки
Изучение влияния лигносульфоната натрия, анионных поверхностно-активных веществ и их смесей на показатели цементации ионов меди цинком
Get PDFThe article focuses on the effect of sodium lignosulfonate (LS), anionic surfactants (sodium dodecylsulfate (SDS), sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS)), and their mixtures on the rate of copper cementation by zinc. The results obtained demonstrate a decrease in copper cementation rate with the increasing LS and SDBS concentrations. There was also excessive zinc consumption for copper ion cementation noted due to LS and SDBS anion adsorption on positively charged zinc cathodic areas of the cementing agent and the precipitate. This led to a decrease in the rate of copper particle nucleation, energy consumption for forming new copper nucleation centers, and conditions for hydrogen overpotential reduction. In addition, rising temperature led to a decrease in zinc consumption in the presence of LS. Surfactants under investigation may be ranked by the negative impact on copper ion cementation in an ascending order as follows: SDS < SDBS < LS. LS + SDS mixture testing showed its irregular effect on copper cementation rate at test temperatures. Experiments with LS and SDBS mixtures demonstrated a linear decrease in copper ion cementation rate with increasing SDBS concentration and simultaneously rising zinc consumption. Due to the negative impact of investigated reagents discovered, we proposed a method for removing organic impurities from solutions using multilayered aluminosilicates modified by cationic surfactants. The results obtained indicate the high effectiveness of organic impurity removal from solutions providing for a 50 % increase in cementation rate in the presence of LS + SDBS mixture together with a decrease in zinc consumption.Изучено влияние лигносульфоната натрия (ЛСН), анионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) (додецилсульфата натрия (ДСН), додецилбензолсульфоната натрия (ДДБСН)) и их смесей на показатели цементации меди цинком. Полученные результаты свидетельствуют о снижении скорости цементации меди при увеличении концентраций ЛСН и ДДБСН. Также был зафиксирован избыточный расход цинка на цементацию ионов меди в связи с адсорбцией отрицательно заряженных ионов ЛСН и ДДБСН на положительно заряженных катодных участках цементатора и цементата. Это привело к уменьшению скорости роста зародышей частиц меди, расходованию энергии на формирование новых центров зародышеобразования и созданию условий для снижения перенапряжения выделения водорода. При этом увеличение температуры приводило к снижению расходования цементатора в присутствии ЛСН. Исследуемые ПАВ можно разместить по степени возрастания негативного влияния на цементацию ионов меди в следующий ряд: ДСН < ДДБСН < ЛСН. Испытание смеси ЛСН + ДСН показало ее неоднородное влияние на скорость цементации при исследуемых температурах. В случае использования смеси ЛСН + ДДБСН было зафиксировано линейное снижение скорости цементации ионов меди при повышении концентрации ДДБСН с одновременным ростом расхода цементатора. В связи с обнаруженным негативным влиянием исследуемых реагентов предложен способ очистки растворов от органических примесей с помощью высокослоистого алюмосиликата, модифицированного катионным ПАВ. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности удаления органических примесей из растворов, что позволило повысить скорость цементации в присутствии смеси ЛСН + ДДБСН на 50 %, одновременно сократив расход цементатора
Выбор сорбента для очистки сульфатных цинковых растворов от фторид-ионов
Get PDFThe process of zinc sulfate solution purification determines process, economic and environmental production results. Since recently there has been a constant increase in the content of halides in pregnant solutions of zinc production due to the processing of technogenic zinc-containing raw materials, it is relevant to search for methods for removing halides, in particular fluorine, from zinc solutions using a variety of materials. The purpose of this paper was to investigate the effectiveness of akaganeite as an sorbent for fluoride ion removal from zinc sulfate solutions. When using akaganeite, it is especially important to choose a carrier for the sorbent since the nanosized particles of akaganeite make it difficult to clean the solution from the sorbent. Most suitable carriers for this purpose in terms of surface characteristics and physicochemical properties are gypsum and red mud of alumina production. Experiments used a zinc sulfate solution (100 g/dm3 Zn2+, pH = 4.5) containing 26.8–111.4 mg/dm3 F–. The maximum fluoride ion capacity was shown by red mud due to the formation of F–Al complexes. The highest fluorine recovery was demonstrated by red mud with impregnated akaganeite at elevated temperature that facilitates showing akaganeite properties and accelerates the surface ОН– ↔ F– exchange process. The gypsum-based adsorbent successfully removed fluorine due to calcium ions released and calcium fluoride formed. The amount of fluorine removed depends on the sorbent material, its consumption, sorption duration and temperature. The optimal processing conditions were (at pH = 5.5): temperature – 60 °C, process duration – 120 min, composite sorbent consumption – 20÷30 g/dm3. It was shown that composite sorbents based on red mud or gypsum with impregnated akaganeite (β-FeOOH) are most suitable for cleaning zinc solutions from halides. These adsorbents make it possible to achieve the greatest capacity and degree of fluoride ion removal (up to 98–99 %) in the actual pH range of process solutions. The abovementioned sorbents can be regenerated in an alkali solution, and then reused (up to 3–4 cycles).Процесс очистки сульфатных цинковых растворов определяет технологические, экономические и экологические результаты производства. Поскольку в последнее время наблюдается постоянный рост содержания галогенидов в продуктивных растворах цинкового производства вследствие переработки техногенного цинксодержащего сырья, то становится особо актуален поиск способов очистки цинковых растворов от галогенидов, в частности от фтора, с помощью разнообразных методов. Цель данной работы состояла в исследовании эффективности акаганеита в качестве сорбента для очистки сульфатных растворов цинкового производства от фторид-ионов. При этом особенно важно выбрать носитель для сорбента, поскольку из-за наноразмерности частиц акаганеита фильтрация раствора от сорбента проблематична. По поверхностным характеристикам и физико-химическим свойствам наиболее подходящими носителями для этих целей являются гипс и красный шлам глиноземного производства. В экспериментах использовали сульфатный цинковый раствор (100 г/дм3 Zn2+, рН = 4,5), содержащий 26,8–111,4 мг/дм3 F–. Максимальное значение емкости по фторид-иону показал красный шлам вследствие образования F–Al-комплексов. Наибольшее извлечение фтора продемонстрировал красный шлам с импрегнированным акаганеитом при повышенной температуре, позволяющей проявить свойства сорбента и ускорить поверхностный процесс обмена ОН– ↔ F–. Сорбент на основе гипса успешно удалял фтор за счет высвобождения активных ионов кальция и образования фторида кальция. Количество удаленного фтора зависит от материала сорбента, его расхода, продолжительности и температуры сорбции. Определены оптимальные условия обработки (при рН = = 5,5): температура – 60 °С, продолжительность процесса – 120 мин, расход композитного сорбента – 20÷30 г/дм3. Показано, что для очистки цинковых растворов от галогенидов наиболее подходящими являются композитные сорбенты на основе красного шлама или гипса с импрегнированным акаганеитом (β-FeOOH). Их применение позволяет достичь в реальном диапазоне рН технологических растворов высоких значений емкости и глубины очистки от ионов фтора (до 98– 99 %). Указанные сорбенты могут быть подвергнуты регенерации в растворе щелочи, после чего использованы повторно (до 3–4 циклов)
Синтезирование алюминиевых сплавов из дисперсных отходов на основе алюминия
Get PDFThe paper presents the results of research on the synthesis of Al–Si–Mg (AK7ch), Al–Si–Mn (AK12), Al–Si–Cu–Mg (AK6M2) and Al–Mg–Mn (AMg5) aluminum alloys using dispersed waste: beverage cans (Al–Mn–Mg system), cast alloy sawdust (Al–Si–Mg system), twisted chips of Al–Cu–Mg and Al–Mg–Mn deformable alloys. The waste microstructure was studied in the initial state, and the typical sizes of main phases were determined. The main criteria for the quality of recyclable waste were determined: purity (kp), contact with the atmosphere (ka) and maximum metal recovery (ММе). Based on the proposed criteria, the waste was graded according to recycling efficiency. Can waste received the lowest total score, and AK9ch alloy sawdust had the highest score. Experiments on the synthesis of Al–Si–Mg (AK7ch), Al–Si–Mn (AK12), Al–Si–Cu–Mg (AK6M2) and Al–Mg–Mn (AMg5) alloys demonstrated that the yield varies from 82 to 96 %. The minimum yield was observed for the AK12 alloy with can waste predominating in the charge composition. The chemical compositions of alloys in terms of the content of the main alloying and impurity elements met the regulatory documentation requirements. Mechanical tests showed that synthesized alloys have a guaranteed margin of strength and plasticity in comparison with regulatory documentation requirements. Metallographic studies revealed that the microstructure of synthesized alloys is free from non-metallic inclusions and gas porosity. Non-modified and modified Al–Mg–Mn (AMg5) alloy samples were subjected to cold rolling in several passes until cracking. The non-modified alloy sample began to crack after the 10th pass. The modified alloy sample withstood 12 passes before cracking. The degree of deformation over the sample thickness was 60.5 % for the non-modified alloy, and 67.2 % for the modified alloy.Представлены результаты исследований по синтезированию алюминиевых сплавов систем Al–Si–Mg (АК7ч), Al–SiMn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) с использованием дисперсных отходов: банки из под напитков (система Al–Mn–Mg), опилки литейного сплава (система Al–Si–Mg), витая стружка деформируемых сплавов систем Al–Cu–Mg и AlMg–Mn. Изучены микроструктуры отходов в исходном состоянии, определены типичные размеры основных фаз. Определены основные критерии качества рециклируемых отходов: критерии чистоты (kч), контакта с атмосферой (kа), максимального извлечения металла (ММе). На основании предложенных критериев выполнена градация отходов по эффективности рециклирования. Наименьший суммарный балл присвоен баночным отходам, наибольший – опилкам сплава АК9ч. Эксперименты по синтезированию сплавов Al–Si–Mg (АК7ч), Al–Si–Mn (АК12), Al–Si–Cu–Mg (АК6М2) и Al–Mg–Mn (АМг5) показали, что выход годного варьируется от 82 до 96 %. Минимальный выход годного установлен для сплава АК12, в составе шихты которого преобладали баночные отходы. Химические составы сплавов по содержанию основных легирующих и примесных элементов соответствовали требованиям нормативной документации. При испытаниях механических свойств установлено, что синтезированные сплавы имеют гарантированный запас прочности и пластичности по сравнению с требованиями нормативной документации. На основании металлографических исследований выявлено, что в микроструктуре синтезированных сплавов отсутствуют неметаллические включения и газовая пористость. Немодифицированные и модифицированные образцы из сплава Al–Mg–Mn (АМг5) подвергали прокатке в холодном состоянии в несколько проходов до образования трещин. На образце из немодифицированного сплава трещины появились после 10-го прохода. Образец из модифицированного сплава выдержал 12 проходов до образования трещин. Степень деформации по толщине образца из немодифицированного сплава составила 60,5 %, для модифицированного – 67,2 %
Влияние режимов прокатки и отжига на свойства листовых полуфабрикатов из алюминиевого деформируемого сплава 1580
Get PDFThe study covers the manufacturability and properties of sheet metal obtained from a large-sized ingot of Alloy 1580 with the low scandium content within its grade range. The ingot processability in hot and cold rolling was evaluated, and the influence of the degree of deformation and annealing conditions on the properties of cold-rolled semi-finished products made of the alloy under study was investigated. A large-sized commercially produced ingot with a cross section of 500×2100 mm of Alloy 1580 with a scandium content of 0.067 wt.% was selected as an object of research. The research methodology included several stages of rolling and heat treatment of semi-finished sheet products at various stages of the developed mode for metal deformation and mechanical testing of samples from them on the LFM 400 kN universal machine. For research, a 60×500×900 mm template was cut from the ingot to make 50×180×300 mm billets for rolling. Billets were subjected to homogenization annealing by the two-stage mode developed previously for this alloy. As a result of hot rolling of annealed billets at 450 °C and a total relative compression εΣ = 84÷90 %, 5–8 mm thick semi-finished sheet products were obtained. Further, after their annealing at t = 320 °C for 6 hours, light-gauge semi-finished sheet products with a thickness of 2 to 6 mm were manufactured by cold rolling. They were subjected to mechanical analysis in the deformed and annealed states. The analysis of their mechanical properties in the deformed and annealed states was performed, which showed that the accumulation of the total degree of deformation during cold rolling up to 38 % provides the 1580 alloy with an increase in strength properties to Rp = 380 MPa, and after that the growth rate slows down and at εΣ = 60 % Rp = = 400 MPa. The effect of annealing at temperatures between 250 °C and 350 °C on the mechanical properties of sheet metal. It was found that it leads to a decrease in strength properties and an increase in ductility, and the maximum yield strengths correspond to annealing temperatures of 250–275 °C at a sufficiently high plasticity. As a result of studies, it was found that the strength properties of sheet metal from Alloy 1580 with a low scandium content exceed the strength properties of semi-finished products of Alloy AW-5083 (USA) having a similar chemical composition, but without the addition of scandium, by 10–15 %, and the excess in plastic properties is 40–60 %.Проведено исследование технологичности и свойств листового проката, полученного из крупногабаритного слитка сплава 1580 с пониженным содержанием скандия в пределах его марки. Выполнена оценка технологичности обработки слитка при горячей и холодной прокатках, изучено влияние степени деформации и режимов отжига на свойства холоднокатаных полуфабрикатов из указанного сплава. В качестве объекта исследований выбран крупногабаритный слиток сечением 500×2100 мм из сплава 1580 с содержанием скандия 0,067 мас.%, полученный в промышленных условиях. Методика проведения работы включала несколько этапов прокатки и термообработки листовых полуфабрикатов на различных стадиях разработанного режима деформации металла и испытания механических свойств образцов из них на универсальной машине LFM 400 kN. Для выполнения исследований из слитка вырезали темплет размером 60×500×900 мм, а из него получали заготовки под прокатку размерами 50×180×300 мм, которые подвергали гомогенизационному отжигу по двухступенчатому режиму, разработанному ранее для данного сплава. В результате горячей прокатки отожженных заготовок при температуре их нагрева 450 °С и суммарном относительном обжатии εΣ = 84÷90 % получали листовые полуфабрикаты толщиной 5–8 мм. Далее, после их отжига при t = = 320 °С в течение 6 ч, с помощью холодной прокатки изготавливали тонколистовые полуфабрикаты толщиной от 2 до 6 мм. Выполнен анализ их механических свойств в деформированном и отожженном состояниях, который показал, что накопление суммарной степени деформации при холодной прокатке до εΣ = 38 % обеспечивает у сплава 1580 рост прочностных свойств до σ0,2 = 380 МПа, а после этого интенсивность роста замедляется и при εΣ = 60 % наблюдали σ0,2 = 400 МПа. Проведено также исследование влияния отжига при t = 250÷350 °С на механические свойства листового проката. Установлено, что он приводит к снижению прочностных показателей и повышению пластичности, а максимальные значения условного предела текучести соответствуют температурам отжига 250–275 °С при достаточно высокой пластичности. В результате исследований установлено, что по прочностным свойствам листовой прокат из сплава 1580 с пониженным содержанием скандия превосходит полуфабрикаты из аналогичного по химическому составу, но без добавки скандия, сплава AW-5083 (США) на 10–15 %, а превышение по пластическим свойствам составляет 40–60 %