АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия:

В. В. Яшин, менеджер, эл. почта: Vasiliy.Yashin@arconic.com

И. А. Латушкин, ведущий специалист, эл. почта: Ilya.Latushkin@arconic.com

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева, Самара, Россия:

Е. В. Арышенский, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения, канд. техн. наук, эл. почта: ar-evgenii@yandex.ru
Д. А. Стожаров, студент кафедры ТМиАМ2, эл. почта: dimastozharov@yandex.ru

Работа выполнена в целях определения кинетики выпадения частиц структурного типа L12 в алюминиевых сплавах системы Al – Mg, содержащих скандий и цирконий. Рассмотрены процессы изменения микроструктуры алюминиевых сплавов, содержащих скандий, начиная от двух компонентного сплава, заканчивая сплавами системы Al – Mg, содержащими большое число компонентов, сплава 1565ч (система Al – Mg – Mn – Zn – Zr) и сплава 01570 (система Al – Mg – Mn – Sc – Zr). Исследование проводили на образцах, полученных литьем в медный водоохлаждаемый кокиль. Изучением образцов различных сплавов, начиная с алюминия чистотой 99,95 %, подтверждены количественные показатели влияния растворенных элементов на электросопротивление. Показано, что для сплавов двойных систем Al 0,1 % (мас.) Sc и Al 0,2 % (мас.) Sc при температуре 630 ^oC на протяжении 8 ч выдержки происходит полное растворение скандия в матрице алюминия. Далее образцы подвер- гали гетерогенизирующему отжигу при различных температурах в диапазоне от 250 до 450 ^oC с различной выдержкой от 10 до 106 с. По результатам сравнения электросопротивления образцов в состоянии максимально насыщенного раствора и после отжига по различным режимам были построены С-кривые распада пересыщенного твердого раствора. Показано, что в сплавах, содержащих 0,2 и более скандия, кривые распада имеют два пика: один — при  300 ^oC, второй — при  425 ^oC. Полученные данные аппроксимированы уравнением Джонсона – Мела – Аврами – Колмогорова (коэффициент детерминации R2 не менее 0,91), которое удобно использовать при расчетах, необходимых для моделирования термомеханической обработки этих сплавов. Показано, что при термообработке литых образцов при температурах свыше 350 ^oC в сплавах с содержанием скандия 0,2 % и более процесс распада сопряжен с изменениями зеренной микроструктуры, а распределение продуктов распада имеет веерообразный вид, что подтверждает теорию о прерывистом распаде, наблюдаемом другими авторами на похожих сплавах. Размер частиц структуры L12 ,получаемых в результате прерывистого распада, составил от 50 до 270 нм, значительно отличаясь от оптимальных цифр 40–50 нм.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект 18-79-10099.

1. А.с. 704266 СССР. Сплав на основе алюминия / Дриц М. Е., Торопова Л. С., Быков Ю. Г., Елагин В. И., Филатов Ю. А., Захаров В. В., Золоторевский Ю. С., Макаров А. Г. 1979.
2. Елагин В. И. Легирование деформируемых алюминиевых сплавов переходными металлами. — М. : Металлургия, 1975.
3. Яшин В. В., Арышенский В. Ю., Латушкин И. А., Тептерев М. С. Обоснование технологии изготовления плоского проката из алюминиевых сплавов системы Al – Mg – Sc для аэрокосмической промышленности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 75–82.
4. Яшин В. В., Арышенский Е. В., Колбасников Н. Г., Тептерев М. С., Латушкин И. А. Влияние микролегирования переходными и редкоземельными металлами системы алюминий – магний на механические свойства при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 8. С. 42–48.

5. Арышенский Е. В. Гречникова А. Ф., Яшин В. В., Тептерев М. С. Влияние микролегирования сплавов системы алюминий – магний редкоземельными и переходными металлами на эволюцию структуры при термомеханической обработке // Производство проката. 2017. № 4. С. 4–11.
6. Захаров В. В., Филатов Ю. А., Телешов В. В. Работы ОАО «ВИЛС» в области создания деформируемых алюминиевых сплавов на основе новых систем легирования // Технология легких сплавов. 2018. № 4. С. 16–23.
7. Манн В. Х. и др. Влияние режимов термической обработки на структуру и механические свойства листового проката сплава системы Al – Mg с содержанием скандия 0, 1 масс. % // Цветные металлы и минералы. 2018. С. 727–735.
8. Захаров В. В. Устойчивость твердого раствора скандия в алюминии // МиТОМ. 1997. № 2. С. 15–20.
9. Røyset J., Ryum N. Kinetics and mechanisms of precipitation in an Al – 0.2 wt.% Sc alloy // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 396. No 1-2. P. 409–422.
10. Березина Ф. Л., Волков В. А., Домашникова Б. П., Чуистов К. В. Некоторые особенности распада пересыщенного твердого раствора сплавов системы Al – Sc // Металлофизика. 1987. Т. 9. № 5. С. 43–45.
11. Jo H. H., Fujikawa S. I. Kinetics of precipitation in Al3Sc alloys and low temperature solid solubility of scandium in aluminium studied by electrical resistivity measurements // Materials Science and Engineering: A. 1993. Vol. 171, Iss. 1-2. P. 151–161.
12. Fujikawa S.-I., Sakauchi S. Kinetics of precipitation in Al-0,2 mass % Sc alloys // Proc. 6th Int. Conf. On “Aluminum alloys”. Toyohashi. Japan. July 1998. P. 805–810.
13. Murray J. L. The Al – Sc (aluminum-scandium) system // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 1998. Vol. 19. No. 4. P. 380–384.
14. Johansen A. Microstructures and properties of aluminiummagnesium alloys with additions of manganese, zirconium and scandium. Trondheim : Norwegian University of Science and Technology, 2000. — 230 p.
15. Wolter R., Siebert P., Fabian H. G. The Description of the Isothermal Decomposition Processes in AlSc Alloys by means of Electric Resistivity Measurements and TEM Investigations // Crystal Research and Technology. 1993. Vol. 28, Iss. 1. P. 63–72.
16. Новиков И. И. Теория термической обработки металлов : учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1986. — 480 с.
17. Blake N., Hopkins M. A. Constitution and age hardening of Al – Sc alloys // Journal of Materials Science. 1985. Vol. 20, Iss. 8. P. 2861–2867.
18. Norman A. F., Prangnell P. B., McEwen R. S. The solidification behaviour of dilute aluminium–scandium alloys // Acta Materialia. 1998. Vol. 46, No. 16. P. 5715–5732.
19. Norman A. F., Tsakiropoulos P. Rapid solidification of Al – Hf alloys: solidification microstructures and decomposition of solid solutions // International Journal of Rapid Solidification. 1991. Vol. 6, No. 3-4. P. 185–213.