Способ подготовки структуры алюминиевых сплавов Советский патент 1991 года по МПК C22F1/57 C22K3/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных заводах для подготовки структуры с субмикронным размером эерен 0,5 мкм в заготовках, предназначенных для изготовления изделий в tрежимах 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 свойствЈlj

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

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

Известен способ формирования субмикронной структуры методами порошковой металлургии. Образцы получают компактированием мелкодисперсных порошков с последующим их спеканием Јlj

Недостатками указанного способа являются технологическая сложность получения порошков, их высокая стоимость и наличие пористости, снижающей физико-механические свойства.

В способе/37подготовки 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

О

ю

CJ

4

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 размера зерна.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность изготовления крупногабаритных изделий из материалов с субмикронным зерном и заключается в деформации алюминиевого сплава методом равнока- нального-углового (РКУ) прессования до накопления интенсивности деформации сдвига Г.10-20 с последующим рекристаллизационным отжигом при температуре Т 0,4-0,5 Тпл в течение 20-40 мин.

В качестве материала для подготовки структуры используют сплав AI + 4% Си + 0,5% Zr. Деформацию осуществляют при комнатной температуре в штампе для РКУ прессования. Количество циклов прессования определяется конечным 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 5°С от оптимальной температуры. Исследование микроструктуры осуществляют на электронном микроскопе JEM-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 приводит к образованию разориентированных областей размером около 0,1 мкм, а при последующем рекри- сталлизационном отжиге при гомологической температуре 0,4-0,5 ТПл 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 (AI-4% Cu-5%Zr) с размерами 14x14x200 подвергают 5-кратному РКУ прессованию при комнатной температуре Приращение интенсивности деформации

сдвига за один цикл РКУ-прессования дается выражением

ДГ 2ад V,

где V - угол между осями каналов.

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

AT 2ctg

Интенсивность деформации сдвига вычисляется по формуле

Г N -AT.

/

Таким образом после пяти циклов РКУ- прессования интенсивность деформации сдвига составляет .

Затем заготовку нагревают в печи сопротивления до 200°С, что составляет 0,5 Тпл, и ее выдерживают в течение 20 мин, после

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

фольгу для исследования структуры в электронном микроскопе.

Режимы обработок и полученные результаты приведены в табл.1.

Заготовку с субмикронным зерном используют для изготовления модельной детали типа стакан путем штамповки при 200°С (473К) на прессе типа РН-100 усилием 100т. Результаты штамповки приведены в табл.2.

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

Формула изобретения

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

ведут равноканально угловым прессованием до накопления интенсивности деформации сдвига, равной 10-20, а отжиг проводят

при температуре 0,4-0,5 Тпл в течение 20- 40 мин.

Т а

- « - « , - - ,..B Уяг 9|ГТ4 ГЧЫ ТИ|ГА

при температуре 0,4-0,5 Тпл в течение 20- 40 мин.

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 равно- канально-угловым прессованием до накопления интенсивности деформации сдвига, равной 10-20, с последующим ре- кристаллизационным отжигом при температуре 0,4-0,5 Тпл. в течение 20-40 мин, Способ позволяет изготавливать крупногабаритные изделия. 2 табл.

Al+4ZCu+0,5ZZr 10

10 10 10 10

йхйхгоо

Al+4ZCu+0,5ZZr 10

Zr

0,15 0,5 0,8 1,0 1,0

10

20 30 kO 60 25

40

Нет

0.15

0,35

0,5

0,8

0,2

Ke рекристаляи- зуется

He рекристалли- зуется

Таблица 2

45 45 35 20 100

Деталь получена

To же n

-n

Деталь не получилась