ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ТИПА АМг10

Abstract

Traditional grades of aluminum alloys do not always meet the requirements of modern aerospace engineering. Al–Si foundry alloys possess insufficient mechanical strength characteristics and low plasticity due to their structural features (coarse brittle silicon inclusions and intermetallic phases). Therefore they cannot be exposed to pressure treatment. A technique for producing high-strength aluminum alloys, which consists in obtaining ring blanks by means of direct crystallization of melts with application of non-stationary centrifugal force fields and simultaneous introduction of modifiers, is proposed. The microstructure and plasticity of resulting tube-shaped blanks allow them to be exposed to sheeting for subsequent production of pipe workpieces with mechanical strength commensurate with mechanical strength of structural steel. The technique involves hydrothermal synthesis of nanostructured particles of aluminum oxide, which are overheated above the melt temperature prior to introduction into the molten aluminum alloy. This procedure enhances the processes of intercrystalline hardening with minimal fluctuations of internal stresses within the hardened material. The materials have tensile strength of up to 380 MPa (before modification by nanodispersed aluminum oxide it was 210 MPa). The microstructure has showed changes in the acicular dendrite component, which tends to become more dispersed and equiaxial. Eventually this leads to an increase in the mechanical strength by a factor of 1.25–1.32. Традиционные марки алюминиевых сплавов не всегда могут обеспечить выполнение требований современной ракетно-космической и авиационной техники. Литейные сплавы системы Al–Si из-за структурных особенностей – грубых хрупких включений кремния и интерметаллических фаз, имеют невысокий уровень прочностных свойств и низкую пластичность, не позволяющую проводить их обработку давлением. Предложена технология создания высокопрочных алюминиевых сплавов, заключающаяся в получении кольцевых заготовок методом направленной кристаллизации расплава при наложении нестационарных силовых полей центробежных сил и одновременном введении модификаторов. Полученные заготовки имеют микроструктуру и пластичность, позволяющую подвергать их раскатке, и форму трубных заготовок, механическая прочность которых соизмерима с конструкционной сталью. Технология включает в себя гидротермальный синтез наноструктурированных частиц оксида алюминия, которые перед введением в расплав алюминиевого сплава перегреваются выше температуры расплава, что повышает полноту протекания процессов интеркристаллического упрочнения при минимальных колебаниях по объему упрочненного материала внутренних напряжений. Материалы имеют предел прочности до 380 МПа (до модификации нанодисперсным оксидом алюминия – 210 МПа). В микроструктуре наблюдается изменение игольчатой дендритной составляющей, которая становится более дисперсной и равноосной, что и приводит к повышению механической прочности в 1,25–1,32 раза.