Разработка технологии получения деформированных полуфабрикатов из алюмоматричных эвтектических композитов, упрочняемых наночастицами фазы L12 без использования закалки

По совокупности полученных ранее (в 2017-2018 гг.) результатов выбран сплав среднего состава, масс.%: Al2,5Ca4Zn2,5Mg0,4Fe0,2Zr0,1Sc, отличающийся сбалансированным содержанием эвтектической структуры и алюминиевой матрицы. Дальнейшие работы в 2019 г., предусмотренные Техническим заданием проекта, проводились именно для данного сплава. Для выбранного сплава, согласно требованиям технического задания, были изготовлены экспериментальные образцы деформированных полуфабрикатов, в том числе с использованием промышленного оборудования (станы радиально-винтовой прокатки). В результате проведенных работ предложены технологические режимы получения различных деформированных полуфабрикатов (листов и калиброванных прутков), включающие термомеханическую обработку при температурах 400-460 °С и степенях деформации не менее 75 %, а также смягчающий отжиг при 350-400 °С в течение 1 ч. для листового проката. В результате такой обработки достигнутый следующий уровень механических свойств (в том числе после высокотемпературного нагрева до 300 °С и выдержки 1 ч.): предел прочности (σв) ~300-330 МПа, предел текучести (σ0,2) ~240-270 МПа при относительном удлинении 5,4-10 % твердости по Виккерсу при 20 °С не менее 1000 МПа, что полностью удовлетворяют требованиям Технического задания. В результате комплексных работ в лабораторных условиях для деформированных полуфабрикатов из перспективного сплава, полученного в виде листового проката, проведены исследования по возможности аргонодуговой сварки. В качестве присадочного материала использовалась стандартная промышленная сварочная проволока СвАМг5, а также проволока собственного производства из свариваемого сплава, которая по качеству не уступала стандартной проволоке. В результате проведенных работ показано, что новый сплав не склонен к образованию горячих трещин при автоматической аргонодуговой сварке без присадочного материала и при ручной аргонодуговой сварке с использованием присадочного материала в виде проволоки собственного состава и стандартной сварочной проволоки из сплава СвАМг5. Структуры сварных соединений, полученных с использованием обоих типов присадочной проволоки показали превосходное качество, что выражается в практически полном отсутствии дефектов в микромасштабе. Достигнутые структурные и качественные параметры сварных соединений способствуют получению прочности, составляющей более 80% от показателя прочности исходных деформированных полуфабрикатов (листов), что достигается в первую очередь использованием присадки основного металла и стабилизирующим отжигом при температуре 350 оС. Показано, что без применения отжига сварные соединения, сваренные с использованием разных присадок, имеют сопоставимые механические свойства: σв = 238-247 МПа, σ0,2 = 149-169 МПа, δ = 2,7-3,1%. После отжига образцы, сваренные с присадкой собственного производства из основного металла имеют следующий уровень свойств σв = 271-275 МПа, σ0,2 = 175-198 МПа, δ = 3,3-4,0%. Таким образом, полученные результаты позволяют утверждать, что новый кальцийсодержащий сплав на основе матричной системы Al-Zn-Mg, легированный цирконием и скандием, имеет высокую технологичность при аргонодуговой сварке. При этом для получения качественных сварных соединений возможно использование не только стандартной проволоки промышленного производства, но и проволоки основного состава свариваемого сплава, что позволяет приблизить показатели прочности соединения к показателям основного металла. Результаты испытаний склонности нового сплава к межкристаллитной коррозии показали, что он обладает существенно более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с высокопрочными марочными деформируемыми сплавами типа В95 и Д16. Испытания на одноосное растяжение показали, что выдержка в коррозионно-активных средах мало влияет на характеристики прочности деформированных полуфабрикатов, в частности, полученных при РСП. Однако наблюдается некоторое снижение показателя пластичности, которое, однако, существенно выше по сравнению с требованием Технического задания. В ходе выполнения проекта также разработана требуемая для внедрения результатов Проекта в промышленное производство базовая нормативно-техническая документация. Разработан регламент на изготовление экспериментальных партий образцов в виде слитков из перспективных алюминиево-кальциевых сплавов на промышленном оборудовании, разработан Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов из алюминиево-кальциевых сплавов в виде деформированных полуфабрикатов. Разработан проект Технических условий на коррозионностойкий алюмоматричный композиционный сплав, предназначенный для получения деформированных полуфабрикатов. Разработан проект лабораторной технологической инструкции на процесс получения наноструктурных коррозионностойких алюмоматричных композиционных сплавов в виде листов и калиброванных прутков, полученных с использованием литейных технологий и методов обработки давлением.