Экспериментальное исследование условий проявления низкотемпературной сверхпластичности, получение образцов алюминиевых сплавов методом РКУП и изучение их микроструктуры. Экспериментальное исследование термостабильности, свойств до и после сверхпластической деформации и механизмов пластической деформации алюминиевых сплавов после обработки, включающей РКУП (промежуточный, этап 2).

Объектом исследования являются экспериментальные образцы модельных сплавов систем Al-Zn и Al-Zn-Mg, а также промышленного сплава марки 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu, полученные термомеханической обработкой, включающей равноканальное угловое прессование (РКУП) и последующую холодную прокатку.Цель работы – установление влияния параметров структуры границ зерен высокопрочных ультрамелкозернистых алюминиевых сплавов на комбинацию механизмов, ответственных за проявление ими низкотемпературной сверхпластичности, и разработка технологических условий формовки в режиме низкотемпературной сверхпластичности (СП), обеспечивающих получение экспериментальных образцов высокопрочных изделий сложной формы для использования в перспективных конструкциях наземного и воздушного транспорта.В соответствии с Планом-графиком проведения исследований (выполнения проекта) на втором этапе выполнения проекта определены условия проявления низкотемпературной СП наноструктурных сплавов в условиях двухосного нагружения/растяжения. Сформированы наноструктурные состояния с заданными параметрами в объемных заготовках алюминиевых сплавах систем Al-Zn, Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu, используя интенсивную пластическую деформацию (ИПД) методом РКУП и последующую прокатку. Часть полученных образцов передана иностранному партнеру. Проведен анализ особенностей наноструктуры, сформированной в процессе использованной обработки с помощью передовых методов аналитической ПЭМ и СЭМ, а также рентгеноструктурного анализа. Определен температурный интервал термической стабильности наноструктурных состояний и изучен эффект искусственного старения. Проведено сопоставление полученных результатов исследования с ранее полученными данными. Определены характеристики прочности, пластичности и коэффициента скоростной чувствительности в результате испытаний на одноосное и двухосное растяжение, осуществленных в диапазоне температур термической стабильности наноструктурных сплавов, полученных с использованием метода РКУП и прокатки, в интервале скоростей деформации 10-1 до 10-6 c-1. Оптимизированы режимы термомеханической обработки, включающей ИПД, для формирования наноструктур, обеспечивающих достижение низкотемпературной СП в наноструктурных алюминиевых сплавах промышленных композиций при сохранении на высоком уровне значений их прочности после формообразующей операции. Полученные результаты систематизированы и представлены в виде промежуточного отчета.Результаты исследований позволяют сделать заключение, что:- в экспериментальных образцах модельного сплава системы Al-Zn-Mg и промышленного сплава системы Al-Zn-Mg-Cu удается сформировать УМЗ структуру с заданными наноразмерными параметрами (наноструктурные состояния), используя термомеханическую обработку, включающую равноканальное угловое прессование и холодную прокатку, выполненные по рациональному режиму;- в экспериментальных образцах модельного сплава системы Al-Zn-Mg и промышленном сплаве марки 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu удается сформировать наноструктурные состояния, обеспечивающие проявление эффекта сверхпластичности при пониженной температуре (150 °С) на уровне показателя, установленного Техническим заданием проекта (относительное удлинение не менее 300%);- в экспериментальных образцах промышленного сплава 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu после термомеханической обработки, включающей равноноканальное угловое прессование, возможно достижение прочности и пластичности на уровне, превышающем показатели, установленные в Техническом задании проекта (условный предел текучести не менее 500 МПа, предел прочности/временное сопротивление не менее 600 МПа, относительное удлинение до разрушения не менее 10%);- в экспериментальных образцах промышленного сплава 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu после термомеханической обработки, включающей равноканальное угловое прессование и холодную прокатку, возможно достижение прочности и пластичности на уровне показателей, установленных в Техническом задании проекта (условный предел текучести не менее 600 МПа, максимально достигнутое значение – до 640 МПа; предел прочности/временное сопротивление не менее 700 МПа, максимально достигнутое значение – 720 МПа; относительное удлинение до разрушения не менее 7%, максимально достигнутое значение – до 9,5%);- в экспериментальных наноструктурных образцах модельного сплава Al-Zn-Mg и промышленного сплава 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu возможно достижение высокого уровня технологической пластичности, обеспечивающего получение высокопрочного изделия сложной формы, реализуя деформацию при двухосном растяжении/нагружении в температурно-скоростных условиях низкотемпературной сверхпластичности (максимальное достигнутое значение относительного удлинения для модельного сплава системы Al-Zn-Mg – 342%, для промышленного сплава 7050 системы Al-Zn-Mg-Cu – 315%).Полученные результаты исследований представляют интерес для использования в технологических процессах сверхпластической формовки изделий сложной формы для автомобильной и аэрокосмической промышленности.