Отчет о научно-исследовательской работе по теме :«Обоснование состава и технологии получения сверхлегких коррозионностойких алюминиевых сплавов на основе системы Al-Mg-Ca» (заключительный)

Объектами исследования являются сплавы системы Al-Mg-Ca-Zn-Fe-Si-Mn для оценки совместного влияния магния, кальция и цинка, а также примесей на фазовый состав, структуру, литейные свойства, технологичность при прокатке. Впервые показано, что в системе Al-Mg-Ca-Zn при содержании магния и кальция не менее 6 и 2 % соответственно, в сплавах существует стабильная фаза Al2(Mg,Ca) наряду со стабильной Al4Ca с растворенным в последней цинком. Предложен вариант распределения фазовых областей в твердом состоянии в алюминиевом углу системы Al-Ca-Mg. При определении литейных свойств (горячеломкости) выявлено, что сплавы с содержанием кальция 2 % и 4 % при 6 % Mg не уступают промышленному сплаву АМг10ч, а при добавлении цинка могут даже его превосходить в условиях, близких к производственным. В результате исследования сплавов системы Al-Mg-Ca-Zn-Fe-Si-Mn был определен качественный и количественный фазовый состав исследуемых сплавов, и их критические температуры. Литая структура сплавов с железом имеет благоприятное строение, на фоне которой отсутствуют явные первичные кристаллы вторых фаз с размерами более 50 мкм. Размеры дендритных ячеек алюминия имеют размер от 20 до 30 мкм, а железосодержащие фазы включены в состав многофазной эвтектики. Присутствие кальция в этих фазах ниже ожидаемого, что говорит о малой доле тройного соединения Al10CaFe2 в составе сплавов. Другая часть исследования была посвящена выявлению и обоснованию состава, пригодного для деформационной обработки. На примере сплава Al–2,5 % Ca–2,5 % Mg–1 % Mn–0,4 % Fe–0,1 % Sc–0,2 % Zr продемонстрирована принципиальная возможность получения из литых (негомогенизированных слитков) слитков листового проката с свойствами термически упрочняемых сплавов типа АД35 и 1915 без использования закалки. Для дополнительного упрочнения и снижения прочностных свойств в процессе смягчающего отжига сплав дополнительно был легирован цирконием и скандием. Также в рамках теоретических исследований по улучшению прочностных свойств была опробована технология получения прутков, диаметром 14 мм, методом радиально-сдвиговой прокатки.