Исследование физической природы и разработка эффекта ультранизкотемпературной сверхпластичности алюминиевых сплавов для инновационных применений

Цель данного проекта – исследование физической природы низкотемпературной сверхпластичности алюминиевых сплавов и анализ инновационного потенциала этого явления. Объектом исследования в проекте являются экспериментальные образцы наноструктурных сплавов систем Al-Cu и Al-Zn с ультрамелким зерном, полученные деформационно-термической обработкой (ДТО) с использованием методов интенсивной пластической деформации (ИПД). В соответствии с Планом-графиком исследований и разработок при проведении исследований (выполнении проекта), на первом этапе выполнения проекта был проведен комплексный аналитический обзор современной научно-технической, методической литературы по данной проблеме, опубликованной за период 2010–2020 гг. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011–96 по определению технического уровня объектов хозяйственной деятельности и выявлению тенденций их развития. Осуществлен выбор материалов исследования – алюминиевых сплавов систем Al-Zn и Al-Cu, как модельных, так и промышленных, широко используемых в технике. Выполнен контроль химического состава материалов исследования и оценены их механические свойства после традиционной обработки. Предварительно обоснованы и выбраны режимы ДТО для получения наноструктуры в исследуемых сплавах, включающей ИПД методами кручения под высоким давлением (КВД) и равноканального углового прессования (РКУП). Разработаны «Программа и методики экспериментальных исследований», включающие получение экспериментальных образцов по различным режимам ДТО и проведение исследований механических свойств и сверхпластичности. В продолжение исследований, выполненных на первом этапе проекта, на втором этапе, в текущем году, внимание уделялось как модельным сплавам системы Al-Zn, так и промышленным сплавам систем Al-Zn и Al-Сu. На ультрамелкозернистом (УМЗ) сплаве Al-30%Zn было продолжено исследование механизмов низкотемпературной сверхпластичности, было также исследование влияние цинка на эволюцию микроструктуры при воздействии КВД. Также проанализирована проблема влияния структуры границ на поведение УМЗ алюминиевых сплавов в рамках классического соотношения Холла-Петча. На промышленном алюминиевом сплаве 2024 с УМЗ структурой установлены закономерности его сверхпластического поведения при относительно низких температурах и показано сохранение высокой прочности сплава после сверхпластической (СП) деформации. Также впервые получена УМЗ структура в сплаве 7075, используя обработку методом РКУП. Полученные результаты проведенных исследований имеют большой инновационный потенциал для разработки технологии сверхпластической формовки изделий словной формы с высокими прочностными свойствами, что будет продемонстрировано на третьем, завершающем этапе проекта.