RU2478136C2 - Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions) - Google Patents

Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2478136C2
RU2478136C2 RU2011129486/02A RU2011129486A RU2478136C2 RU 2478136 C2 RU2478136 C2 RU 2478136C2 RU 2011129486/02 A RU2011129486/02 A RU 2011129486/02A RU 2011129486 A RU2011129486 A RU 2011129486A RU 2478136 C2 RU2478136 C2 RU 2478136C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plastic deformation
grains
temperature
carried out
hours
Prior art date
Application number
RU2011129486/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011129486A (en
Inventor
Руслан Зуфарович Валиев
Максим Юрьевич Мурашкин
Елена Владимировна Бобрук
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2011129486/02A priority Critical patent/RU2478136C2/en
Priority to PCT/RU2012/000005 priority patent/WO2013012352A1/en
Publication of RU2011129486A publication Critical patent/RU2011129486A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2478136C2 publication Critical patent/RU2478136C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: Al-Mg-Si- system aluminium alloys incorporates two types of ultra fine-grained structures with grain size not exceeding 400 nm and 400 nm-1000 nm produced by water quenching at 520-565°C, intensive plastic forming with total true accumulated strain e≥8 and forming temperature not exceeding 200°C, in compliance with first version, and e≥4 and forming temperature not exceeding 300°C in compliance with second version whereby artificial ageing is performed. Produced alloys feature structure containing, at least, 60% of grains with great-angle boundaries off-oriented relative to adjacent grains by 10 degrees and greater, and aluminium matrix depleted of main alloying elements Mg and Si. Besides it comprises nano-sized precipitations of hardening phase Mg2Si of modification (β) uniformly distributed in grain volume or those of modification (β) located at grain boundary area, and those of needle-shape modifications (β", β') located at grain center.
EFFECT: higher strength and electric conductivity.
14 cl, 2 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области УМЗ алюминиевых сплавов, обладающих повышенной механической прочностью и электропроводностью, предназначенных для изготовления заготовок электротехнического назначения, например катанки круглого и квадратного сечения, проволоки, провода для воздушных линий электропередачи, токопроводящих шин и профилей, а также к способу обработки указанных сплавов.The invention relates to the field of UFG aluminum alloys with increased mechanical strength and electrical conductivity, intended for the manufacture of billets for electrical purposes, such as wire rods of round and square cross-section, wire, wire for overhead power lines, conductive tires and profiles, as well as to a method for processing these alloys.

Известно, что в электротехнике использование технически чистого алюминия, обладающего наибольшей электропроводностью среди алюминиевых материалов, ограничено из-за его низкой прочности [Пешков И.Б. Состояние и перспективы применения алюминия в кабельной промышленности // Кабели и провода (2009) №1. 314. С.7-9.]. Повышение прочностных характеристик алюминия достигается за счет введения определенных легирующих добавок, таких, например, как магний (Mg) и кремний (Si), т.е. создания сплавов системы Al-Mg-Si. Из-за хорошей технологичности и высокой коррозионной стойкости сплавы Al-Mg-Si широко используют в качестве материалов для электротехнических изделий [Алюминий и сплавы алюминия в электротехнических изделиях / Л.А.Воронцова, В.В.Маслов, И.Б.Пешков Изд. «Энергия», Москва, 1971 - 224 с.; М.Б.Альтман, Ю.П.Арбузов, Б.И.Бабичев и др. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия, 1972 - 408 с]. Проведенные исследования оптимального содержания Mg и Si, с целью повышения механических свойств, а также минимального снижения электрической проводимости, показали, что наилучшее сочетание механических и электрических характеристик демонстрируют сплавы, имеющие отношение Mg и Si, соответствующее Mg2Si. Было установлено, что Mg и Si, находящиеся в алюминии, образуют упрочняющую фазу Mg2Si, и растворимость этого соединения с повышением температуры позволяет применять к таким сплавам термическую и термомеханическую обработку.It is known that in electrical engineering the use of technically pure aluminum, which has the highest electrical conductivity among aluminum materials, is limited due to its low strength [IB Peshkov. Status and prospects of the use of aluminum in the cable industry // Cables and wires (2009) No. 1. 314. C.7-9.]. An increase in the strength characteristics of aluminum is achieved by introducing certain alloying additives, such as, for example, magnesium (Mg) and silicon (Si), i.e. creating alloys of the Al-Mg-Si system. Because of good processability and high corrosion resistance, Al-Mg-Si alloys are widely used as materials for electrical products [Aluminum and aluminum alloys in electrical products / L.A. Vorontsova, V.V. Maslov, I. B. Peshkov Publishing House . "Energy", Moscow, 1971 - 224 p .; M.B. Altman, Yu.P. Arbuzov, B. I. Babichev and others. Aluminum alloys. The use of aluminum alloys. Reference guide. M.: Metallurgy, 1972 - 408 s]. Studies of the optimal content of Mg and Si, with the aim of improving the mechanical properties, as well as minimizing the electrical conductivity, showed that the best combination of mechanical and electrical characteristics is demonstrated by alloys having a Mg and Si ratio corresponding to Mg 2 Si. It was found that Mg and Si in aluminum form the hardening phase of Mg 2 Si, and the solubility of this compound with increasing temperature allows thermal and thermomechanical treatment to be applied to such alloys.

Известно несколько способов обработки алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si, позволяющих повысить их механическую прочность и электрическую проводимость за счет формирования специальных структур. Например, в работе [Л.А.Воронцова, В.В.Маслов, И.Б.Пешков Алюминий и алюминиевые сплавы в электротехнических изделиях. «Энергия» 1971 - 224 с.] описан способ термической обработки (ТО) заготовок алюминиевых сплавов Al-Mg-Si, включающий последовательно: закалку от 520…550°С в воду и искусственное старение при 150…160°С в течение 12…10 часов.Several methods are known for processing aluminum alloys of the Al-Mg-Si system, which make it possible to increase their mechanical strength and electrical conductivity by forming special structures. For example, in the work of [L.A. Vorontsova, V.V. Maslov, I. B. Peshkov, Aluminum and aluminum alloys in electrical products. "Energy" 1971 - 224 pp.] Describes a method of heat treatment (TH) of billets of aluminum alloys Al-Mg-Si, which includes: hardening from 520 ... 550 ° C into water and artificial aging at 150 ... 160 ° C for 12 ... 10 hours.

В изобретении [US 3770151 148/11.5, МПК C22f 1/04, опубл. 6 ноября 1973 г.] описан способ термомеханической обработки (ТМО) алюминиевого сплава Al-Mg-Si, включающий последовательно закалку от температуры 621°С в воду и холодную прокатку до степени деформации 99.6%.In the invention [US 3770151 148 / 11.5, IPC C22f 1/04, publ. November 6, 1973] a method is described for thermomechanical processing (TMT) of an aluminum alloy Al-Mg-Si, which includes successively quenching from a temperature of 621 ° C into water and cold rolling to a degree of deformation of 99.6%.

Известен способ ТМО заготовок из алюминиевых сплавов Al-Mg-Si [М.Б.Альтман, Ю.П.Арбузов, Б.И.Бабичев и др. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия, 1972 - 408 с.], включающий последовательно закалку от 525…565°С в воду, волочение в процессе естественного старения со степенью деформации более 85%, искусственное старение при температуре 140…180°С в течение 2…12 часов. Данный способ, как наиболее близкий, выбран в качестве прототипа для заявленного технического решения.There is a method of TMT blanks from aluminum alloys Al-Mg-Si [M.B. Altman, Yu.P. Arbuzov, B. I. Babichev and other Aluminum alloys. The use of aluminum alloys. Reference guide. M .: Metallurgy, 1972 - 408 pp.], Including successively quenching from 525 ... 565 ° C into water, drawing during natural aging with a degree of deformation of more than 85%, artificial aging at a temperature of 140 ... 180 ° C for 2 ... 12 hours. This method, as the closest, is selected as a prototype for the claimed technical solution.

После реализации указанного способа ТМО структура сплавов характеризуется крупными вытянутыми, преимущественно, нерекристаллизованными зернами, с поперечным размером более 50 мкм. Зерна содержат развитую ячеистую дислокационную структуру и наноразмерные выделения в виде игл упрочняющих частиц Mg2Si метастабильной модификации β" и β'. При этом содержание Mg и Si в алюминиевой матрице составляет не менее 0.2 и 0.3 ат.% соответственно.After the implementation of this TMT method, the structure of the alloys is characterized by large elongated, mainly unrecrystallized grains, with a transverse size of more than 50 microns. The grains contain a developed cellular dislocation structure and nano-sized precipitates in the form of needles of reinforcing particles of Mg 2 Si metastable modification β "and β '. Moreover, the content of Mg and Si in the aluminum matrix is at least 0.2 and 0.3 at.%, Respectively.

Недостатком структуры алюминиевых сплавов, сформированной известным способом ТМО, является то, что она содержит преимущественно малоугловые дислокационные границы и в ней присутствуют наноразмерные частицы Mg2Si фазы только метастабильной модификации. Такое структурное состояние и способ его получения не обеспечивают достаточной прочности и не позволяют достигнуть в алюминиевых сплавах электропроводности, близкой к электропроводности технически чистого алюминия. Например, если проволока из электротехнического алюминия марки АЕ (99.5 Al) демонстрирует уровень временного сопротивления (σВ) 100…150 МПа с удельным электросопротивлением (ρ) 0.0283 Ом*мм2/м (около 61% IACS), то проволока, выполненная из сплава Al-Mg-Si марки ABE, полученная известным способом ТМО, имеет σB 280…300 МПа, при котором значение ρ составляет всего лишь 0.0325…0.0335 Ом*мм2/м (53…51.5% IACS) [ГОСТ 839-80. Провода, не изолированные для воздушных линий электропередачи; М.Б.Альтман, Ю.П.Арбузов, Б.И.Бабичев и др. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. М.: Металлургия, 1972 - 408 с.].The disadvantage of the structure of aluminum alloys formed by the known TMT method is that it contains mainly small-angle dislocation boundaries and it contains nanosized particles of Mg 2 Si phases of only metastable modification. Such a structural state and the method for its preparation do not provide sufficient strength and do not allow electrical conductivity in aluminum alloys to be close to that of technically pure aluminum. For example, if a wire made of electrotechnical aluminum of the AE grade (99.5 Al) demonstrates a level of temporary resistance (σ B ) of 100 ... 150 MPa with a specific electrical resistance (ρ) of 0.0283 Ohm * mm 2 / m (about 61% IACS), then the wire made of ABE grade Al-Mg-Si alloy obtained by the known TMT method has σ B 280 ... 300 MPa, at which ρ is only 0.0325 ... 0.0335 Ohm * mm 2 / m (53 ... 51.5% IACS) [GOST 839-80 . Wires not insulated for overhead power lines; M.B. Altman, Yu.P. Arbuzov, B. I. Babichev and others. Aluminum alloys. The use of aluminum alloys. Reference guide. M.: Metallurgy, 1972 - 408 p.].

Техническим результатом изобретения является повышение механической прочности и электропроводности алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si за счет создания в них ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры, полученной предложенными способами обработки.The technical result of the invention is to increase the mechanical strength and electrical conductivity of aluminum alloys of the Al-Mg-Si system by creating an ultrafine-grained (UFG) structure in them obtained by the proposed processing methods.

Указанный технический результат достигается алюминиевым сплавом системы Al-Mg-Si, характеризующимся структурой, имеющей средний размер зерна не более 400 нм, при этом не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10 град и более, и состоящей из алюминиевой матрицы, содержащей магний и кремний не выше 0.06 и 0.09 ат.% соответственно, и выделений частиц Mg2Si упрочняющей фазы стабильной модификации (β) глобулярной формы, равномерно распределенных в объеме зерен.The specified technical result is achieved by an aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, characterized by a structure having an average grain size of not more than 400 nm, with at least 60% of the grains having high-angle boundaries misoriented from neighboring grains by angles of 10 degrees or more, and consisting of aluminum matrix containing magnesium and silicon no higher than 0.06 and 0.09 at.%, respectively, and precipitates of Mg 2 Si particles of the hardening phase of a stable modification (β) of globular shape uniformly distributed in the grain volume.

Указанный технический результат достигается также алюминиевым сплавом системы Al-Mg-Si, характеризующимся структурой, имеющей средний размер зерна в диапазоне от 400 до 1000 нм, при этом не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10 град и более, состоящей из алюминиевой матрицы, содержащей магний и кремний не выше 0.08 и 0.10 ат.%, соответственно и выделений частиц Mg2Si упрочняющей фазы стабильной модификации (β) глобулярной формы, расположенных в приграничной области зерен, и метастабильной модификации β", β' в форме иглы, расположенных в центральной области зерен.The indicated technical result is also achieved by an aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, characterized by a structure having an average grain size in the range from 400 to 1000 nm, while at least 60% of the grains have high-angle boundaries, misoriented from neighboring grains by angles of 10 degrees or more consisting of an aluminum matrix containing magnesium and silicon no higher than 0.08 and 0.10 at.%, respectively, and precipitates of Mg 2 Si particles of the hardening phase of a stable modification (β) of globular shape located in the boundary region of grains, and metastable modifications β ", β 'in the form of a needle located in the Central region of the grains.

Технический результат достигается также способом получения УМЗ алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, включающим закалку от 520…565°С в воду и пластическую деформацию, в котором в отличие от прототипа пластическую деформацию осуществляют с истинной накопленной деформацией е ≥ 8 методом интенсивной пластической деформации (ИПД) при температуре не выше 200°С с получением структуры со средним размером зерна не более 400 нм.The technical result is also achieved by the method of obtaining UFG aluminum alloy system Al-Mg-Si, including quenching from 520 ... 565 ° C in water and plastic deformation, in which, unlike the prototype, plastic deformation is carried out with a true cumulative deformation e ≥ 8 by the method of intensive plastic deformation (SPD) at a temperature not exceeding 200 ° C to obtain a structure with an average grain size of not more than 400 nm.

Согласно изобретению ИПД осуществляют кручением (ИПДК), равноканальным угловым прессованием (РКУП), равноканальным угловым прессованием в параллельных каналах (РКУП-ПК) и равноканальным угловым прессованием по схеме Конформ (РКУП-К).According to the invention, the SPD is carried out by torsion (IPDK), equal channel angular pressing (ECAP), equal channel angular pressing in parallel channels (ECAP-PC) and equal channel angular pressing according to the Conform scheme (ECAP-K).

Согласно изобретению после ИПД осуществляют волочение.According to the invention, after the IPD, drawing is carried out.

Согласно изобретению после ИПД осуществляют прокатку.According to the invention, after SPD rolling is carried out.

Согласно изобретению после волочения или прокатки осуществляют искусственное старение при температуре 100…180°С в течение 0.5…24 часов.According to the invention, after drawing or rolling, artificial aging is carried out at a temperature of 100 ... 180 ° C for 0.5 ... 24 hours.

Технический результат достигается также способом получения УМЗ алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, включающим закалку от 520…565°С в воду, пластическую деформацию и искусственное старение, в котором в отличие от прототипа пластическую деформацию осуществляют с истинной накопленной деформацией е ≥ 4 методом интенсивной пластической деформации при температуре не выше 300°С и искусственное старение при температуре 100…180°С с временем выдержки 0.5…24 ч с получением структуры со средним размером зерна 400…1000 нм.The technical result is also achieved by the method of obtaining UFG aluminum alloy system Al-Mg-Si, including quenching from 520 ... 565 ° C in water, plastic deformation and artificial aging, in which, unlike the prototype, plastic deformation is carried out with the true accumulated deformation e ≥ 4 method severe plastic deformation at a temperature not exceeding 300 ° C and artificial aging at a temperature of 100 ... 180 ° C with a holding time of 0.5 ... 24 hours to obtain a structure with an average grain size of 400 ... 1000 nm.

Согласно изобретению интенсивную пластическую деформацию осуществляют кручением, или равноканальным угловым прессованием, или равноканальным угловым прессованием в параллельных каналах, или равноканальным угловым прессованием по схеме Конформ.According to the invention, intense plastic deformation is carried out by torsion, or equal channel angular pressing, or equal channel angular pressing in parallel channels, or equal channel angular pressing according to the Conform scheme.

Согласно изобретению после интенсивной пластической деформации осуществляют волочение.According to the invention, after intensive plastic deformation, drawing is carried out.

Согласно изобретению после интенсивной пластической деформации осуществляют прокатку.According to the invention, after intensive plastic deformation, rolling is carried out.

Согласно изобретению после волочения осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100…180°С с временем выдержки 0.5…12 часов.According to the invention, after drawing, the workpiece is artificially aged at a temperature of 100 ... 180 ° C with a holding time of 0.5 ... 12 hours.

Согласно изобретению после прокатки осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100…180°С с временем выдержки 0.5…12 часов.According to the invention, after rolling, the workpiece is artificially aged at a temperature of 100 ... 180 ° C with a holding time of 0.5 ... 12 hours.

Предлагаемые УМЗ структуры и способы их получения обеспечивают более высокий уровень механической прочности и электропроводности алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si, используемых в электротехнических изделиях.The proposed UMP structures and methods for their preparation provide a higher level of mechanical strength and electrical conductivity of aluminum alloys of the Al-Mg-Si system used in electrical products.

Указанный технический результат достигается благодаря следующему.The specified technical result is achieved due to the following.

Известно, что формирование УМЗ структуры, содержащей преимущественно большеугловые границы, позволяет достичь необычно высокой прочности в металлических материалах [Р.З.Валиев, И.В.Александров. Объемные наноструктурные металлические материалы. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007 - 308 с.]. Также известно, что для формирования УМЗ структуры используют такую обработку, как ИПДК, РКУП, РКУП-ПК и РКУП-К. При этом истинная накопленная деформация должна достигать величины е ≥ 4. Одновременно с формированием УМЗ структуры в ходе ИПД в сплавах системы Al-Mg-Si происходит значительное снижение концентрации легирующих элементов в алюминиевой матрице за счет развития деформационного динамического старения (ДДС), которое сопровождается выделением наноразмерных частиц упрочняющих фаз. Процесс обеднения алюминиевой матрицы основными легирующими элементами в процессе ИПД проходит гораздо интенсивнее, чем при реализации традиционных способов ТО и ТМО [Y.Estrin, M. Murashkin and R.Z.Valiev Ultra-fine aluminium alloys: processes, structural features and properties pp.468-503 in Fundamentals of aluminium metallurgy. Production, processing and applications. Ed. by Roger Lumley, Woodhead Publishing limited, 2011, p.843].It is known that the formation of an UFG structure containing mainly high-angle boundaries allows one to achieve unusually high strength in metallic materials [R.Z. Valiev, I.V. Aleksandrov. Volumetric nanostructured metallic materials. - M.: IKC "Akademkniga", 2007 - 308 p.]. It is also known that for the formation of UMP structures use such treatment as IPDK, ECAP, ECAP-PK and ECAP-K. In this case, the true accumulated deformation should reach a value of e ≥ 4. Simultaneously with the formation of the UFG structure during SPD in alloys of the Al-Mg-Si system, a significant decrease in the concentration of alloying elements in the aluminum matrix occurs due to the development of deformation dynamic aging (DDS), which is accompanied by the release of nanoscale particles of hardening phases. The process of depletion of the aluminum matrix by the main alloying elements in the IPD process is much more intensive than in the implementation of traditional TO and TMT methods [Y. Estrin, M. Murashkin and RZValiev Ultra-fine aluminum alloys: processes, structural features and properties pp.468-503 in Fundamentals of aluminum metallurgy. Production, processing and applications. Ed. by Roger Lumley, Woodhead Publishing limited, 2011, p.843].

Известно, что повышение прочности алюминиевых сплавов, подвергнутых ИПД, обусловлено, во-первых, малым средним размером зерна (≤1000 нм) и преимущественно большеугловыми границами зерен, что обеспечивает увеличение напряжения течения при пластической деформации, согласно соотношению Холла-Петча [Hall Е.О. // Proc. Phys. Soc. London. 1951. V.64 В.381. Р.747-753; Petch N.J. // J. Iron Steel Inst. 1953. V.174.1. P.25-28; Р.З.Валиев, И.В.Александров. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. - M.: Академкнига, 2007 - 398 с.]. Во-вторых, регламентированное выделение в УМЗ структуре упрочняющих наноразмерных частиц фаз стабильной (β) и в особенности метастабильной модификации (β", β') также обеспечивает эффект упрочнения от реализации механизма дисперсионного твердения [Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. - M.: Металлургия, 1979 - 208 с.].It is known that the increase in the strength of aluminum alloys subjected to SPD is due, firstly, to a small average grain size (≤1000 nm) and predominantly higher-angle grain boundaries, which ensures an increase in flow stress during plastic deformation, according to the Hall-Petch relation [Hall E. ABOUT. // Proc. Phys. Soc. London 1951. V.64 B.381. P.747-753; Petch N.J. // J. Iron Steel Inst. 1953. V.174.1. P.25-28; R.Z. Valiev, I.V. Aleksandrov. Bulk nanostructured metallic materials: production, structure and properties. - M .: Academic book, 2007 - 398 p.]. Secondly, the regulated release in the UFG structure of the hardening nanoscale particles of phases stable (β) and in particular metastable modification (β ", β ') also provides the hardening effect from the implementation of the dispersion hardening mechanism [IN Fridlyander Aluminum deformable structural alloys. - M .: Metallurgy, 1979 - 208 p.].

Одновременно с упрочнением регламентированное выделение наноразмерных частиц приводит к обеднению УМЗ алюминиевой матрицы основными легирующими элементами (Mg и Si), что обеспечивает повышение электрической проводимости сплавов, поскольку именно легирующие элементы ответственны за рассеяние электронов [Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. - M.: Металлургия, 1973 - 311 с.; Алюминий и сплавы алюминия в электротехнических изделиях / Л.А.Воронцова, В.В.Маслов, И.Б.Пешков Изд. «Энергия», Москва 1971 - 224 с.].Simultaneously with hardening, the regulated release of nanosized particles leads to the depletion of the UFG of the aluminum matrix by the main alloying elements (Mg and Si), which ensures an increase in the electrical conductivity of the alloys, since it is the alloying elements that are responsible for electron scattering [B. Livshits, BC Kraposhin, Y. Lipetskiy. L. Physical properties of metals and alloys. - M .: Metallurgy, 1973 - 311 p .; Aluminum and aluminum alloys in electrical products / L.A. Vorontsova, V.V. Maslov, I.B. Peshkov Izd. "Energy", Moscow 1971 - 224 p.].

В целом, формирование описанных выше УМЗ структур в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si в предложенной совокупности признаков изобретения приводит к одновременному повышению их механической прочности и электрической проводимости.In General, the formation of the above UFG structures in aluminum alloys of the Al-Mg-Si system in the proposed combination of features of the invention leads to a simultaneous increase in their mechanical strength and electrical conductivity.

Структурные изменения алюминиевых сплавов реализуются предложенными способами обработки при соблюдении указанных условий их осуществления.Structural changes in aluminum alloys are implemented by the proposed processing methods, subject to the specified conditions for their implementation.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 представлена УМЗ структура с размером зерна менее 400 нм (а - электронно-микроскопическая фотография структуры, б - схематическое изображение структуры); на фиг.2 - УМЗ структура с размером зерна более 400 нм (а - электронно-микроскопическая фотография общего вида структуры, б - электронно-микроскопическая фотография зерна, в - электронно-микроскопическая фотография фрагмента центральной области зерна, г - схематическое изображение структуры).The invention is illustrated by illustrations, where figure 1 shows the UFG structure with a grain size of less than 400 nm (a - electron microscopic photograph of the structure, b - schematic representation of the structure); figure 2 - UFG structure with a grain size of more than 400 nm (a - electron microscopic photograph of a General view of the structure, b - electron microscopic photograph of the grain, c - electron microscopic photograph of a fragment of the Central region of the grain, d - schematic image of the structure).

На фиг.1a видно, что структура состоит из зерен (1) с размером менее 400 нм и содержит наноразмерные выделения частиц упрочняющей фазы Mg2Si (2) стабильной модификации (β), имеющие глобулярную форму, и равномерно распределенные в объеме зерен.Figure 1a shows that the structure consists of grains (1) with a size of less than 400 nm and contains nanoscale precipitates of particles of the reinforcing phase Mg 2 Si (2) of stable modification (β) having a globular shape and uniformly distributed in the volume of grains.

На фиг.2а видно, что структура состоит из зерен (3) с размерами более 400 нм, причем на фиг.2б видно, что в приграничной области зерна расположены выделения частиц упрочняющей фазы Mg2Si (2) стабильной модификации (β), имеющие глобулярную форму. Также видно, что внутри зерна (фиг.2б) расположена область (4), представленная в увеличенном виде на фиг.2в, содержащая наноразмерные выделения частиц упрочняющей фазы метастабильной модификации (β', β") в форме иглы (5).On figa shows that the structure consists of grains (3) with sizes greater than 400 nm, and fig.2b shows that in the boundary region of the grain there are precipitates of particles of the strengthening phase Mg 2 Si (2) stable modification (β) having globular shape. It is also seen that inside the grain (Fig.2b) is located the region (4), shown in enlarged view in Fig.2c, containing nanoscale precipitates of particles of the hardening phase of metastable modification (β ', β ") in the form of a needle (5).

Изобретение реализуют следующим образом.The invention is implemented as follows.

Для формирования УМЗ структуры со средним размером зерна не более 400 нм используют исходную заготовку сплава Al-Mg-Si стандартного химического состава. На первом этапе заготовку подвергают термической обработке - закалке, включающей нагрев заготовки до температуры 520…565°С, выдержку при данных температурных условиях продолжительностью до 2 часов и последующее охлаждение в воде комнатной температуры.To form an UFG structure with an average grain size of not more than 400 nm, an initial billet of an Al-Mg-Si alloy with a standard chemical composition is used. At the first stage, the billet is subjected to heat treatment — quenching, which includes heating the billet to a temperature of 520 ... 565 ° C, holding it under given temperature conditions for up to 2 hours, and subsequent cooling in room temperature water.

На втором этапе закаленную заготовку подвергают обработке ИПД при температуре не выше 200°С с истинной накопленной деформацией е ≥ 8. Данную обработку можно осуществлять ИПДК или РКУП, или РКУП-ПК, или РКУП-К. На данном этапе происходит измельчение микроструктуры в объеме заготовки без изменения ее размеров. Вследствие эволюции структуры в процессе ИПД при заданных режимах в алюминиевых сплавах формируется УМЗ структура со средним размером зерна не более 400 нм. Не менее чем 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10 град и более. Одновременно с формированием УМЗ структуры в процессе ИПД в алюминиевой матрице происходит ДДС, в результате чего в ней образуются наноразмерные выделения частиц упрочняющей β фазы (Mg2Si) стабильной модификации, имеющих глобулярную форму, равномерно расположенные в объеме зерен. Выделение частиц β фазы приводит к значительному обеднению алюминиевой матрицы основными легирующими компонентами (Mg и Si), что обеспечивает повышение электропроводности материала.At the second stage, the hardened billet is subjected to SPD processing at a temperature not exceeding 200 ° С with a true accumulated deformation of e ≥ 8. This treatment can be carried out with SPDK or ECAP, or ECAP-PK, or ECAP-K. At this stage, the microstructure is crushed in the bulk of the workpiece without changing its size. Due to the evolution of the structure during the SPD process under specified conditions, an UFG structure with an average grain size of not more than 400 nm is formed in aluminum alloys. At least 60% of the grains have large-angle boundaries misoriented relative to neighboring grains by angles of 10 degrees or more. Simultaneously with the formation of the UFG structure during SPD, DDS occurs in the aluminum matrix, as a result of which nanodimensional precipitates of particles of the hardening β phase (Mg 2 Si) of stable modification are formed in it, having a globular shape uniformly located in the grain volume. The selection of particles of the β phase leads to a significant depletion of the aluminum matrix by the main alloying components (Mg and Si), which ensures an increase in the electrical conductivity of the material.

Для формирования УМЗ структуры с размером зерна в диапазоне от 400 до 1000 нм используют исходную заготовку сплава системы Al-Mg-Si стандартного химического состава. На первом этапе заготовку подвергают термической обработке - закалке, включающей нагрев заготовки до температуре 520…565°С, выдержку при данных температурных условиях продолжительностью до 2 часов и последующее охлаждение в воде комнатной температуры.To form an UFG structure with a grain size in the range from 400 to 1000 nm, an initial billet of an alloy of the Al-Mg-Si system with a standard chemical composition is used. At the first stage, the billet is subjected to heat treatment - hardening, including heating the billet to a temperature of 520 ... 565 ° C, holding it under given temperature conditions for up to 2 hours and then cooling it in water at room temperature.

На втором этапе закаленную заготовку подвергают обработке ИПД при температуре не выше 300°С с истинной накопленной деформацией е ≥ 4. Данную обработку можно осуществлять методом ИПДК или РКУП, или РКУП-ПК, или РКУП-К. После обработки ИПД с истинной накопленной деформацией е=1 в заготовке сплава исходная структура трансформируется в субзеренную, имеющую четко выраженную ориентацию относительно плоскости сдвига. Поперечный размер сформированных субзерен составляет 600 нм, а продольный 1200 нм соответственно. Полученное структурное состояние характеризуется высокой плотностью решеточных дислокации.At the second stage, the hardened billet is subjected to SPD processing at a temperature not exceeding 300 ° С with a true accumulated deformation of e ≥ 4. This treatment can be carried out by the IPDK method or ECAP, or ECAP-PK, or ECAP-K. After processing the SPD with the true accumulated strain e = 1 in the alloy billet, the initial structure is transformed into a subgrain, which has a clearly defined orientation relative to the shear plane. The transverse size of the formed subgrains is 600 nm, and the longitudinal size is 1200 nm, respectively. The resulting structural state is characterized by a high density of lattice dislocations.

В результате обработки ИПД с истинной накопленной деформацией е=2-3 в субзернах происходит развитие фрагментации за счет образования в них поперечных субграниц. Наряду с фрагментацией в сплаве формируются отдельные участки (объемная доля которых в структуре составляет ~ 30%) равноосных зерен со средним размером 500 нм. Достижение в ходе ИПД е ≥ 4 приводит к формированию в заготовке сплава однородной УМЗ структуры с размером зерна в диапазоне от 400 до 1000 нм.As a result of processing the SPD with the true accumulated deformation e = 2-3 in the subgrains, fragmentation develops due to the formation of transverse subboundaries in them. Along with fragmentation, separate sections are formed in the alloy (the volume fraction of which in the structure is ~ 30%) of equiaxed grains with an average size of 500 nm. The achievement of e ≥ 4 during SPD leads to the formation of a homogeneous UFG structure in the alloy billet with a grain size in the range from 400 to 1000 nm.

Таким образом, в результате эволюции структуры в процессе ИПД в алюминиевом сплаве формируется УМЗ структура с размером зерна в диапазоне 400…1000 нм, из них более 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10 град и более. Одновременно с формированием УМЗ структуры в процессе ИПД по предложенному способу в алюминиевой матрице проходит ДДС, в результате чего образуются наноразмерные выделения частиц упрочняющей фазы (Mg2Si) стабильной модификации (β) глобулярной формы. После завершения ИПД образовавшиеся частицы β фазы преимущественно расположены в областях, прилегающих к границам зерен.Thus, as a result of the evolution of the structure during the SPD process, an UFG structure is formed in an aluminum alloy with a grain size in the range 400 ... 1000 nm, of which more than 60% of the grains have high-angle boundaries misoriented from neighboring grains by angles of 10 degrees or more. Simultaneously with the formation of the UFG structure during the SPD according to the proposed method, DDS passes in the aluminum matrix, as a result of which nanodimensional precipitates of particles of the strengthening phase (Mg 2 Si) of a stable modification (β) of a globular shape are formed. After completion of the SPD, the formed β phase particles are predominantly located in regions adjacent to the grain boundaries.

На третьем этапе УМЗ заготовку подвергают искусственному старению при температуре 100…180°С с временем выдержки 0.5…24 часов. Искусственное старение по указанному режиму приводит к дальнейшей эволюции структуры, полученной после ИПД, заключающейся в формировании в центральной области зерен наноразмерных выделений частиц упрочняющих фаз Mg2Si метастабильной модификации (β', β"), имеющих форму иглы, что обеспечивает дополнительное повышение прочности материала.At the third stage, the UFG billet is subjected to artificial aging at a temperature of 100 ... 180 ° C with a holding time of 0.5 ... 24 hours. Artificial aging according to the indicated mode leads to further evolution of the structure obtained after SPD, which consists in the formation of a metastable modification (β ', β ") having the shape of a needle in the central region of grains of particles of strengthening phases of Mg 2 Si phases that provide an additional increase in material strength .

Обеднение алюминиевой матрицы основными легирующими элементами (Mg и Si) на втором этапе обработки - в процессе ДДС, и на третьем этапе обработки - в ходе искусственного старения, обеспечивает повышение электропроводности материала.The depletion of the aluminum matrix by the main alloying elements (Mg and Si) at the second stage of processing — during the DDS, and at the third stage of processing — during artificial aging, ensures an increase in the electrical conductivity of the material.

Для получения УМЗ заготовок в виде катанки, проволоки или профиля после ИПД осуществляют дополнительную пластическую деформацию волочением или прокаткой.To obtain UFG billets in the form of wire rod, wire or profile after SPD, additional plastic deformation is carried out by drawing or rolling.

Примеры конкретной реализации изобретенияExamples of specific implementation of the invention

Пример №1Example No. 1

В качестве исходной заготовки использовали горячепрессованный пруток сплава 6060 системы Al-Mg-Si, стандартного химического состава диаметром 20 мм. Из данного прутка механической обработкой изготавливали заготовку в виде диска диаметром 20 мм и толщиной 1.5 мм. Данную заготовку подвергали термической обработке - закалке, включающей нагрев до температуры 540°С, выдержку при заданной температуре 1 час и последующее охлаждение в воду комнатной температуры. Промежуток времени между операцией термической обработки и ИПД составлял не более 1 часа.As the initial billet, a hot-pressed rod of alloy 6060 of the Al-Mg-Si system, a standard chemical composition with a diameter of 20 mm, was used. From this rod, a billet in the form of a disk with a diameter of 20 mm and a thickness of 1.5 mm was made by machining. This billet was subjected to heat treatment — quenching, including heating to a temperature of 540 ° C, holding at a given temperature for 1 hour, and subsequent cooling to room temperature water. The time interval between the heat treatment operation and the IPD was no more than 1 hour.

После закалки заготовку подвергали ИПДК при температуре 180°С, при приложенном давлении 6 ГПа, с истинной накопленной деформацией е=10. Затем заготовку извлекли из инструмента/оснастки, охладили на воздухе до комнатной температуры.After quenching, the workpiece was subjected to IPDK at a temperature of 180 ° C, at an applied pressure of 6 GPa, with a true accumulated deformation of e = 10. Then the workpiece was removed from the tool / tool, cooled in air to room temperature.

Из полученной заготовки были изготовлены образцы для исследования микроструктуры, механических свойств и электропроводности.Samples for studying the microstructure, mechanical properties, and electrical conductivity were made from the obtained preform.

Анализ микроструктуры осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на микроскопе Jeol 2100 EX.Microstructure analysis was performed by transmission electron microscopy (TEM) using a Jeol 2100 EX microscope.

С помощью рентгеноструктурного анализа (РСА) на дифрактометре Rigaku и пространственной атомной томографии на установке фирмы «Саmеса» производили анализ изменения концентрации в алюминиевой матрице основных легирующих элементов.Using X-ray diffraction analysis (XRD) on a Rigaku diffractometer and spatial atomic tomography on a Cames installation, an analysis was made of the concentration changes in the aluminum matrix of the main alloying elements.

Механические испытания образцов осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-84.Mechanical testing of the samples was carried out in accordance with the requirements of GOST 1497-84.

Полученная УМЗ структура в заготовке сплава (фиг.1а), которая была сформирована в ходе реализации предлагаемого способа обработки, имеет средний размер зерна (1) 350 нм. Внутри зерен видны выделения глобулярной формы вторичной упрочняющей β фазы (Mg2Si) (2) со средним размером 30 нм, равномерно распределенные в алюминиевой матрице.The obtained UFG structure in the alloy preform (Fig. 1a), which was formed during the implementation of the proposed processing method, has an average grain size (1) of 350 nm. Inside the grains, the globular precipitates of the secondary reinforcing β phase (Mg 2 Si) (2) with an average size of 30 nm are visible, uniformly distributed in the aluminum matrix.

В таблице 1 представлены результаты структурных исследований, механических испытаний и измерений удельной электрической проводимости полученных образцов. В качестве сравнения приведены результаты исследований образцов сплава, подвергнутых способу ТМО по прототипу.Table 1 presents the results of structural studies, mechanical tests and measurements of the electrical conductivity of the obtained samples. As a comparison, the results of studies of alloy samples subjected to the TMT method according to the prototype are given.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы 1 видно, что содержание легирующих элементов в алюминиевой матрице после обработки по предложенному способу снизилось почти на порядок. Достигнутое снижение в алюминиевой матрице концентрации легирующих элементов в сочетании с УМЗ структурой позволило значительно повысить значение временного сопротивления (σB), понизить величину удельного электросопротивления (ρ) и соответственно повысить электропроводность алюминиевого сплава 6060 в сравнении с соответствующими значениями, достигнутыми в материале, подвергнутом стандартному способу ТМО.From table 1 it is seen that the content of alloying elements in the aluminum matrix after processing by the proposed method decreased by almost an order of magnitude. The achieved decrease in the concentration of alloying elements in the aluminum matrix in combination with the UFG structure made it possible to significantly increase the value of temporary resistance (σ B ), lower the electrical resistivity (ρ) and, accordingly, increase the electrical conductivity of the 6060 aluminum alloy in comparison with the corresponding values achieved in the material subjected to standard TMT method.

Пример №2Example No. 2

В качестве исходной заготовки использовали горячепрессованный пруток сплава АД31 системы Al-Mg-Si стандартного химического состава диаметром 12 мм и длиной 500 мм. Данную заготовку подвергали термической обработке - закалке, включающей нагрев до температуры 540°С, выдержку при заданной температуре 1 час и последующее охлаждение в воду комнатной температуры. Промежуток между операцией термической обработки и ИПД составлял не более 1 часа.A hot-pressed rod of alloy AD31 of the Al-Mg-Si system of standard chemical composition with a diameter of 12 mm and a length of 500 mm was used as the initial billet. This billet was subjected to heat treatment — quenching, including heating to a temperature of 540 ° C, holding at a given temperature for 1 hour, and subsequent cooling to room temperature water. The interval between the heat treatment operation and the IPD was no more than 1 hour.

После закалки заготовку подвергали обработке РКУП-К до истинной накопленной деформации е=4.8 в изотермических условиях при температуре 100°С. Угол сопряжения каналов в инструменте составлял 110 градусов. Затем заготовку извлекли из инструмента/оснастки, охладили на воздухе до комнатной температуры, после чего подвергли волочению при комнатной температуре с суммарной степенью деформации 50%. В результате такой обработки получили пруток диаметром 6 мм и длиной более 1 м. После волочения заготовку подвергали термической обработке - искусственному старению при температуре 130°С и времени выдержки 12 часов.After quenching, the billet was subjected to ECAP-K processing to the true accumulated strain e = 4.8 under isothermal conditions at a temperature of 100 ° C. The channel angle in the instrument was 110 degrees. Then the workpiece was removed from the tool / tool, cooled in air to room temperature, and then subjected to drawing at room temperature with a total degree of deformation of 50%. As a result of this treatment, a bar with a diameter of 6 mm and a length of more than 1 m was obtained. After drawing, the billet was subjected to heat treatment - artificial aging at a temperature of 130 ° C and a holding time of 12 hours.

Из полученной заготовки были изготовлены образцы для исследования микроструктуры, механических свойств и электропроводности.Samples for studying the microstructure, mechanical properties, and electrical conductivity were made from the obtained preform.

Анализ микроструктуры осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на микроскопе Jeol 2100 EX.Microstructure analysis was performed by transmission electron microscopy (TEM) using a Jeol 2100 EX microscope.

С помощью рентгеноструктурного анализа (РСА) на дифрактометре Rigaku и пространственной атомной томографии на установке фирмы «Саmеса» производили анализ изменения концентрации в алюминиевой матрице основных легирующих элементов.Using X-ray diffraction analysis (XRD) on a Rigaku diffractometer and spatial atomic tomography on a Cames installation, an analysis was made of the concentration changes in the aluminum matrix of the main alloying elements.

Механические испытания образцов осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-84. Удельное электросопротивление образцов определяли в соответствии с ГОСТ 7229-76 и ГОСТ 12177-79.Mechanical testing of the samples was carried out in accordance with the requirements of GOST 1497-84. The electrical resistivity of the samples was determined in accordance with GOST 7229-76 and GOST 12177-79.

Полученная УМЗ структура в заготовке сплава (фиг.2а), которая была сформирована в ходе реализации предлагаемого способа обработки, имеет средний размер зерна (3) 600 нм. Внутри зерна (фиг.2б) видны выделения частиц глобулярной формы вторичной упрочняющей β фазы (Mg2Si) (2) стабильной модификации со средним размером 20 нм, расположенные в приграничной области, и выделения частиц упрочняющих фаз (β', β") метастабильной модификации в форме игл (5) (рис.2в) диаметром 2 нм и длиной до 40 нм, расположенные в центральной области зерен (4) (фиг.2б).The obtained UFG structure in the alloy preform (Fig. 2a), which was formed during the implementation of the proposed processing method, has an average grain size (3) of 600 nm. Inside the grain (FIG. 2b), there are visible precipitates of globular particles of the secondary reinforcing β phase (Mg 2 Si) (2) of stable modification with an average size of 20 nm, located in the border region, and precipitated particles of the reinforcing phases (β ', β ") metastable modifications in the form of needles (5) (Fig. 2c) with a diameter of 2 nm and a length of up to 40 nm, located in the central region of the grains (4) (Fig. 2b).

В таблице 2 представлены результаты структурных исследований, механических испытаний и измерений удельного электросопротивления полученных образцов. В качестве сравнения приведенные результаты исследований образцов сплава, подвергнутых способу ТМО по прототипу.Table 2 presents the results of structural studies, mechanical tests and measurements of electrical resistivity of the obtained samples. As a comparison, the results of studies of alloy samples subjected to the TMT method according to the prototype.

Figure 00000002
Figure 00000002

Из таблицы 2 видно, что содержание легирующих элементов в алюминиевой матрице после обработки по предложенному способу снизилось почти на порядок. Достигнутое предложенным способом снижение в алюминиевой матрице концентрации легирующих элементов в сочетании с УМЗ структурой позволило значительно повысить значение временного сопротивления (σB), условный предел текучести (σ0.2), понизить величину удельного электросопротивления (ρ) и соответственно повысить электропроводность алюминиевого сплава АД31, в сравнении с соответствующими значениями, достигнутыми в материале, подвергнутом способу ТМО.From table 2 it is seen that the content of alloying elements in the aluminum matrix after processing by the proposed method decreased by almost an order of magnitude. The decrease in the concentration of alloying elements in the aluminum matrix in combination with the UFG structure achieved by the proposed method made it possible to significantly increase the value of temporary resistance (σ B ), the conditional yield strength (σ 0.2 ), lower the electrical resistivity (ρ) and, accordingly, increase the electrical conductivity of the AD31 aluminum alloy, comparing with the corresponding values achieved in the material subjected to the TMT method.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет сформировать в алюминиевых сплавах УМЗ структуру, обеспечивающую материалу повышенную механическую прочность и электропроводность.Thus, the proposed invention allows to form in aluminum alloys UFG structure that provides the material with increased mechanical strength and electrical conductivity.

Claims (14)

1. Ультрамелкозернистый алюминиевый сплав системы Al-Mg-Si, характеризующийся структурой, имеющей средний размер зерна не более 400 нм, при этом не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10° и более, и состоящей из алюминиевой матрицы, содержащей магний и кремний не выше 0,06 и 0,09 ат.% соответственно, и выделений частиц Mg2Si упрочняющей фазы стабильной модификации (β) глобулярной формы, равномерно распределенных в объеме зерен.1. An ultrafine-grained aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, characterized by a structure having an average grain size of not more than 400 nm, with at least 60% of the grains having high-angle boundaries misoriented from neighboring grains by angles of 10 ° or more, and consisting of aluminum matrix containing magnesium and silicon not higher than 0.06 and 0.09 at.%, respectively, and precipitates of Mg 2 Si particles of the hardening phase of a stable modification (β) of globular shape uniformly distributed in the grain volume. 2. Ультрамелкозернистый алюминиевый сплав системы Al-Mg-Si, характеризующийся структурой, имеющей средний размер зерна в диапазоне от 400 до 1000 нм, при этом не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 10° и более, и состоящей из алюминиевой матрицы, содержащей магний и кремний не выше 0,08 и 0,10 ат.% соответственно, и выделений частиц Mg2Si упрочняющей фазы стабильной модификации (β) глобулярной формы, расположенных в приграничной области зерен, и метастабильной модификации β", β' в форме иглы, расположенных в центральной области зерен.2. An ultrafine-grained aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, characterized by a structure having an average grain size in the range of 400 to 1000 nm, with at least 60% of the grains having high-angle boundaries misoriented from neighboring grains by angles of 10 ° or more, and consisting of an aluminum matrix containing magnesium and silicon no higher than 0.08 and 0.10 at.%, respectively, and precipitates of Mg 2 Si particles of the hardening phase of a stable modification (β) of a globular shape located in the boundary region of grains, and a metastable modification of β " , β 'in the form of a needle, p memory location in the central region of the grains. 3. Способ получения ультрамелкозернистого алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, включающий закалку от 520-565°С в воду и пластическую деформацию, отличающийся тем, что пластическую деформацию осуществляют с истинной накопленной деформацией е≥8 методом интенсивной пластической деформации при температуре не выше 200°С с получением структуры со средним размером зерна не более 400 нм.3. A method of obtaining ultrafine-grained aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, comprising quenching from 520-565 ° C in water and plastic deformation, characterized in that the plastic deformation is carried out with a true accumulated deformation e≥8 by the method of intensive plastic deformation at a temperature not higher than 200 ° C to obtain a structure with an average grain size of not more than 400 nm. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что интенсивную пластическую деформацию осуществляют кручением, или равноканальным угловым прессованием, или равноканальным угловым прессованием в параллельных каналах, или равноканальным угловым прессованием по схеме Конформ.4. The method according to claim 3, characterized in that the intense plastic deformation is carried out by torsion, or equal channel angular pressing, or equal channel angular pressing in parallel channels, or equal channel angular pressing according to the Conform scheme. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после интенсивной пластической деформации осуществляют волочение.5. The method according to claim 4, characterized in that after intense plastic deformation carry out drawing. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что после интенсивной пластической деформации осуществляют прокатку.6. The method according to claim 4, characterized in that after intense plastic deformation, rolling is carried out. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что после волочения осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100-180°С с временем выдержки 0,5-12 ч.7. The method according to claim 5, characterized in that after drawing carry out the artificial aging of the workpiece at a temperature of 100-180 ° C with a holding time of 0.5-12 hours 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что после прокатки осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100-180°С с временем выдержки 0,5-12 ч.8. The method according to claim 6, characterized in that after rolling, the workpiece is artificially aged at a temperature of 100-180 ° C with a holding time of 0.5-12 hours. 9. Способ получения ультрамелкозернистого алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si, включающий закалку от 520-565°С в воду, пластическую деформацию и искусственное старение, отличающийся тем, что пластическую деформацию осуществляют с истинной накопленной деформацией е≥4 методом интенсивной пластической деформации при температуре не выше 300°С и искусственное старение при температуре 100-180°С с временем выдержки 0,5-24 ч с получением структуры со средним размером зерна 400-1000 нм.9. A method of producing an ultrafine-grained aluminum alloy of the Al-Mg-Si system, comprising quenching from 520-565 ° C in water, plastic deformation and artificial aging, characterized in that the plastic deformation is carried out with true accumulated deformation e≥4 by the method of intensive plastic deformation at temperature not higher than 300 ° C and artificial aging at a temperature of 100-180 ° C with a holding time of 0.5-24 hours to obtain a structure with an average grain size of 400-1000 nm. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что интенсивную пластическую деформацию осуществляют кручением, или равноканальным угловым прессованием, или равноканальным угловым прессованием в параллельных каналах, или равноканальным угловым прессованием по схеме Конформ.10. The method according to claim 9, characterized in that the intense plastic deformation is carried out by torsion, or equal channel angular pressing, or equal channel angular pressing in parallel channels, or equal channel angular pressing according to the Conform scheme. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что после интенсивной пластической деформации осуществляют волочение.11. The method according to claim 10, characterized in that after intense plastic deformation carry out drawing. 12. Способ по п.10, отличающийся тем, что после интенсивной пластической деформации осуществляют прокатку.12. The method according to claim 10, characterized in that after intense plastic deformation, rolling is carried out. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что после волочения осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100-180°С с временем выдержки 0,5-12 ч.13. The method according to claim 11, characterized in that after drawing, the workpiece is artificially aged at a temperature of 100-180 ° C with a holding time of 0.5-12 hours. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что после прокатки осуществляют искусственное старение заготовки при температуре 100-180°С с временем выдержки 0,5-12 ч. 14. The method according to p. 12, characterized in that after rolling, the workpiece is artificially aged at a temperature of 100-180 ° C with a holding time of 0.5-12 hours.
RU2011129486/02A 2011-07-15 2011-07-15 Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions) RU2478136C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129486/02A RU2478136C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions)
PCT/RU2012/000005 WO2013012352A1 (en) 2011-07-15 2012-01-13 Ultrafine-grained aluminium alloys for electrical products and method for producing same (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129486/02A RU2478136C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011129486A RU2011129486A (en) 2013-01-20
RU2478136C2 true RU2478136C2 (en) 2013-03-27

Family

ID=47558339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129486/02A RU2478136C2 (en) 2011-07-15 2011-07-15 Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2478136C2 (en)
WO (1) WO2013012352A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534909C1 (en) * 2013-10-17 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" THERMOMECHANICAL PROCESSING FOR INCREASE IN DUCTILITY OF 3D SEMIS FROM Al-Cu-Mg-Ag ALLOYS
RU2616316C1 (en) * 2015-11-06 2017-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Conductive extra low interstitial aluminium alloy and method of its production
RU2641212C1 (en) * 2016-12-22 2018-01-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for forming fine-grained high-strength and corrosion-resistant structure of aluminium alloy
RU2641211C1 (en) * 2016-12-22 2018-01-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method of forming high-strength and corrosion-resistant structure of aluminium-magnesium alloy
RU2667271C1 (en) * 2017-11-23 2018-09-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Heat-resistant conductive ultrafine-grained aluminum alloy and method for production thereof
RU2749601C2 (en) * 2019-12-13 2021-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" METHODS FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF CONDUCTIVE Al-Mg-Si SYSTEM ALLOYS

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112251691B (en) * 2020-10-30 2022-03-08 郑州轻研合金科技有限公司 Preparation method of 5A90 aluminum lithium alloy ultrafine crystal plate
CN115094277B (en) * 2022-07-11 2023-01-24 上海交通大学 Mixed crystal structure aluminum alloy and preparation method and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191652C1 (en) * 2001-04-04 2002-10-27 Глухов Дмитрий Евгеньевич Method for producing blanks of small-grain structure
RU73875U1 (en) * 2007-12-28 2008-06-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН COLD CATHODE
US7490752B2 (en) * 2003-05-20 2009-02-17 Alcan Rhenalu Manufacturing method for friction welded aluminum alloy parts
RU2009133071A (en) * 2007-12-28 2011-03-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем сверхпластичности металлов РАН (ИПСМ РАН) (RU) COLD CATHODE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105621C1 (en) * 1993-11-10 1998-02-27 Валерий Николаевич Щерба Method for hot extrusion of metal at active action of friction forces and hydraulic extrusion press for performing the same
RU2284367C1 (en) * 2005-01-27 2006-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of manufacture of articles from wrought aluminum alloys

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191652C1 (en) * 2001-04-04 2002-10-27 Глухов Дмитрий Евгеньевич Method for producing blanks of small-grain structure
US7490752B2 (en) * 2003-05-20 2009-02-17 Alcan Rhenalu Manufacturing method for friction welded aluminum alloy parts
RU73875U1 (en) * 2007-12-28 2008-06-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН COLD CATHODE
RU2009133071A (en) * 2007-12-28 2011-03-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем сверхпластичности металлов РАН (ИПСМ РАН) (RU) COLD CATHODE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЬТМАН М.Б. и др. Алюминиевые сплавы, применение алюминиевых сплавов. Справочное руководство. - М.: Металлургия, 1972, с.408. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534909C1 (en) * 2013-10-17 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" THERMOMECHANICAL PROCESSING FOR INCREASE IN DUCTILITY OF 3D SEMIS FROM Al-Cu-Mg-Ag ALLOYS
RU2616316C1 (en) * 2015-11-06 2017-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Conductive extra low interstitial aluminium alloy and method of its production
RU2641212C1 (en) * 2016-12-22 2018-01-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method for forming fine-grained high-strength and corrosion-resistant structure of aluminium alloy
RU2641211C1 (en) * 2016-12-22 2018-01-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" Method of forming high-strength and corrosion-resistant structure of aluminium-magnesium alloy
RU2667271C1 (en) * 2017-11-23 2018-09-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Heat-resistant conductive ultrafine-grained aluminum alloy and method for production thereof
EA034631B1 (en) * 2017-11-23 2020-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Heat resistant ultrafine-grain aluminium conductor alloy and method of production thereof
RU2749601C2 (en) * 2019-12-13 2021-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" METHODS FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF CONDUCTIVE Al-Mg-Si SYSTEM ALLOYS

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013012352A1 (en) 2013-01-24
RU2011129486A (en) 2013-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2478136C2 (en) Ultra fine-grained aluminium alloys for electric hardware and method of their products (versions)
Zhang et al. Influence of deformation and annealing on electrical conductivity, mechanical properties and texture of Al-Mg-Si alloy cables
Hou et al. Breaking the trade-off relation of strength and electrical conductivity in pure Al wire by controlling texture and grain boundary
Tang et al. Microstructures and tensile properties of Mg–Gd–Y–Zr alloy during multidirectional forging at 773 K
Zhilyaev et al. Grain refinement kinetics and strengthening mechanisms in Cu–0.3 Cr–0.5 Zr alloy subjected to intense plastic deformation
Majchrowicz et al. Enhanced strength and electrical conductivity of ultrafine-grained Al-Mg-Si alloy processed by hydrostatic extrusion
Hu et al. Improvement of the mechanical properties of Al–Mg–Si alloys with nano-scale precipitates after repetitive continuous extrusion forming and T8 tempering
Khangholi et al. Effects of natural aging and pre-aging on the strength and electrical conductivity in Al-Mg-Si AA6201 conductor alloys
Shangina et al. Improvement of strength and conductivity in Cu-alloys with the application of high pressure torsion and subsequent heat-treatments
Lei et al. Enhancement of ductility in high strength Mg-Gd-Y-Zr alloy
KR20230064633A (en) Ecae materials for high strength aluminum alloys
Paulisch et al. The influence of heat treatments on the microstructure and the mechanical properties in commercial 7020 alloys
Zhao et al. Effect of annealing treatment on the microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained aluminum
CN113444946A (en) High-strength and high-toughness rare earth magnesium alloy and treatment method thereof
Fragomeni et al. Effect of single and duplex aging on precipitation response, microstructure, and fatigue crack behavior in Al-Li-Cu alloy AF/C-458
Yu et al. Microstructures and mechanical properties of as-extruded Mg–8Gd–2Y–1Zn–6Li alloy
Shuai et al. Microstructural evolution and superior properties of conductive Al–Fe alloy processed by ECAP
Petrova et al. Influence of megaplastic deformation on the structure and hardness of Al–Cu–Mg alloy after aging
Dobatkin et al. Submicrocristalline structure in copper after different severe plastic deformation schemes
Chen et al. Microstructural characteristics and deformation behaviors of an Al–Mg–Si alloy with improved strength and conductivity processed by continuous casting and expansion extrusion
Lewandowska et al. Fabrication of high strength nanostructured aluminium alloys by hydrostatic extrusion
Azad et al. Pre-aging time dependence of microstructure and mechanical properties in nanostructured Al-2wt% Cu alloy
Gu et al. Research of rolling-drawing coupled deformation on the microstructure-property evolution and strengthening mechanism of 6201 conductive tubes
Zuiko et al. Effect of cold plastic deformation on mechanical properties of aluminum alloy 2519 after ageing
Derakhshandeh et al. Microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained titanium processed by multi-pass ECAP at room temperature using core–sheath method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150716