RU2739926C1

RU2739926C1 - Ultra-fine aluminum alloys for high-strength articles made under superplasticity conditions, and a method of producing articles

Info

Publication number: RU2739926C1
Application number: RU2020122336A
Authority: RU
Inventors: Руслан Зуфарович Валиев; Максим Юрьевич Мурашкин; Елена Владимировна Бобрук
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-12-29

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to non-ferrous metallurgy, namely, to production and processing of ultra-fine aluminum alloys, and can be used for production of high-strength articles in conditions of superplasticity by isothermal extrusion, volume or sheet forging, as well as molding. Ultra-fine aluminum alloy of 7000 series of Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu system is characterized by a structure having average grain size of not more than 500 nm, wherein at least 60 % of grains have large-angle boundaries disoriented relative to adjacent grains at angles of 15 degrees or more, on which grain-boundary segregations are formed by atoms of basic alloying elements Zn, Mg, Cu or at least one of them, and hardening phase particles η-MgZn₂ with size of 10-20 nm, wherein the grains consist of an aluminum matrix containing nanoclusters uniformly distributed in the bulk of grains, formed by atoms of alloying elements Zn, Mg, Cu or at least one of them, with size of 2-5 nm, and particles of the strengthening phase η-MgZn₂ with size of 10-20 nm. Method of obtaining article from ultra-fine aluminum alloy of series 7000 of system Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu includes production of workpiece, billet annealing at 460-490 °C, hardening into water, intensive plastic deformation at temperature not higher than 200 °C with total true accumulated deformation e≥4 and shaping superplastic deformation at temperature not higher than 250 °C, deformation rate 10^-2-10^-5 s^-1 with maximum deformation value of not less than 300 %.

EFFECT: invention increases level of mechanical strength of aluminum alloys before and after shaping processing in conditions of superplasticity and fabricate high-strength articles by extrusion, volumetric or sheet forging, as well as molding.

5 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к области получения и обработки ультрамелкозернистых (УМЗ) алюминиевых сплавов, и может быть использовано для изготовления высокопрочных изделий в условиях сверхпластичности (СП) методами изотермической экструзии, объемной или листовой штамповки, а также формовки.The invention relates to nonferrous metallurgy, namely to the field of production and processing of ultrafine-grained (UFG) aluminum alloys, and can be used for the manufacture of high-strength products under superplasticity (SP) by isothermal extrusion, bulk or sheet stamping, as well as molding.

Известно, что к высокопрочным конструкционным материалам на основе алюминия относятся сплавы 7000 серии систем Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu [Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд./Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М., и др. 2-е изд. - М: Металлургия, 1984. 528 с. (стр. 121)]. Проблема получения из них деталей или изделий в условиях СП весьма актуальна ввиду того, что данные материалы находят широкое применение в конструкциях наземных и воздушных транспортных систем для снижения их массы из-за оптимального сочетания высокой прочности, характеристик усталости, трещиностойкости и коррозионной стойкости.It is known that high-strength structural materials based on aluminum include alloys 7000 series of systems Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu [Industrial aluminum alloys. Ref. ed. / Alieva S.G., Altman M.B., Ambartsumyan S.M., et al. 2nd ed. - M: Metallurgy, 1984.528 p. (p. 121)]. The problem of obtaining parts or products from them under JV conditions is very relevant due to the fact that these materials are widely used in the structures of ground and air transport systems to reduce their weight due to the optimal combination of high strength, fatigue characteristics, crack resistance and corrosion resistance.

Традиционно к признакам СП состояния промышленных алюминиевых сплавов относят: высокую скоростную чувствительность напряжения течения (m=0.3-0.8), большие значения предельной деформации (относительное удлинение до разрыва δ=230-1200%), а также низкие значения напряжения течения [Сверхпластичность промышленные сплавов. Кайбышев О.А. М.: Металлургия, 1984 - 264 с. (стр. 158); L. Bhatta, A. Pesin, А.P. Zhilyaev, Р. Tandon, С. Kong, Н. Yu / Recent Development of Superplasticity in Aluminum Alloys: A Review // Metals. - 2020. - V. 10. - P. 77-103].Traditionally, the signs of the SP state of industrial aluminum alloys include: high rate sensitivity of the flow stress (m = 0.3-0.8), large values of ultimate deformation (elongation to break δ = 230-1200%), as well as low values of flow stress [Superplasticity of industrial alloys ... Kaibyshev O.A. Moscow: Metallurgy, 1984 - 264 p. (p. 158); L. Bhatta, A. Pesin, A. P. Zhilyaev, R. Tandon, C. Kong, H. Yu / Recent Development of Superplasticity in Aluminum Alloys: A Review // Metals. - 2020. - V. 10. - P. 77-103].

Известно, что необходимым условием реализации эффекта СП является наличие в исходных заготовках сплавов равноосной и однородной мелкозернистой или УМЗ структуры с размером зерна менее 15 мкм и 1 мкм, соответственно [Сверхпластическая формовка конструкционных сплавов. Под ред. Н.Е. Пейтона и К.Х Гамильтона. Пер. с англ. А.А. Алалыкина, A.M. Африканова, А.И. Новикова М.: Металлургия, 1985 - 331 с (стр. 177); Megumi Kawasaki, Terence G. Langdon Review: achieving superplastic properties in ultrafine-grained materials at high // J. Mater. Sci. - 2016. - 51. - P. 19-32].It is known that a prerequisite for the implementation of the SP effect is the presence in the initial alloy blanks of an equiaxial and homogeneous fine-grained or UFG structure with a grain size of less than 15 μm and 1 μm, respectively [Superplastic forming of structural alloys. Ed. NOT. Peyton and K.H. Hamilton. Per. from English. A.A. Alalykina, A.M. Afrikanova, A.I. Novikova M .: Metallurgy, 1985 - 331 s (p. 177); Megumi Kawasaki, Terence G. Langdon Review: achieving superplastic properties in ultrafine-grained materials at high // J. Mater. Sci. - 2016. - 51. - P. 19-32].

Известны несколько способов получения таких микроструктур в промышленных алюминиевых сплавах, обеспечивающих в них реализацию СП деформации.There are several known methods for obtaining such microstructures in industrial aluminum alloys, which ensure the implementation of SP deformation in them.

Известны способы получения СП полуфабрикатов в виде листов, в том числе из сплавов 7000 серии.Known methods for producing joint venture semi-finished products in the form of sheets, including 7000 series alloys.

Например известен способ получения листов из сплавов 7000 серии, включающий последовательно: обработку на твердый раствор (отжиг в течение 4 часов в диапазоне температур (860-930 F) 460-498°С, отжиг (перестаривание) при (775 F) 412°С в течение 6 часов, охлаждение до (500 F) 200°С и выдержку при данной температуре в течение 4 часов, теплую прокатку при температуре (500 F) 200°С и/или холодную прокатку с суммарной степенью обжатия/деформации 40-80%, скоростной нагрев до температуры 460°С, выдержку при данной температуре 1 час и закалку в воде [Патент US 4486244 Method of producing superplastic aluminum sheet, МПК C22F1/057, опубликовано 04.12.1984]. В результате реализации данного способа в сплавах формируется мелкозернистая структура с размером зерна около 10 мкм, обеспечившая их СП (m до 0,90, относительное удлинение до разрыва δ=370-550%, напряжение течения до 10 МПа) при температурах выше 400°С в интервале скоростей деформации 10^-5 - 10^-3 с^-1.For example, there is a known method of producing sheets from 7000 series alloys, which includes sequentially: solution treatment (annealing for 4 hours in the temperature range (860-930 F) 460-498 ° C, annealing (overaging) at (775 F) 412 ° C within 6 hours, cooled to (500 F) 200 ° C and held at this temperature for 4 hours, warm rolling at (500 F) 200 ° C and / or cold rolling with a total reduction / deformation ratio of 40-80% , high-speed heating to a temperature of 460 ° C, holding at this temperature for 1 hour and quenching in water [US patent 4486244 Method of producing superplastic aluminum sheet, IPC C22F1 / 057, published 04.12.1984]. As a result of the implementation of this method, a fine-grained structure with a grain size of about 10 microns, which provided their SP (m up to 0.90, relative elongation to rupture δ = 370-550%, flow stress up to 10 MPa) at temperatures above 400 ° C in the range of deformation rates 10 ^-5 - 10 ^-3 s ^-1 .

Недостатком данного способа является его сложность и высокая трудоемкость из-за большого количества технологических переходов, а также необходимость использования специального оборудования для осуществления быстрого нагрева листовых заготовок.The disadvantage of this method is its complexity and high labor intensity due to the large number of technological transitions, as well as the need to use special equipment to quickly heat sheet blanks.

Известен способ получения сверхпластичного листа из высокопрочного алюминиевого сплава системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr и изделие, полученное из него [Патент RU 2246555, МПК C22F1/053, опубликовано 22.02.2005], включающий последовательно: изготовление из исходного слитка прессованной заготовки в виде полосы с коэффициентом вытяжки не менее 8 при температуре 370-450°С, горячую прокатку и холодную прокатку со степенью деформации не менее 30%. В результате реализации данного способа в листе была сформирована нерекресталлизованная субструктура со средним диаметром (размером) субзерен 3 мкм. Дисперсные полукогерентные частицы (дисперсоиды) интерметаллидного соединения Al₃Zr, закрепляя дислокации, препятствуя их перераспределению, обуславливали эффективное повышение температуры рекристаллизации структуры, полученной предложенном способом. Именно создание нерекристаллизованной структуры в СП листах приводит к повышению уровня их прочностных характеристик за счет эффекта субзеренного упрочнения. Условный предел текучести (σ_0.2) и предел прочности (σ_в) листов, полученных по предложенному способу, до СП деформации составил 590-610 МПа и 615-630 МПа соответственно при величине относительного удлинения до разрыва (δ) 9-11%. Данные листы демонстрируют СП (δ=490-550%, напряжение течения не более 6 МПа) в диапазоне температур 450-480°С.There is a known method of obtaining a superplastic sheet from a high-strength aluminum alloy of the Al-Zn-Mg-Cu-Zr system and a product obtained from it [Patent RU 2246555, IPC C22F1 / 053, published 02.22.2005], including sequentially: making a pressed billet from the original ingot in the form of a strip with a stretch ratio of at least 8 at a temperature of 370-450 ° C, hot rolling and cold rolling with a degree of deformation of at least 30%. As a result of the implementation of this method, a non-recrystallized substructure with an average diameter (size) of subgrains of 3 μm was formed in the sheet. Dispersed semi-coherent particles (dispersoids) of the intermetallic compound Al ₃ Zr, fixing dislocations, preventing their redistribution, caused an effective increase in the temperature of recrystallization of the structure obtained by the proposed method. It is the creation of a non-recrystallized structure in the SP sheets that leads to an increase in the level of their strength characteristics due to the effect of subgrain hardening. The conventional yield stress (σ _0.2 ) and ultimate strength (σ _c ) of the sheets obtained by the proposed method before the SP deformation was 590-610 MPa and 615-630 MPa, respectively, with a relative elongation to rupture (δ) of 9-11%. These sheets demonstrate SP (δ = 490-550%, flow stress no more than 6 MPa) in the temperature range 450-480 ° C.

Основным недостатком данного способа является невозможность сохранения повышенных прочностных характеристик в изделиях после СП деформации формовкой, выполненной при указанном в изобретении диапазоне температур, так как в процессе формоизменения в сплавах происходит трансформация субзеренной структуры в мелкозернистую в результате непрерывной динамической рекристаллизации, которая приводит к разупрочнению сплавов 7000 серии [Sakai Т., Jonas J.J. Dynamic recrystallization: Mechanical and microstructural considerations // Acta Metallurgica. - 1984. - V. 32, Issue 2. - P. 189-209].The main disadvantage of this method is the impossibility of maintaining increased strength characteristics in products after SP deformation by molding performed at the temperature range specified in the invention, since in the process of forming the alloys, the subgrain structure is transformed into a fine-grained structure as a result of continuous dynamic recrystallization, which leads to softening of alloys 7000 series [Sakai T., Jonas JJ Dynamic recrystallization: Mechanical and microstructural considerations // Acta Metallurgica. - 1984. - V. 32, Issue 2. - P. 189-209].

Известно создание мелкозернистой структуры в сверхпластичных алюминиевых сплавах, легированных скандием (Sc) для повышения температуры рекристаллизации [Patent US 4689090 Superplastic aluminum alloys containing scandium, МПК C22C21/00, C22F1/00, опубликовано 25.08.1987]. Эти сплавы, полученные с использованием традиционных технологических методов (литье и гомогенизация слитков, горячая и холодная прокатка), обеспечивают формирование в исходных листовых заготовках нерекристаллизованной субзеренной волокнистой структуры, которая в процессе СП деформации, выполненной методом формовки, в результате динамической рекристаллизации трансформируется в равноосную мелкозернистую (размер зерна менее 5 мкм).It is known to create a fine-grained structure in superplastic aluminum alloys doped with scandium (Sc) to increase the recrystallization temperature [Patent US 4689090 Superplastic aluminum alloys containing scandium, IPC C22C21 / 00, C22F1 / 00, published 25.08.1987]. These alloys, obtained using traditional technological methods (casting and homogenization of ingots, hot and cold rolling), provide the formation of an unrecrystallized subgrain fibrous structure in the initial sheet blanks, which, in the process of SP deformation, performed by the molding method, as a result of dynamic recrystallization is transformed into an equiaxed fine-grained (grain size less than 5 microns).

К основным недостаткам данного изобретения относится наличие в созданных высокопрочных сплавах такого дорогостоящего редкоземельного элемента как Sc, что приводит к существенному их удорожанию и ограничивает область использования. Кроме того, производство высокопрочных сплавов, легированных Sc, требует жесткой регламентации параметров литья и геометрических размеров исходных слитков, так как наряду с образованием дисперсоидов фаз Al₃Sc (Al₃ScZr), эффективно подавляющих рекристаллизацию, повышается вероятность формирования грубых первичных частиц этих же фаз кристаллизационного происхождения, снижающих характеристики трещиностойкости и усталости как исходных листов, так и готовых деталей/изделий.The main disadvantages of this invention include the presence in the created high-strength alloys of such an expensive rare-earth element as Sc, which leads to a significant increase in their cost and limits the area of use. In addition, the production of high-strength Sc-alloyed alloys requires strict regulation of the casting parameters and the geometric dimensions of the initial ingots, since, along with the formation of dispersoids of the Al ₃ Sc (Al ₃ ScZr) phases, which effectively suppress recrystallization, the probability of the formation of coarse primary particles of the same phases increases. of crystallization origin, reducing the characteristics of crack resistance and fatigue of both original sheets and finished parts / products.

Известен способ получения сверхпластичного листа высокопрочного алюминиевого сплава [Патент RU 2449047, МПК C22CF1/00, опубликовано 27.4.2012], в котором в сплав системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr дополнительно вводится Ni, и предлагается способ его обработки, включающий последовательно: кристаллизацию слитков (скорость охлаждения не менее 15 К/с), двухступенчатую гомогенизацию (450 и 500°С), горячую прокатку при температуре 410°С с обжатием 80%, промежуточный смягчающий отжиг при температуре 480°С в течение 30 мин с последующим медленным охлаждением вместе с печью для выделения легирующих элементов из раствора в виде частиц второй фазы MgZn₂ с целью улучшения технологичности листа и холодную прокатку обжатием 60%. В результате такой обработки в структуре сплава присутствовало 7-9% частиц эвтектической фазы, содержащих Ni, размером от 1 до 2 мкм, а также дисперсоиды алюминида циркония размерами 10-50 нм в таком количестве, чтобы обеспечить частичное торможение рекристаллизационных процессов в листе при нагреве до температуры СП формовки. В результате реализации данного способа, обеспечившего формирование заданной структуры, получают СП лист из сплава (относительное удлинение до разрыва δ>500%, напряжение течения 8 МПа) при температуре 515°С и постоянной скорости деформации 10^-2 с^-1.There is a known method of obtaining a superplastic sheet of high-strength aluminum alloy [Patent RU 2449047, IPC C22CF1 / 00, published 27.4.2012], in which Ni is additionally introduced into the alloy of the Al-Zn-Mg-Cu-Zr system, and a method of its processing is proposed, including sequentially : crystallization of ingots (cooling rate not less than 15 K / s), two-stage homogenization (450 and 500 ° C), hot rolling at a temperature of 410 ° C with a reduction of 80%, intermediate softening annealing at a temperature of 480 ° C for 30 min, followed by slow cooling together with a furnace for separating alloying elements from solution in the form of particles of the second phase of MgZn ₂ in order to improve the workability of the sheet and cold rolling by reduction of 60%. As a result of this treatment, the structure of the alloy contained 7-9% of particles of the eutectic phase containing Ni, with a size of 1 to 2 μm, as well as dispersoids of zirconium aluminide with sizes of 10-50 nm in such an amount as to provide partial inhibition of recrystallization processes in the sheet upon heating. to the temperature of the joint venture molding. As a result of the implementation of this method, which ensured the formation of a given structure, a joint venture sheet is obtained from an alloy (elongation to rupture δ> 500%, flow stress 8 MPa) at a temperature of 515 ° C and a constant strain rate of 10 ^-2 s ^-1 .

Недостатком данного способа является его сложность и высокая трудоемкость из-за большого количества технологических переходов, а также присутствие в структуре сплава большого количества частиц эвтектической фазы, содержащих Ni, снижающей характеристики трещиностойкости и усталости, как исходных листов, так и готовых деталей/изделий.The disadvantage of this method is its complexity and high labor intensity due to a large number of technological transitions, as well as the presence in the structure of the alloy of a large number of particles of the eutectic phase containing Ni, which reduces the characteristics of crack resistance and fatigue, both of the original sheets and finished parts / products.

Во всех описанных выше изобретениях температурно-скоростные условия СП деформации для изготовления изделий являются весьма энергозатратными из-за высоких температур ее реализации. Кроме этого, для достижения необходимого баланса механических (прочности, пластичности) и эксплуатационных (трещиностойкости) свойств деталей/изделий из сплавов 7000 серии с мелкозернистой структурой, полученных по приведенным выше способам, их необходимо подвергнуть дополнительной упрочняющей термической обработке. Известно, что высокопрочное состояние в них обеспечивается реализацией такого механизма упрочнения, как дисперсионное твердение за счет образования в микроструктуре наноразмерных частиц фазы MgZn₂ метастабильной модификации в результате термической обработки, включающей последовательно операции закалки и искусственного старения [А. Azarniya, А.K. Taheri, K.K. Taheri Recent advances in ageing of 7xxx series aluminum alloys: A physical metallurgy perspective // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - V. 781. - P. 945-983].In all the above-described inventions, the temperature-rate conditions of the SP deformation for the manufacture of articles are very energy-consuming due to the high temperatures of its realization. In addition, to achieve the required balance of mechanical (strength, ductility) and operational (crack resistance) properties of parts / products from 7000 series alloys with a fine-grained structure obtained by the above methods, they must be subjected to additional hardening heat treatment. It is known that a high-strength state in them is provided by the implementation of such a strengthening mechanism as precipitation hardening due to the formation of a metastable modification in the microstructure of nanosized particles of the MgZn ₂ phase as a result of heat treatment, which includes sequentially the operation of hardening and artificial aging [A. Azarniya, A.K. Taheri, KK Taheri Recent advances in aging of 7xxx series aluminum alloys: A physical metallurgy perspective // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - V. 781. - P. 945-983].

Известен способ получения сверхпластичных листов из промышленного алюминиевого сплава системы Al-Mg-Li, предназначенных для СП формовки изделий сложной формы, а также для производства прессованных профилей [Патент RU 2345173, МПК C22F1/047, опубликовано 27.01.2009]. Он включает последовательно: получение из слитка заготовки в виде цилиндра, отжиг в течение 0.5 ч и закалку с 460±10°С, прессование в пересекающихся каналах с диаметром, соответствующим деформируемой сдвигом заготовки, в интервале температур 300-400°С со степенью накопленной деформации е=10, прокатку при температуре 330-370°С. Указанный способ обеспечивает формирование в заготовках однородной равноосной УМЗ структуры с размером зерна менее 1 мкм, стабильность которой обеспечивают выделения частиц вторичных фаз, которые являются антирекристаллизаторами. Сформированная известным способом УМЗ структура обеспечивает при комнатной температуре механические свойства σ_0.2=400 МПа, σ_в=470 МПа, δ~7,5%, а при температуре 400°С и скорости деформации 10^-2 с^-1 проявление СП с относительным удлинением до разрыва 530%. По сравнению со сплавами с мелкозернистой структурой данный сплав демонстрирует СП при более низкой температуре и высокой скорости деформации. Кроме того, для получения заготовки из УМЗ сплава используется всего лишь три технологических операции.A known method of producing superplastic sheets from an industrial aluminum alloy of the Al-Mg-Li system, intended for joint venture molding of products of complex shape, as well as for the production of extruded profiles [Patent RU 2345173, IPC C22F1 / 047, published 01/27/2009]. It includes sequentially: obtaining a billet from the ingot in the form of a cylinder, annealing for 0.5 h and quenching from 460 ± 10 ° C, pressing in intersecting channels with a diameter corresponding to the billet deformed by shear, in the temperature range of 300-400 ° C with a degree of accumulated deformation e = 10, rolling at a temperature of 330-370 ° C. This method provides for the formation in the workpieces of a uniform equiaxed UFG structure with a grain size of less than 1 μm, the stability of which is ensured by the precipitation of particles of secondary phases, which are anti-recrystallizers. Formed in a known manner UFG structure provides at room temperature mechanical properties of σ _0.2 = 400 MPa, σ _in = 470 MPa, δ ~ 7,5%, and at a temperature of 400 ° C and a strain rate of 10 ^-2 sec ^-1 manifestation JV with elongation before breaking 530%. Compared to alloys with a fine-grained structure, this alloy exhibits SP at a lower temperature and high strain rate. In addition, only three technological operations are used to obtain a blank from an UFG alloy.

Основным недостатком данного способа, является то, что сформированная микроструктура не обеспечивает максимального уровня прочности как перед СП деформацией, так и после нее.The main disadvantage of this method is that the formed microstructure does not provide the maximum level of strength both before and after the SP deformation.

Задачей изобретения является формирование УМЗ структуры в алюминиевых сплавах 7000 серии системы Al-Zn-Mg и системы Al-Zn-Mg-Cu, обеспечивающих высокопрочное состояние в изделиях из них.The objective of the invention is the formation of the UFG structure in 7000 series aluminum alloys of the Al-Zn-Mg system and the Al-Zn-Mg-Cu system, providing a high-strength state in products made of them.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня механической прочности указанных алюминиевых сплавов до и после формообразующей обработки в условиях СП за счет температурно-скоростных режимов для изготовления из них высокопрочных изделий методами экструзии, объемной или листовой штамповки, а также формовки.The technical result of the invention is to increase the level of mechanical strength of these aluminum alloys before and after shaping processing under JV conditions due to temperature and speed conditions for the manufacture of high-strength products from them by extrusion methods, volume or sheet stamping, as well as molding.

Указанный технический результат достигается ультрамелкозернистыми алюминиевыми сплавами 7000 серии системы Al-Zn-Mg или системы Al-Zn-Mg-Cu, характеризующимся структурой, имеющей средний размер зерна не более 500 нм, при этом не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 15 град и более, на которых атомами основных легирующих элементов Zn, Mg, Cu или хотя бы одним из них образованы зернограничные сегрегации и частицы упрочняющей фазы η-MgZn₂ размером 10-20 нм, а зерна состоят из алюминиевой матрицы, содержащей равномерно распределенные в объеме зерен нанокластеры, образованные атомами легирующих элементов Zn, Mg, Cu или хотя бы одним из них с размером 2-5 нм, и частицы упрочняющей фазы η-MgZn₂ размером 10-20 нм.The specified technical result is achieved by ultrafine-grained aluminum alloys 7000 series of the Al-Zn-Mg system or the Al-Zn-Mg-Cu system, characterized by a structure having an average grain size of not more than 500 nm, while at least 60% of the grains have high-angle boundaries, misoriented neighboring grains at angles of 15 degrees or more, at which the atoms of the main alloying elements Zn, Mg, Cu or at least one of them form grain-boundary segregations and particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm, and the grains consist of an aluminum matrix, containing nanoclusters uniformly distributed in the volume of grains formed by atoms of alloying elements Zn, Mg, Cu, or at least one of them with a size of 2-5 nm, and particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm.

Указанный технический результат достигается способом получения изделий из ультрамелкозернистых алюминиевых сплавов 7000 серии системы Al-Zn-Mg или системы Al-Zn-Mg-Cu, включающим получение заготовки, отжиг заготовки при 460-490°С, закалку в воду, интенсивную пластическую деформацию при температуре не выше 200°С с суммарной истинной накопленной деформацией е≥4, последующую формообразующую сверхпластическую деформацию при температуре не выше 250°С, в интервале скоростей деформации 10^-2 - 10^-5 с^-1 со значениями предельной деформации не менее 300%.The specified technical result is achieved by the method of obtaining products from ultrafine-grained aluminum alloys 7000 series of the Al-Zn-Mg system or the Al-Zn-Mg-Cu system, including obtaining a workpiece, annealing the workpiece at 460-490 ° C, quenching in water, severe plastic deformation at temperature not higher than 200 ° C with total true accumulated deformation e≥4, subsequent shaping superplastic deformation at a temperature not higher than 250 ° C, in the range of deformation rates 10 ^-2 - 10 ^-5 s ^-1 with values of limiting deformation of at least 300%.

Согласно изобретению интенсивная пластическая деформация может быть осуществлена кручением, или кручением, совмещенным с экструзией, или равноканальным угловым прессованием, или равноканальным угловым прессованием в параллельных каналах, или равноканальным угловым прессованием по схеме Конформ.According to the invention, severe plastic deformation can be carried out by torsion, or torsion combined with extrusion, 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 сверхпластическая деформация может быть осуществлена экструзией, или объемной штамповкой, или листовой штамповкой, или формовкой.According to the invention, superplastic deformation can be carried out by extrusion, or forging, or sheet metal stamping, or molding.

Согласно изобретению после интенсивной пластической деформации может быть осуществлена последующая пластическая деформация методами прокатки или экструзии при температуре не выше 200°С (в интервале гомологических температуру 0,30-0,50 Т_Пл) с суммарной степенью деформации/обжатия от 20 до 80%.According to the invention after intensive plastic deformation subsequent plastic deformation methods of extrusion or rolling at a temperature not higher than 200 ° C (in the range 0.30-0.50 homologous temperature _Tm) with a total degree of deformation / reduction from 20 to 80% can be achieved.

Предложенные УМЗ сплавы, имеющие описанную структуру, и способ получения изделий из него позволяют реализовать СП деформацию высокопрочных сплавов 7000 серии системы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu в температурно-скоростных условиях, обеспечивающих сохранение более высокого уровня механической прочности (прочности) при комнатной температуре в готовой детали или изделии в сравнении с аналогами после традиционной упрочняющей обработки.The proposed UFG alloys with the described structure, and the method for producing products from it, make it possible to realize SP deformation of high-strength 7000 series alloys of the Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu system under temperature and speed conditions that ensure the preservation of a higher level of mechanical strength ( strength) at room temperature in a finished part or product in comparison with analogues after traditional hardening processing.

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

Известно, что формирование УМЗ структуры, содержащей преимущественно большеугловые границы, позволяет достичь необычно высокой прочности в металлических материалах [R.Z. Valiev, А.P. Zhilyaev, T.G. Langdon, Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications, 2014 by John Wiley & Sons, Inc., 456 pages]. Также известно, что для формирования УМЗ структуры используют обработку интенсивной пластической деформацией (ИПД), с истинной накопленной деформацией в интервале гомологических температур 0,30-0,50 Т_Пл, достигающей величины е≥4.It is known that the formation of an UFG structure containing predominantly high-angle boundaries makes it possible to achieve unusually high strength in metallic materials [RZ Valiev, A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon, Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications, 2014 by John Wiley & Sons, Inc., 456 pages]. It is also known that the formation of UFG structures using processing intensive plastic deformation (SPD), with the true cumulative strain of homologous temperatures in the range of 0.30-0.50 _m.p. reaching values e≥4.

Известно, что одновременно с формированием УМЗ структуры в ходе ИПД в алюминиевых сплавах происходит деформационное старение, которое приводит к образованию на границах зерен сегрегаций атомов легирующих элементов (Zn и/или Mg и/или Cu) и/или наноразмерных кластеров/частиц упрочняющих фаз, как на межзеренных границах, так и в объеме зерен [Y. Zhang, S. Jin, P.W. Trimby, X. Liao, M.Y. Murashkin, R.Z. Valiev, J. Liu, J.M. Cairney, S.P. Ringer, G. Sha Dynamic precipitation, segregation and strengthening of an Al-Zn-Mg-Cu alloy (AA7075) processed by high-pressure torsion // Acta Materialia. - 2019 - 162 - P. 19-32]. Известно, что повышение прочности алюминиевых сплавов 7000 серии, подвергнутых ИПД, обусловлено, во-первых, малым размером зерна, что обеспечивает увеличение напряжения течения при пластической деформации согласно соотношению Холла-Петча. Во-вторых, образование наноразмерных кластеров и частиц обеспечивает эффективное дополнительное упрочнение УМЗ сплавов от реализации механизма дисперсионного твердения [Y. Zhang, S. Jina, P. Trimby, X. Liao, M.Y. Murashkin, R.Z. Valiev, G. Sha Strengthening mechanisms in an ultrafhe-grained Al-Zn-Mg-Cu alloy processed by high pressure torsion at different temperatures // Materials Science & Engineering A 752 - 2019 - P. 223-232]. Кроме того, образованные в результате ИПД сегрегации, наряду с некоторым упрочнением УМЗ сплавов, способствуют проявлению СП при пониженных температурах деформации (в интервале гомологических температуру 0,3-0,4 Т_пл) за счет облегчения реализации механизма зернограничного проскальзывания [E.V. Bobruk, X. Sauvage, N.A. Enikeev, В.В. Straumal, R.Z. Valiev Mechanical behavior of ultrafine-grained Al-5Zn, Al-10Zn, Al-30Zn alloys // Reviews on Advanced Materials Science. - 43 - 2015 - (1/2) - Р. 45-51]. Низкая температура СП обеспечивает сохранение в сплавах стабильности УМЗ структуры и соответственно высокой прочности в полученном из сплава изделии.It is known that simultaneously with the formation of an UFG structure during SPD, strain aging occurs in aluminum alloys, which leads to the formation of segregations of atoms of alloying elements (Zn and / or Mg and / or Cu) and / or nanosized clusters / particles of hardening phases at the grain boundaries. both at grain boundaries and in the volume of grains [Y. Zhang, S. Jin, PW Trimby, X. Liao, MY Murashkin, RZ Valiev, J. Liu, JM Cairney, SP Ringer, G. Sha Dynamic precipitation, segregation and strengthening of an Al-Zn-Mg-Cu alloy (AA7075 ) processed by high-pressure torsion // Acta Materialia. - 2019 - 162 - P. 19-32]. It is known that the increase in the strength of 7000 series aluminum alloys subjected to SPD is due, first, to the small grain size, which provides an increase in the flow stress during plastic deformation according to the Hall-Petch relationship. Secondly, the formation of nanosized clusters and particles provides effective additional hardening of UFG alloys from the implementation of the precipitation hardening mechanism [Y. Zhang, S. Jina, P. Trimby, X. Liao, MY Murashkin, RZ Valiev, G. Sha Strengthening mechanisms in an ultrafhe-grained Al-Zn-Mg-Cu alloy processed by high pressure torsion at different temperatures // Materials Science & Engineering A 752 - 2019 - P. 223-232]. Furthermore, formed by the IPD segregation, along with some UMP hardening alloys, promote expression of SP at lower temperatures strain (homologous temperature in the range of 0.3-0.4 _Tm) by facilitating the implementation of the mechanism of grain boundary sliding [EV Bobruk, X Sauvage, NA Enikeev, V.V. Straumal, RZ Valiev Mechanical behavior of ultrafine-grained Al-5Zn, Al-10Zn, Al-30Zn alloys // Reviews on Advanced Materials Science. - 43 - 2015 - (1/2) - P. 45-51]. The low temperature of the joint venture ensures the preservation of the stability of the UFG structure in the alloys and, accordingly, high strength in the product obtained from the alloy.

Таким образом, формирование описанной выше УМЗ структуры в алюминиевых сплавах 7000 серии системы Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu в предложенной совокупности признаков изобретения приводит к одновременному повышению их прочности, способности проявлять СП при пониженных температурах, сохраняя высокий уровень прочности после формообразующей деформации.Thus, the formation of the above-described UFG structure in 7000 series aluminum alloys of the Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu system in the proposed combination of features of the invention leads to a simultaneous increase in their strength, the ability to exhibit SP at low temperatures, while maintaining a high level of strength after formative deformation.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1а, б представлена УМЗ структура с размером зерна менее 500 нм (а - просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ); б - ПЭМ в режиме transmission Kikuchi diffraction). На фиг. 2а представлены изображения сегрегаций атомов легирующих элементов, образованные на границах ультрамелких зерен (ГЗ1; ГЗ2; ГЗ3), на фиг. 2б, в - представлены концентрации атомов Mg, Zn и Cu в сегрегациях (а - ПЭМ, б - атомная пространственная томография (АПТ). На фиг. 3а, б представлены нанорамерные частицы упрочняющей фазы η-MgZn₂ размером 10-20 нм в приграничной области (Р1-Р3; Р5; Р7) и внутри ультрамелких зерен (Р4; Р6), а также нанокластеры (К1-К9), образованные атомами Zn и Mg с размером 2-5 нм (а, б - АПТ). На фиг. 4 представлен общий вид и вид в разрезе демонстрационного высокопрочного изделия типа «колпачок», полученного заявленным способом в условиях сверхпластичности.The essence of the invention is illustrated by illustrations, where in FIG. 1a, 1b shows an UFG structure with a grain size less than 500 nm (a - transmission electron microscopy (TEM); b - TEM in the transmission Kikuchi diffraction mode). FIG. 2a shows images of the segregations of alloying element atoms formed at the boundaries of ultrafine grains (ГЗ1; ГЗ2; ГЗ3); Fig. 2b, c - the concentrations of Mg, Zn and Cu atoms in segregations are shown (a - TEM, b - atomic spatial tomography (ATS). Fig. 3a, b show nanosized particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm in the boundary regions (P1-P3; P5; P7) and inside ultrafine grains (P4; P6), as well as nanoclusters (K1-K9) formed by Zn and Mg atoms with a size of 2-5 nm (a, b - APT). 4 shows a general view and a sectional view of a demonstration high-strength product of the "cap" type, obtained by the claimed method under superplasticity conditions.

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

Для формирования УМЗ структуры со средним размером зерна не более 500 нм используют исходную заготовку сплава 7000 серии системы Al-Zn-Mg или Al-Zn-Mg-Cu в виде горячепрессованного прутка или горячекатаной плиты стандартного химического состава.To form an UFG structure with an average grain size of not more than 500 nm, an initial billet of the 7000 series alloy of the Al-Zn-Mg or Al-Zn-Mg-Cu system is used in the form of a hot-pressed bar or hot-rolled plate of standard chemical composition.

На первом этапе заготовку подвергают термической обработке - отжигу и последующей закалке. Она включает: нагрев заготовки до температуры 460-490°С, выдержку при данных условиях продолжительностью 1-5 часа и последующее охлаждение в воде комнатной температуры. Данная термическая обработка обеспечивает перевод в твердый раствор алюминия максимального количества атомов легирующих элементов (Zn, Mg и Cu) и их равномерное распределение в нем. Охлаждение в воде комнатной температуры фиксирует равномерно распределенные в твердом растворе алюминия атомы легирующих элементов. Режимы термической обработки определяются химическим составом и условиями получения исходной заготовки сплава 7000 серии.At the first stage, the workpiece is subjected to heat treatment - annealing and subsequent quenching. It includes: heating the workpiece to a temperature of 460-490 ° C, holding under these conditions for 1-5 hours and subsequent cooling in water at room temperature. This heat treatment ensures the transfer of the maximum number of atoms of alloying elements (Zn, Mg and Cu) into a solid solution of aluminum and their uniform distribution in it. Cooling in water at room temperature fixes atoms of alloying elements evenly distributed in a solid solution of aluminum. Heat treatment modes are determined by the chemical composition and conditions for obtaining the initial billet of the 7000 series alloy.

На втором этапе закаленную заготовку подвергают обработке методами ИПД при температуре не выше 200°С (в интервале гомологических температур 0,30-0,50 Т_Пл) с истинной накопленной степенью деформации (е)≥4. Вследствие эволюции структуры в процессе ИПД при заданных режимах в алюминиевых сплавах формируется УМЗ структура со средним размером зерна не более 500 нм. Не менее 60% зерен имеют большеугловые границы, разориентированные относительно соседних зерен на углы 15 град и более (фиг. 1).In a second step the blank is hardened processing methods IPD at a temperature not higher than 200 ° C (in the range 0.30-0.50 homologous temperatures _Tm) with the true cumulative degree of deformation (e) ≥4. Due to the evolution of the structure in the process of SPD under specified conditions, an UFG structure with an average grain size of no more than 500 nm is formed in aluminum alloys. At least 60% of the grains have high-angle boundaries, misoriented relative to neighboring grains at angles of 15 degrees and more (Fig. 1).

Одновременно с формированием УМЗ структуры в процессе ИПД в алюминиевой матрице происходит деформационное старение, в результате чего на границах ультрамелких зерен атомами основных легирующих элементов (Zn, Mg, Cu) или хотя бы одним из них образуются зернограничные сегрегации (фиг. 2), а также частицы упрочняющей фазы η-MgZn₂ размером 10-20 нм (фиг. 3). Кроме того, в результате деформационного старения в объеме зерен формируются нанокластеры с размером 2-5 нм, содержащие атомы Mg и/или Zn и/или Cu, а также наноразмерные частицы упрочняющей фазы η-MgZn₂ размером 10-20 нм (фиг. 3).Simultaneously with the formation of the UFG structure in the process of SPD, strain aging occurs in the aluminum matrix, as a result of which grain boundary segregations are formed at the boundaries of ultrafine grains by atoms of the main alloying elements (Zn, Mg, Cu) or at least one of them (Fig. 2), as well as particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm (Fig. 3). In addition, as a result of strain aging, nanoclusters with a size of 2-5 nm are formed in the volume of grains, containing atoms of Mg and / or Zn and / or Cu, as well as nanosized particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm (Fig. 3 ).

Данную обработку можно осуществлять интенсивной пластической деформацией кручением или кручением, совмещенным с экструзией (ИПДК или ИПДК-Э), или равноканальным угловым прессованием (РКУП), или РКУП в параллельных каналах (РКУП-ПК), или РКУП по схеме Конформ (РКУП-К). На данном этапе происходит измельчение микроструктуры в объеме заготовки без изменения ее размеров.This treatment can be carried out by severe plastic deformation by torsion or torsion combined with extrusion (IPDC or IPDC-E), or equal channel angular pressing (ECAP), or ECAP in parallel channels (ECAP-PC), or ECAP according to the Conform scheme (ECAP-K ). At this stage, the microstructure is refined in the volume of the workpiece without changing its dimensions.

После ИПД осуществляют последующую формообразующую сверхпластическую деформацию при температуре не выше 250°С (в интервале гомологических температуру 0,30-0,55 Т_Пл) в интервале скоростей деформации 10^-2 - 10^-5 сек^-1 со значениями предельной деформации не менее 300%.IPD is performed after subsequent superplastic deformation at a forming temperature of not higher than 250 ° C (in the range of 0,30-0,55 homologous temperature _Tm) in the range of deformation rates of 10 ^-2 - 10 ^-5 s ^-1 with ultimate strain values of at least 300 %.

После ИПД, перед формообразующей СП деформацией можно осуществить пластическую деформацию методами прокатки или экструзии при температуре не выше 200°С (в интервале гомологических температуру 0,30-0,50 Т_Пл) с суммарной степенью деформации/обжатия от 20 до 80%. Такой деформационной обработкой помимо заданной величины упрочения получают заготовки из УМЗ сплава заданной геометрии в виде пластины, ленты, профиля для последующего получения деталей конструкций и изделий сложной формы, при последующей формообразующей СП деформации.After the IAP, before molding SP deformation can be carried out plastic deformation methods of extrusion or rolling at a temperature not higher than 200 ° C (in the range 0.30-0.50 homologous temperature _Tm) with a total degree of deformation / reduction from 20 to 80%. By such deformation processing, in addition to a given value of hardening, workpieces from an UFG alloy of a given geometry are obtained in the form of a plate, a tape, a profile for the subsequent production of structural parts and products of complex shapes, with subsequent form-building SP deformation.

Пример конкретной реализации изобретенияAn example of a specific implementation of the invention

В качестве исходной заготовки использовали горячепрессованный пруток промышленного сплава 7000 серии, системы Al-Zn-Mg-Cu, имеющего следующий химический состав: 6.4Zn; 1.7Mg; 2.3Cu; 0.12Zr; 0.10Fe; 0.05Si; 0.02Ti (мас. %). Из данного прутка механической обработкой изготавливали заготовки в виде диска диаметром 20 мм и толщиной 1.4 мм. Данные заготовки подвергали термической обработке - закалке, включающей нагрев до температуры 475°С, выдержку при заданной температуре 2 часа и последующее охлаждение в воде комнатной температуры. После термической обработки заготовки подвергали интенсивной пластической деформации кручением при комнатной температуре, при приложенном давлении 6 ГПа, с истинной накопленной деформацией е=10.As an initial billet, a hot-pressed rod of an industrial alloy 7000 series, Al-Zn-Mg-Cu system, having the following chemical composition, was used: 6.4Zn; 1.7Mg; 2.3Cu; 0.12Zr; 0.10Fe; 0.05Si; 0.02Ti (wt%). This rod was machined into blanks in the form of a disk 20 mm in diameter and 1.4 mm thick. These blanks were subjected to heat treatment - quenching, including heating to a temperature of 475 ° C, holding at a given temperature for 2 hours and subsequent cooling in water at room temperature. After heat treatment, the workpieces were subjected to severe plastic deformation by torsion at room temperature, at an applied pressure of 6 GPa, with a true accumulated deformation e = 10.

Из полученных заготовок были изготовлены образцы для исследования микроструктуры, механических свойств при комнатной и повышенной температуре, а также для осуществления формообразующей сверхпластической деформации.From the obtained blanks, samples were made for studying the microstructure, mechanical properties at room and elevated temperatures, as well as for the implementation of form-forming superplastic deformation.

Анализ микроструктуры осуществляли методами электронной микроскопии на микроскопах JEM 2100, Titan G2 и Zeiss Ultra Plus, а также методом атомной пространственной томографии на установке ЕАР4000Х Si.The analysis of the microstructure was carried out by electron microscopy using JEM 2100, Titan G2, and Zeiss Ultra Plus microscopes, as well as by atomic spatial tomography using an EAP4000X Si setup.

Твердость образцов сплава определяли на твердомере Buehler Omnimet Micromet-5101.The hardness of alloy samples was determined on a Buehler Omnimet Micromet-5101 hardness tester.

Механические испытания на растяжение при комнатной и повышенной температуре проводили на универсальной электромеханической машине Shimadzu AGX-50 Plus.Mechanical tensile tests at room and elevated temperatures were carried out on a Shimadzu AGX-50 Plus universal electromechanical machine.

Полученная УМЗ структура в заготовках сплава, которая была сформирована на этапе ИПД, имеет средний размер зерна 150±6 нм (Фиг. 1). На границах зерен видны сегрегации атомов таких легирующих элементов как Mg, Zn и Cu (Фиг. 2), а также частицы упрочняющей фазы MgZn₂ со средним размером 17±6 нм (Фиг. 3). В объеме зерен алюминиевой матрицы видны нанокластеры размером 4.0±0.3 нм равномерно и частицы упрочняющей фазы MgZn₂ размером 12±4 нм (Фиг. 3).The obtained UFG structure in alloy billets, which was formed at the SPD stage, has an average grain size of 150 ± 6 nm (Fig. 1). At the grain boundaries, segregations of atoms of such alloying elements as Mg, Zn and Cu are visible (Fig. 2), as well as particles of the strengthening phase MgZn ₂ with an average size of 17 ± 6 nm (Fig. 3). In the volume of grains of the aluminum matrix, nanoclusters with a size of 4.0 ± 0.3 nm are visible uniformly and particles of the strengthening phase MgZn _{2 with a} size of 12 ± 4 nm (Fig. 3).

Заготовки сплава с УМЗ структурой, которая была сформирована на этапе ИПД (Фиг. 1-3), демонстрируют более высокую прочность при комнатной температуре: твердость (HV) 255±12, условный предел текучести (σ_0.2) 818±9 МПа и предел прочности (σ_в) 845±5 МПа соответственно, в сравнении с заготовками аналогичного сплава после традиционной упрочняющей термической обработки типа Т73, включающей закалку и двухступенчатое искусственное старение при 110°С - 6 часов и 160°С - 16 часов: HV 165±5, σ_0.2 516±10 МПа и σ_в 580±5 МПа соответственно. Кроме того, заготовки сплава с УМЗ структурой при температуре 170°С и скорости деформации 5×10^-4 с^-1 демонстрируют сверхпластичность: скоростную чувствительность напряжения течения (m) - 0.4, значение предельной деформации - относительное удлинение до разрыва (δ) 480%. После реализации сверхпластической деформации при данных условиях заготовки сплава с УМЗ структурой сохраняют более высокую прочность - твердость HV 195±13, чем сплав после традиционной упрочняющей обработки - HV 165±5.Billets of an alloy with an UFG structure, which was formed at the SPD stage (Figs. 1-3), exhibit higher strength at room temperature: hardness (HV) 255 ± 12, conventional yield strength (σ _0.2 ) 818 ± 9 MPa, and ultimate strength (σ _c ) 845 ± 5 MPa, respectively, in comparison with billets of a similar alloy after traditional hardening heat treatment of the T73 type, including quenching and two-stage artificial aging at 110 ° C - 6 hours and 160 ° C - 16 hours: HV 165 ± 5, σ _0.2 516 ± 10 MPa and σ _at 580 ± 5 MPa, respectively. In addition, billets of an alloy with an UFG structure at a temperature of 170 ° C and a strain rate of 5 × 10 ^-4 s ^-1 exhibit superplasticity: the rate sensitivity of the flow stress (m) is 0.4, the ultimate strain is the elongation to rupture (δ) 480% ... After the implementation of superplastic deformation under these conditions, the alloy blanks with the UFG structure retain a higher strength - hardness HV 195 ± 13 than the alloy after traditional hardening treatment - HV 165 ± 5.

В результате формообразующей СП деформации в установленном температурно-скоростном режиме было получено демонстрационное/пилотное высокопрочное изделие типа «колпачок» методом листовой штамповки из заготовки предложенного сплава с УМЗ структурой (фиг. 4).As a result of the shaping SP deformation in the established temperature-rate regime, a demonstration / pilot high-strength product of the "cap" type was obtained by sheet stamping from a billet of the proposed alloy with an UFG structure (Fig. 4).

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить уровень механической прочности алюминиевых сплавов до и после формообразующей обработки в условиях сверхпластичности и изготавливать из них высокопрочные изделия методами экструзии, объемной или листовой штамповки, а также формовки.Thus, the proposed invention makes it possible to increase the level of mechanical strength of aluminum alloys before and after shaping under superplasticity conditions and to manufacture high-strength products from them by extrusion, bulk or sheet stamping, and molding.

Claims

1. Ultrafine-grained aluminum alloy of the 7000 series of the Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu system, characterized by a structure with an average grain size of not more than 500 nm, while at least 60% of the grains have high-angle boundaries, misoriented relative to neighboring grains on angles of 15 degrees or more, at which grain-boundary segregations are located, formed by atoms of the main alloying elements Zn, Mg, Cu or at least one of them, and particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm, while the grains consist of an aluminum matrix containing nanoclusters uniformly distributed in the volume of grains formed by atoms of alloying elements Zn, Mg, Cu, or at least one of them, with a size of 2-5 nm and particles of the strengthening phase η-MgZn _{2 with a} size of 10-20 nm.

2. A method of producing a product from an ultrafine-grained aluminum alloy of the 7000 series of the Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu system, including obtaining a workpiece, annealing the workpiece at 460-490 ° C, quenching in water, severe plastic deformation at a temperature not higher than 200 ° C with a total true accumulated strain e≥4 and shaping superplastic deformation at a temperature not exceeding 250 ° C, strain rates 10 ^-2 -10 ^-5 s ^-1 with a value of the ultimate deformation of at least 300%.

3. The method according to claim 2, characterized in that severe plastic deformation is carried out by torsion, or torsion combined with extrusion, or equal channel angular pressing, or equal channel angular pressing in parallel channels, or equal channel angular pressing according to the Conform scheme.

4. The method according to claim. 2, characterized in that superplastic deformation is carried out by isothermal extrusion, or forging, or sheet stamping, or molding.

5. The method according to claim 2, characterized in that after severe plastic deformation, additional plastic deformation is performed by rolling or extrusionat a temperature not exceeding 200 ° C with a total degree of deformation / compression from 20 to 80%.