Ударное разрушение наноструктурированного алюминиевого сплава ад31 после различных видов термической обработки и прокатки в винтоо бразных валках

Abstract

В настоящее время разработаны новые способы интенсивной пластической деформации (ИПД), позво- ляющие путем глубокой фрагментации зерен получить новую нанокристаллическую структуру с высокими прочностными свойствами. Установлено, что известными способами ИПД трудно изготовить листовой про- кат с нанозернистой структурой. Поэтому в работе для получения высококачественных листовых заготовок с нанокристаллической структурой, без значительных изменений их размеров, предлагается инструмент, имеющий валки с винтообразными рабочими поверхностями, а для прокатки полос из данных заготовок пятиклетьевой продольно-клиновый стан. Особое внимание уделено анализу влияния рациональных режи- мов прокатки в винтообразных валках и продольно-клиновом стане (ПКС) на формирование наноструктур в алюминиевом сплаве АД31. Используя рациональную технологию, в алюминиевом сплаве АД31 при про- катке в винтообразных валках двенадцатью проходами получена однородная, равновесная наноструктура со средним размером зерна менее 100 нм. Такая структура при одноосном растяжении показала высокую статическую прочность и хорошую пластичность. Отметим, что заготовки с неравномерной наноразмерной структурой имеют в 1,5…1,8 раза ниже значения ударной вязкости и твердости, чем заготовки с однородной структурой. При этом прокатка в винтообразных валках ведет к увеличению ударной вязкости (КCV), твер- дости и относительного удлинения в среднем на 30–40 %, а разрушение проходит вязко в условиях плоского напряженного состояния с образованием ямочного микрорельефа.

At the present time, new methods of severe plastic deformation (SPD) have been developed, which allow deep fragmentation of grains to receive a new nanocrystalline structure with high strength properties. It is established that it is difficult to produce sheet products with a nanogranular structure by known SPD methods. Therefore, in the work to obtain high-quality sheet blanks with a nanocrystalline structure, without a significant change their dimensions, a tool, which has helical-shaped working surfaces, and for further processing a five-stand longitudinal-wedge mill are proposed. Particular attention is paid to the analysis of the effect of rational rolling regimes in helical-shaped rolls and a longitudinal-wedge mill on the formation of nanostructures in an aluminum alloy AD31. This article presents a new technology for the production of nanostructured sheet metal. The nanostructure is obtained by applying an intense plastic deformation developed by a helical roll. A rational technology for rolling AD31 aluminum alloy has been developed and tested under laboratory conditions. Particular attention is paid to the analysis of the effect of rolling regimes in helical rolls and longitudinal-wedge mill (LWM) on the formation of nanostructures in AD31 aluminum alloy. Using rational technology, a homogeneous, equilibrium nanostructure with an average grain size of less than 100 nm was obtained in AD31 aluminum alloy during rolling in helical rolls by twelve passes. Such a structure under uniaxial tension showed high static strength and good ductility. It has to be noted that blanks with a nonuniform, nano-dimensional structure have in 1.5 ... 1.8 times lower values of impact strength and hardness than blanks with a homogeneous structure. In this case, rolling in helical rolls leads to an increase in the toughness (KCV), hardness and elongation by an average of 30-40 %, and the fracture passes viscously under conditions of a plane stressed state with the formation of a dimple microrelief.