03 марта 2016г.
В последние годы большой интерес исследователей-материаловедов вызывают ультрамелкозернистые (УМЗ) алюминиевые материалы, измельчение структуры в которых, достигается воздействием интенсивной пластической деформации [1]. Это связано с тем, что формирование УМЗ структуры в данных материалах приводит к повышению уровня их механических и физических свойств, что в перспективе может быть использовано для различных практических приложений.Изучение комплекса механических свойств и структурных особенностей, оказывающих определяющее влияние на их формирование в процессе РКУПа 3D осадки, является предметом многочисленных исследований [2]. Равноканальное угловое прессование (РКУП) и 3 D осадка является в настоящее время одним из основных способов для реализации интенсивной пластической деформации. Указанный метод позволяет получать массивные беспористые заготовки с ультрамелким размером зерен в субмикрокристаллическом для чистых металлов или нанометровом диапазоне.
Целью данной работы является изучение комплекса механических свойств и структурных особенностей чистого алюминия и сплава АМг3, АМг6
В качестве материала иследования был выбран чистый алюминий, сплав АМг3, АМг6.Химический состав сплава: 99,9% чистый алюминий, состав сплава АМг3:Al - 93,8-96%, Mn - 0,3-0,6%, Si - 0,5-0,8 %, Fe - 0,5%, Ti - 0,1%, Cu - 0,1 %, Mg - 3,2-3,8 %, Zn - 0,2%.Состав сплава AМг6:Fe - 0,4%, Si - 0,4%,Mn0,5 - 0,8%, Ti-0,02 - 0,1%, Al 91,1 - 93,68%, Cu- 0,1%, Be0,0002 - 0,005%, Mg5,8 - 6,8%, Zn - 0,2%
Выбор материала основан тем, что его можно эфективно использывать в качестве защитного картера двигателя легкового автомобиля. Это необходимое устройство для каждой машины, так как именно оно защищает все узлы и агрегаты от механических повреждений. В целом, защита поддона картера является устройством, которое крепится на днище машины прямо под двигателем. Этот элемент необходим, для того чтобы защитить двигатель от различного типа повреждений. Чаще всего защиту картера изготавливают из стали, углепластик и алюминий [3].
Для проведения иследаваний были использованы следующие методы: РКУП осуществлялось в пресс-форме с углом пересечения рабочего и выходного каналов 90°. Скорость прессования заготовки диаметром 20 мм и длиной l=100 мм составляла 0.4 мм/с. Заготовки подвергались РКУП при комнатной температуре с различным числом проходов (от 1 до 12) и поворотом на 90° и 180° перед каждым проходом. расплав АМг3 на муфельным печи SNOL1300 при температуре 6500-6800 1,5час, 3Dосадка после 2-х ,4-х цикла обработки, данные образцы былипрокатаны на 30%, 60%, 70% , измерение образцов микротвердости на приборе ПМТ-3,рентгенно-фазовый анализ на рентгеновский порошковый дифрактометре D8 Advance,исследования структуры образцы на растровым микроскопе ТМ3000, а также оптической микроскопии на микроскопе Neоphot-21
Оптическим методом установлено, что в исходном состоянии образцы состоит из крупных зеренсо средним80 мкмалюминий, сплав АМг3 размером103 мкм, далее дакозано что РКУП и 3D осадки приводит к существенному измельчению структуры чистого алюминия и сплава АМг3.После 3Dосадки 2-х цикла обработки и 4-х цикла обработки со средним размером 1,5 мкм (Рисунках 1-3).
Исследование структуры сплава на растровым
электронном микроскопе ТМ3000 показало, что после 3D осадки в АМг3 формируется однофазная структура (Рисунке
3) со средним размером
зерен 72 мкм (Рисунке
4).
Рентгенофазовый анализ образцов приводился на рентгеновском порошковом дифрактометре D8 Advance. На Рисунке 5 представлены дифрактограммы сплава AMг3 в исходном состоянии и после двух цикла обработки. В результате выяснилась, что у сплава AМг3 кристаллическая решѐтка
ГЦК, параметры решетки составляет а=4,04060Å.
На Рисунке 6 представлена гистограмма изменениямикротвердости по методу Виккерса
для 99,9%чистого алюминия, расплава
АМг3 и сплав АМг6. В результате РКУПа и 3D осадки микротвердость образцов возрастает 2 раза выше,
чем в исходном состоянии.
Таким образом, на основе проведенных экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Методами растровой электронной микроскопии установлено, что при интенсивной пластической деформации
и отжига при 650-6800С в течение
1,5 часов, после ИПД образуется однофазная структура со средним размером зерна 1,5 мкм.
2. Рентгенофазовый анализ образцов
на рентгеновском порошковом дифрактометре D8 Advance показал, что у сплава кристаллическая решѐтка ГЦК.
3. В результате РКУПа, 3 D осадки и прокатки микротвердость данных образцов возрастает
в 2 раза, это объясняется воздействием интенсивной пластической деформации.
В будущем планируется с помощью прокатного стана сделать
макет защиту картера двигателя легкового автомобиля из сплава АМг6.
Список литературы
1. Колобов Ю.Р., Валиев Р.З., ГрабовецкаяГ.П. и др. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов.
– Новосибирск: Наука, 2001.
– 232 с.
2.
Валиев Р.З., Александров
И.В.
Объемные
наноструктурные
металлические
материалы.
–
М.:
ИКЦ «Академкнига», 2007. – 398 с.
3.
[Электронный ресурс].
– режим доступа: http://amastercar.ru/automaster/zashchita_kartera_dlya_mashiny.shtml
