Изменение модуля Юнга, сдвига и коэффициента Пуассона ультрамелкозернистого алюминиевого сплава 1421 от температуры отжига

Землякова Н. В., Мишакин В. В.

Нижегородский филиал государственного бюджетного учреждения науки Института машиноведения имени А.А. Благонравова Российской академии наук Нижний Новгород, Россия

[e-mail]

Акустическим эхо-импульсным методом исследовалось влияние температуры отжига и времени выдержки на модули упругости сплава 1421, имеющего ультра- мелкозернистую (УМЗ) структуру. В работе также приведены результаты металло- графических, рентгеноструктурных исследований.

На всем температурном участке нагрева сплава отмечена хорошая корреля- ция между уширением рентгеновской линии (422), которая характеризует микро- напряжения второго рода и модулем упругости Юнга. Подобное поведение харак- терно для рентгеновских линий (420), (331).

На участке нагрева 20–400°С сплава 1421, прошедшего РКУП обработку, на- блюдается снижение модулей Е и G на 2%, которое можно объяснить уменьшени- ем микронапряжений за счет происходящих релаксационных процессов. Иссле- дуемый материал имеет слабую упругую анизотропию, которая не изменяется при нагреве до ~ 400°С. Нагрев сплава ≥ 400°С приводит к росту акустической анизо- тропии в 2 раза по сравнению с первоначальным значением, которое составляет

2,2´10-3. Поскольку при РКУП обработке сплав проходит динамическую рекри-

сталлизацию, то рост анизотропии связан с развитием кристаллографической тек-

стуры в результате вторичной рекристаллизации после нагрева сплава выше 400°С. Изменение модуля упругости, согласно теории Гранато-Люкке, при комнатной температуре идет пропорционально изменению плотности дислокаций. Посчита- но, в интервале температур 20–400°С плотность дислокаций падает.

Вместе с тем, при ступенчатом нагреве от 20–400°С в сплаве проходят структурно- фазовые превращения: выделение когерентной фазы – d’ (Al3Li) с переходом ее в частично когерентную S ΄ фазу (MgLi), а затем, ближе к 400°С – в некогерентную S - фазу (Al2MgLi). Фазовые превращения в сплаве подтверждают уменьшение пара- метра кристаллической решетки и немонотонное поведение микротвердости. Средний размер зерна в интервале температур 20–300°С не изменялся, оставаясь на уровне ~1 мкм. Поскольку выделение фаз проходит по границам зерен, это отра- жалось на поведении затухания ультразвуковых волн. На участке нагрева от 20 до 450°С методом дифференциально-сканирующей калориметрии определены грани- цы фазовых превращений и начало процесса вторичной рекристаллизации.

На участке подъема модулей упругости при температурах 400–450°С интенсивно проходил процесс вторичной рекристаллизации. Рост модуля упругости на этом участке составил 3,6%, что можно объяснить изменением кристаллографической текстуры и активизацией фазовых превращений: растворением литиевых фаз с пе- реходом атомов лития в твердый раствор.

Дата добавления: 2017-01-14