Особенности формирования кристаллографической текстуры в алюминиевых сплавах с высоким содержанием магния на этапе проработки литой структуры

Целью работы является изучение эволюции текстуры при проработке литой структуры алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния в реверсивной клети. 

Методы. В ходе исследования была проведена промышленная прокатка двух литых заготовок из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния 5182 и 1565 ч в реверсивной клети с целью проработки литой структуры. Кроме того, было проведено моделирование формирования литой структуры при различных параметрах Зенера. Микроструктуру образцов исследовали на оптическом микроскопе Carl Zeiss Axiovert - 40 MAT. Текстура была исследована методом «на отражение» с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-7 в Cokα-излучении.

Результаты. Исследование показало как общие черты, характерные для двух сплавов, так и различия. Главным сходством является то, что одним из основных механизмов образования зародышей рекристаллизованных зерен в обоих сплавах являются частицы второй фазы. Однако наблюдаются и существенные различия, заключающиеся в том, что в сплаве 1565 ч механизм зародышеобразования основан на частицах второй фазы. При некоторых режимах термомеханической обработки 1565 ч образование зародышей на частицах второй фазы будет превалирующим. Кроме того, сплав 5182 полностью рекристаллизуется после завершения проработки литой структуры, в то время как в 1565 ч лишь небольшой объем металла.

Заключение. Полученные результаты показали, что для каждого сплава существует свой подход к управлению формированием текстуры на ранних этапах термомеханической обработки алюминиевых сплавов. В случае 5182 необходимо производить проработку литой структуры при низких параметрах Зинера – Холломона и стараться получить максимально острую текстуру куба. Проработку литой структуры 1565 ч, наоборот, необходимо проводить при высоких параметрах Зинера – Холломона, чтобы после рекристаллизации не наблюдалось ни одной ярко выраженной текстурной компоненты.

1. Влияние модифицирования расплава лигатурами на основе алюминия с добавками редкоземельных и щелочноземельных металлов на структуру и свойства доэвтектических силуминов / К. В. Никитин, В. И. Никитин, И. Ю. Тимошкин, В. Б. Деев // Металлург. 2021. № 6. С. 81–86.

2. Влияние церия на фазовый состав и характер кристаллизации литейных алюминиевых сплавов системы AL-MG-SI / В. Б. Деев, Е. С. Прусов, П. К. Шуркин, Э. Х. Ри, С. В. Сметанюк // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2021. Т. 27, № 3. С. 37–45.

3. Ибрагимов В. Э., Бажин В. Ю. Термодинамическое моделирование реакции рафинирования и модифицирования расплава системы Al-Mg-Si карбонатом марганца // Естественные и технические науки. 2020. № 6 (144). С. 163–167.

4. Hirsch J. Thermomechanical control in aluminium sheet production // Materials Science Forum. Trans. Tech. Publications Ltd., 2003. Vol. 426. Р. 185–194.

5. Engler O. Modeling of texture and texture-related properties during the thermomechanical processing of aluminum sheets // Materials Science Forum. Trans. Tech. Publications Ltd. Zurich-Uetikon, Switzerland, 2003. Vol. 426. Р. 3655–3660.

6. Engler O., Kalz S. Simulation of earing profiles from texture data by means of a visco-plastic self-consistent polycrystal plasticity approach // Materials Science and Engineering: A. 2004. Vol. 373, No. 1-2. Р. 350–362.

7. Hutchinson W. B., Oscarsson A., Karlsson А. Control of microstructure and earing behaviour in aluminium alloy AA 3004 hot bands // Materials science and technology. 1989. Vol. 5, No. 11. Р. 1118–1127.

8. Engler O. Control of texture and earing in aluminium alloy AA 3105 sheet for packaging applications // Materials Science and Engineering: A. 2012. Vol. 538. Р. 69–80.

9. Modeling the microstructural changes during hot tandem rolling of AA5 XXX aluminum alloys. Part II. Textural evolution / M. A. Wells, I. V. Samarasekera, J. K. Brimacombe, E. B. Hawbolt, D. J. Lloyd // Metallurgical and Materials Transactions B. 1998. Vol. 29, No. 3. Р. 621–633.

10. Modeling the microstructural changes during hot tandem rolling of AA5XXX aluminum alloys. Part III. Overall model development and validation / M. A. Wells, I. V. Samarasekera, J. K. Brimacombe, E. B. Hawbolt, D. J. Lloyd // Metallurgical and Materials Transactions B. 1998. Vol. 29, No. 3. Р. 709–719.

11. Vatne H. E., Wells M. A. Modelling of the recrystallization behaviour of AA5XXX aluminum alloys after hot deformation // Canadian metallurgical quarterly. 2003. Vol. 42, No. 1. Р. 79–88.

12. Zaidi M. A., Sheppard T. Development of microstructure throughout roll gap during rolling of aluminium alloys // Metal Science. 1982. Vol. 16, No. 5. Р. 229–238.

13. Hirsch J., Karhausen K., Kopp R. Microstructure simulation during hot rolling of AlMg alloys // Proc. 4th Int. Conf. on Aluminium Alloys (ICAA4)/ Atlanta. GA, 1994.

14. Evolution of texture and microstructure in the production of sheets and ribbons from aluminum alloy 5182 in modern rolling facilities / E. V. Aryshenskii, V. Y. Aryshenskii, A. F. Grechnikova, E. D. Beglov // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56, No. 7. Р. 347–352.

15. Specific features of microstructural evolution during hot rolling of the as-cast magnesium-rich aluminum alloys with added transition metal elements / E. V. Aryshenskii, J. Hirsch, S. V. Konovalov, U. Prahl // Metallurgical and Materials Transactions A. 2019. Vol. 50, No. 12. Р. 5782–5799. http://doi.org/10.1007/s11661-019-05480-x.

16. Development of the new fast approach for calculation of texture evolution during hot deformation of aluminum alloys / E. Aryshenskii, E. Beglov, J. Hirsch, V. Aryshenskii, S. Konovalov // Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 37. Р. 492–499. http://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.12.079.

17. Aryshenskii E., Kawalla R., Hirsch J. Development of new fast algorithms for calculation of texture evolution during hot continuous rolling of Al–Fe alloys // Steel Research International. 2017. Vol. 88, No. 10. Р. 1700053. http://doi.org/10.1002/srin.201700053.

18. Deformation texture prediction: from the Taylor model to the advanced Lamel model / P. van Houtte, S. Li, M. Seefeldt, L. Delannay // International Journal of Plasticity. 2005. Vol. 21, No. 3. Р. 589–624. http://doi.org/10.1016/j.ijplas.2004.04.011.

19. Study of recrystallization kinetics in AA5182 aluminium alloy after deformation of the as-cast structure / V. Yashin, E. Aryshenskii, J. Hirsch, S. Konovalov, I. Latushkin // Materials Research Express. 2019. Vol. 6, is. 6. P. 066552. http://doi.org/10.1088/20531591/ab085f.

20. Study of the recrystallization behaviour of the aluminium 1565ch alloy during hot rolling of the as cast structures / E. Aryshenskii, J. Hirsch, V. Yashin, S. Konovalov, E. Chitnaeva // Materials Research Express. 2019. Vol. 6, No. 7. Р. 076524. http://doi.org/10.10088/2053-1591/ab13b6.

21. Investigation of subgrain and fine intermetallic participles size impact on grain boundary mobility in aluminum alloys with transitional metal addition / E. V. Aryshenskii, V. Y. Aryshenskii, E. D. Beglov, E. S. Chitnaeva, S. V. Konovalov // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19, No. 1. Р. 2183–2188. http://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.370.