Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия

Н. О. Короткова, младший научный сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы», канд. техн. наук, эл. почта: darkhopex@mail.ru

НАО Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова, Караганда, Республика Казахстан
Т. Ж. Султанбек, докторант кафедры НТМ, эл. почта: togzhan-sultanbek@mail.ru

Институт проблем механики имени А. Ю. Ишлинского РАН, Москва, Россия
О. О. Щербакова, старший научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: scherbakovaoo@mail.ru
Т. И. Муравьева, научный сотрудник

Расчетными и экспериментальными методами изучено влияние термомеханической обработки при холодной и горячей прокатке ленты с относительной степенью обжатия 77 % из сплава Al – 4 % Ca – 2 % Mn, полученного литьем в электромагнитный кристаллизатор. Показано, что опробованный режим термомеханической обработки при холодной прокатке позволяет снизить удельное электросопротивление практически в 3 раза по сравнению с литым состоянием при снижении твердости на 20 единиц. Установлено, что опробованная схема горячей прокатки приводит к повышению деформационного упрочнения. Экспериментальными методами подтверждено образование в структуре соединения Al10CaMn2 вторичного происхождения размером ~500 нм при распаде (Al) по Mn в ходе гомогенизирующего отжига полосы. Показано, что даже при высокотемпературной обработке размерность вторичных дисперсоидов сохраняется. Изучена кинетика распада (Al) по Mn в ходе изотермической выдержки до 24 ч включительно при температуре 350 ^oC сплава Al – 4 %Ca – 2 % Mn с относительной степенью обжатия 77 % в горяче- и холоднокатаном состояниях. Проведен сравнительный анализ механических свойств холоднокатаных лент толщиной 0,5 мм из сплавов Al – 4 % Ca – 2 % Mn и A3003 (получен методом двухвалкового непрерывного литья с эжекцией расплава). Установлено, что лента из сплава Al – 4 % Ca – 2 % Mn обладает прочностью 260 МПа, а из сплава A3003 — 230 МПа при сопоставимом уровне пластичности 4,9 и 4,0 % соответственно. Достигнутый уровень электросопротивления в сплаве Al – 4 % Ca – 2 % Mn (43,3 мОм·мм/м) при обжатии 77 % сопоставим с уровнем нагартованного сплава A3003 43,0 мОм×мм/м при обжатии 75 %.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-00106, https://rscf.ru/project/22-79-00106/.

1. Добаткин В. И., Елагин В. И., Федоров В. М. Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы. — М. : ВИЛС, 1995. — 341 с.
2. Добаткин В. И., Федоров В. М., Бондарев Б. И. и др. Гранулируемые алюминиевые сплавы с высоким содержанием переходных металлов // Технология легких сплавов. 2004. № 3. C. 22–29.
3. Федоров В. М., Бер Л. Б., Лебедева Т. И., Лобанова Н. А. Исследование закономерностей изменения структуры и свойств сплавов системы Al – Mn в зависимости от скорости охлаждения при кристаллизации // Металлургия гранул : Сб. статей. Вып. 3. ВИЛС, 1986. С. 378–387.
4. Первухин М. В., Тимофеев В. Н. Современные электротехнологии для производства высококачественных алюминиевых сплавов. — Красноярск : СФУ, 2015. — 156 с.
5. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование алюминия и магния. — М. : МИСИС, 2002. — 376 с.
6. Korotkova N. O., Belov N. A., Timofeev V. N., Motkov M. M. et al. Influence of heat treatment on the structure and properties of an Al–7% REM conductive aluminum alloy casted in an electromagnetic crystallizer // Physics of Metals and Metallography. 2020. Vol. 121, Iss. 2. P. 182–188. DOI: 10.1134/S0031918X2002009X
7. Тимофеев В. Н., Усынина Г. П., Мотков М. М., Захаров В. В. Термостойкая проволока из алюминиевого сплава Al – Zr – Hf: состав, технология производства // Цветные металлы. 2023. № 5. С. 79–85.
8. Belov N. A., Timofeev V. N., Cherkasov S. O., Motkov M. M. The Effect of thermodeformation treatment on the structure and strengthening of the Al – 7,1 % Zn – 2,8 % Mg – 1,4 % Ni – 1,1 % Fe alloy produced via casting in an electromagnetic crystallizer // Physics of Metals and Metallography. 2023. Vol. 124. P. 414–421. DOI: 10.1134/S0031918X23600306
9. Korotkova N. O., Cherkasov S. O., Timofeev V. N., Aksenov A. A. Structure and properties of the Al – 1 % Ca – 0,5 % Fe – 0,25 % Si – 0,5 % Zr alloy produced via casting in an electromagnetic crystallizer // Physics of Metals and Metallo graphy. 2021. Vol. 122. P. 725–730. DOI: 10.1134/S0031918X21060065
10. Тимофеев В. Н., Усынина Г. П., Лебедев В. Н., Конкевич В. Ю. Производство проволоки для бортпроводов из алюминиевых сплавов с высоким содержанием редкоземельных металлов, полученных с использованием электромагнитной кристаллизации // Цветные металлы. 2022. № 7. С. 72–78.
11. Авдулов А. А., Усынина Г. П., Сергеев Н. В., Гудков И. С. Отличительные особенности структуры и свойств длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов, отлитых в электромагнитный кристаллизатор // Цветные металлы. 2017. № 7. С. 73–77.
12. Haga T., Takahashi K., Ikawa M., Watari H. A vertical-type twin roll caster for aluminum alloy strips // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 140. P. 610–615. DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00835-5
13. Kralik R., Krivska B., Bajtosova L., Šlapakova M. et al. Homogenization of twin-roll cast AA8079 aluminum alloy studied by in-situ TEM // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2022. Vol. 32. P. 2138–2149. DOI: 10.1016/S1003-6326(22)65936-3
14. Haga T., Tkahashi K., Ikawaand M., Watari H. Twin roll casting of aluminum alloy strips // Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 153-154. P. 42–47. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.04.018
15. Li Y., He Ch., Li J., Wang Zh. et al. A novel approach to improve the microstructure and mechanical properties of Al – Mg – Si aluminum alloys during twin-roll casting // Materials. 2020. Vol. 13. 1713. DOI: 10.3390/ma13071713
16. Belov N. A., Naumova E. A., Doroshenko V. V., Korotkova N. O. et al. Determination of the parameters of a peritectic reaction that occurred in the Al-rich region of the Al – Ca – Mn system // Physics of Metals and Metallography. 2022. Vol. 123. P. 759–767. DOI: 10.1134/S0031918X22060047
17. Белов Н. А., Короткова Н. О., Дорошенко В. В., Аксенов А. А. Влияние кальция на электросопротивление и фазо вый состав сплава Al –1,5 % Mn // Цветные металлы. 2022. № 9. С. 85–91.
18. Короткова Н. О., Дорошенко В. В., Хабибулина А. И., Аксенов А. А. Сравнительный анализ удельного электросопротивления листов из сплавов Al – 1,5 % Mn и Al – 1,5 % Mn – 0,5 % Ca // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 56–63.
19. ГОСТ 11069–2001. Алюминий первичный. Марки. — Введ. 01.01.2003.
20. ГОСТ Р 53777–2010. Лигатуры алюминиевые. Технические условия. — Введ. 01.07.2010.

21. Huang H.-W., Ou B.-L. Evolution of precipitation during different homogenization treatments in a 3003 aluminum alloy // Materials and Design. 2009. Vol. 30. P. 2685–2692. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.10.012
22. Kang H., Wang T., Li X., Su Ya. et al. Faceted-nonfaceted growth transition and 3-D morphological evolution of primary Al6Mn microcrystals in directionally solidified Al – 3 at. % Mn alloy // Journal of Materials Research. 2014. Vol. 29. P. 1256–1263. DOI: 10.1557/jmr.2014.111
23. Shechtman D., Schaefer R. J., Biancaniello F. S. Precipitation in rapidly solidified Al-Mn alloys // Metallurgical Trahsactions A. 1984. Vol. 15. P. 1987–1997. DOI: 10.1007/BF02646833
24. Rios P. R., Fonseca G. S. Grain boundary pinning by Al6Mn precipitates in an Al – 1 wt % Mn alloy // Scripta Materialia. 2004. Vol. 50. P. 71–75. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2003.09.031
25. Вороноцова Л. А. Алюминий и его сплавы в электротехнических изделиях. — Москва : Энергия, 1971. — 224 с.
26. ГОСТ 27333–87. Контроль неразрушающий. Измерение удельной электрической проводимости цветных металлов вихретоковым методом. — Введ. 01.07.1988.
27. ГОСТ 2999–75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. — Введ. 01.07.1976.
28. ГОСТ 11701–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент. — Введ. 01.01.1986.
29. Короткова Н. О. Удельное электросопротивление сплава Al – 0,5 % Mn с добавкой кальция // Сборник научных статей 12-й Международной конференции МТО-67. 1.11.2022. С. 190–194.
30. Chen G., You T., Xu G. Abating recrystallization inhomogeneity in twin-roll cast 3003 aluminum sheet by electromagnetic fields // Applied Physics A. 2018. Vol. 124. P. 28. DOI: 10.1007/s00339-017-1449-5
31. Naumova E., Doroshenko V., Barykin M., Sviridova T. Hypereutectic Al – Ca – Mn – (Ni) alloys as natural eutectic composites // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 6. 890. DOI: 10.3390/met11060890