264 / 397
Механики XXI веку. №16 2017 г.
264
Введение.
Легкие сплавы на основе алюминия играют ключевую роль в современной
технике, поскольку они являются наиболее часто используемым цветным металлом. В част-
ности, алюминий-магниевые сплавы обладают высокими удельными прочностными характе-
ристиками, высокой коррозионной стойкостью, легкостью в обработке и поэтому широко
применяются для создания элементов конструкций авиакосмической техники, скоростных
судов, автомобилей. Возрастающие требования к прочности и надежности элементов конст-
рукций новой техники являются стимулом для развития технологий обработки сплавов с це-
лью повышения их прочностных свойств [1]. Технологии интенсивной пластической дефор-
мации позволяют за счет модификации зеренной структуры сплава варьировать величину
предельной деформации до разрушения, предела текучести и временного сопротивления
разрушению. Модификация крупнокристаллической (КК) зеренной структуры, в частности,
ее измельчение с помощью интенсивной пластической деформации до нано и ультарамелко-
зернистого (УМЗ) состояния, открывает новые возможности для создания материалов с за-
данными свойствами [2]. Варьируя параметры режима и маршрута прессования, а так же
подбирая программу дальнейшей обработки по схеме РКУП (температуру, скорость прессо-
вания, маршруты повторного прессования), можно добиться существенного повышения
прочностных характеристик [3-5].
В данной работе исследованы изменения параметров зеренной структуры и физико-
механических характеристик алюминий-магниевого сплава 1560 в результате интенсивной
пластической деформации, реализованной при многократном ортогональном РКУП.
Материал и методы исследования.
Призматические заготовки для обработки разме-
рами 8х8х45 мм были изготовлены из горячекатаного прутка сплава 1560 (химический со-
став: 91 % Al – 7 % Mg – 0,73 Mn - < 1,2 % прочее). РКУП проводилось с использованием
оригинальной стальной пресс-формы с каналами, пересекающимися под углом 90° без
скруглений [5]. Такие геометрические особенности пресс-формы обеспечивают максималь-
ную степень накопления пластической деформации в материале за один проход равной 115
%. Для прессования использовали универсальную сервогидравлическую испытательную ма-
шину Instron 40/50-20. Прессование проводилось при температуре 200 °С и скорости продав-
ливания 15 мм/мин. Заготовки перед обработкой подвергали нагреву в каналах пресс-формы
и выдерживали при постоянной температуре 15 минут. Для уменьшения трения между стен-
ками каналов и заготовкой использовали высокотемпературную смазку на основе дисульфи-
да молибдена (MoS
2
).
После четырехкратного прессования из заготовок электроэрозионным методом были
вырезаны образцы, использованные для испытаний на растяжение, определения микротвер-
дости и исследований распределения размеров зерен в объеме.
Исследования микроструктуры материала до и после обработки проводили методом
анализа картин дифракции отраженных электронов (EBSD) с использованием электронного
микроскопа TescanVega II LMU с приставкой дифракции отраженных электронов. Изучаемая
поверхность образцов была подготовлена методом предварительной механической полиров-
ки и ионного травления на установке ION SLICER EM-09100. Анализ полученных данных
проводился на лицензионном программном обеспечении HKL-Channel 5.
Эксперименты по измерению микротвердости образцов по Виккерсу HV проводили в
соответствии со стандартом ISO 6507-1:2005 на боковой поверхности призматических заго-
товок в разных участках вдоль оси прессования. Использовали автоматический микротвер-
домер HMV G21ST SHIMADZU. Идентирование выполняли с нагрузкой 50 г и выдержкой
10 с. На каждом образце было больше 100 измерений. Подготовку поверхности проводили
по стандартной методике с использованием механической шлифовки и полировки до зер-
кальной бездефектной поверхности. Для измерения скорости прохождения продольной уп-
ругой волны между противоположными торцами в призматических заготовках применялся
ультразвуковой дефектоскоп HARFANG VEO 128:16 с датчиком частотой 5 МГц.
Испытания на одноосное растяжение были проведены со скоростью деформации
0,001 1/с при комнатной температуре с использованием электромеханической испытательной