Study of supersaturated solid solution decomposition during quenching of sheets from Al-Mg-Si aluminum alloy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper presents the results of a study of the stability of a supersaturated solid solution (SSS) of sheets made of thermally hardened aluminum alloy of the Al-Mg-Si system with a small addition of copper (Al-0.6Mg-1.0Si-0.2Cu) under various quenching modes. The samples were subjected to isothermal or continuous quenching with different quenching cooling rates, after which artificial aging was carried out at a temperature of 170°C. From the results of thermodynamic modeling of the equilibrium phase composition of the alloy, it was found that for the temperature range from 300 to 530°C, the presence of the β-phase (Mg2Si) is most likely. With the use of transmission electron microscopy and X-ray spectral microanalysis, it was found that during quenching, the decomposition of SSS leads to the precipitation of undesirable large particles of metastable β-type phases or equilibrium β-phase. The nucleation of the secretions is realized in the form of rod-shaped particles by a heterogeneous mechanism mainly on the surface of the α-phase dispersoids (Al15(Mn,Fe)3Si2), which thus significantly increase the quenching sensitivity of the alloy. The formation of these secretions at a low quenching rate causes, during subsequent aging, a decrease in the proportion and density of formation of strengthening particles of the β" phase, and also leads to an increase in their size and heterogeneity of distribution in the aluminum matrix, which reduces the potential of dispersion hardening during aging and corrosion resistance of the material.

About the authors

I. Benarieb

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: benar1294@gmail.com
Moscow, 123182 Russia

Yu. A. Puchkov

Bauman Moscow State Technical University

Email: benar1294@gmail.com
Moscow, 105005 Russia

S. V. Sbitneva

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: benar1294@gmail.com
Moscow, 123182 Russia

D. V. Zaytsev

National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: benar1294@gmail.com
Moscow, 123182 Russia

References

  1. Бенариеб И., Бер Л.Б., Антипов К.В., Сбитнева С.В. Тенденции развития деформируемых сплавов системы Al–Mg–Si–(Cu). Часть 1 (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 3. С. 14–22. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2019-0-3-14-22
  2. Кузнецов А.О., Оглодков М.С., Климкина А.А. Влияние химического состава на структуру и свойства сплава системы Al–Mg–Si // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2018. № 7 (67). Ст. 01. http://www.viam-works.ru (дата обращения: 15.07.2018). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-7-3-9
  3. Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Цукров С.Л. Термическая обработка деформируемых алюминиевых сплавов / Под ред. акад. РАН профессора Е.Н. Каблова. М.: НП “АПРАЛ”, 2020. С. 552.
  4. Захаров В.В. Устойчивость твердого раствора в алюминиевых сплавах // Цветные металлы. 2007. № 11. С. 100–107.
  5. Захаров Е.Д., Давыдов В.Г., Егорова Л.С., Сорокин Н.А., Гусев В.П., Антонова Р.Н. Исследование устойчивости твердых растворов сплавов системы Al–Mg–Si // Технология легких сплавов. 1967. № 2. С. 12–17.
  6. Milkereit B., Starink M., Rometsch P., Schick C., Kessler O. Review of the Quench Sensitivity of Aluminium Alloys: Analysis of the Kinetics and Nature of Quench-Induced Precipitation // Materials. 2019. V. 12. P. 4083. https://doi.org/10.3390/ma12244083
  7. Pogatscher S., Antrekowitsch H., Leitner H. Influence of interrupted quenching on artificial aging of Al–Mg–Si alloys // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 4496–4505. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.04.026
  8. Yang Z., Jiang X., Zhang X., Liu M., Liang Z., Leyvraz D., Banhart J. Natural ageing clustering under different quenching conditions in an Al–Mg–Si alloy // Scripta Mater. 2021. V. 190. P. 179–182.
  9. Strobel K., Easton M., Sweet L., Couper M.J., Nie J.-F. Relating Quench Sensitivity to Microstructure in 6000 Series Aluminium Alloys // Mater. Trans. 2011. V. 52. № 5. P. 914–919.
  10. Andersen S.J., Zandbergen H.W., Jansen J., Træholt C., Tundal U., Reiso O. The crystal structure of the β''-phase in Al–Mg–Si alloys // Acta Mater. 1998. V. 46. P. 3283–3298.
  11. Saito T., Mortsell E.A., Wenner S., Marioara C.D., Andersen S.J., Friis J., Matsuda K., Holmestad R. Atomic structures of precipitates in Al–Mg–Si alloys with small additions of other elements //Advanced Eng. Mater. 2018. V. 20. № 7. P. 1800125.
  12. Телешов В.В. Активационные явления при термической обработке алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. 2017. № 4. С. 49–61.
  13. Колобнев Н.И., Бер Л.Б., Хохлатова Л.Б., Рябов Д.К. Структура, свойства и применение сплавов системы Al–Mg–Si–(Cu) // Металловедение и термическая обр. металлов. 2011. № 9. С. 40–45.
  14. Каблов Е.Н., Лукина Е.А., Сбитнева С.В., Хохлатова Л.Б., Зайцев Д.В. Формирование метастабильных фаз при распаде твердого раствора в процессе искусственного старения Al-сплавов // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 7–17.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (206KB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (2MB)
6.

Download (2MB)
7.

Download (691KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».