New high-strength aluminum alloy on the basis of secondary materials


Cite item

Full Text

Abstract

Six alloys of the Al-Ca-Zn-Mg system with additives of copper, manganese, iron and silicon were studied in order to simulate the composition of an alloy prepared on the basis of secondary aluminum. The alloys were made in the form of ingots with dimensions of 140×200×20 mm that were subjected to subsequent deformation treatment by hot rolling from a thickness of 20 mm to a thickness of 1 mm, and then cold-rolled sheets with a thickness of 0.5 mm were obtained from them. A cylindrical ingot with a diameter of 40 mm and a length of 200 mm was also made. Rods with a diameter of 14 mm were obtained from it by radial displacement rolling. Hot deformation treatment of ingots was carried out at a temperature of 450°C without prior homogenizing annealing. Cast and deformed specimens were examined using optical and scanning electron microscopy. No coarse acicular particles of iron- and silicon-containing phases, as well as any other coarse intermetallides, were found in the microstructure of the specimens. Mechanical tests were carried out using the method of uniaxial tension of deformed semi-finished products that were not subjected to additional strengthening heat treatment. According to the test results, an alloy of optimal composition was selected. The possibility of obtaining products from high-strength and high-tech aluminum-calcium alloy based on secondary raw materials without the use of homogenization and quenching was established.

About the authors

M. A. Barykin

National University of Science and Technology MISIS

Author for correspondence.
Email: mr.barykin97.97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-3047-5756

Postgraduate Student, Scientific Project Engineer

Russian Federation

E. A. Naumova

National University of Science and Technology MISIS

Email: jan73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4419-2943

Associate Professor, Leading Expert of the Scientific Project

Russian Federation

N. A. Belov

National University of Science and Technology MISIS

Email: nikolay-belov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3455-9991

Doctor of Science (Engineering), Chief Researcher of the Department of Metal Forming

Russian Federation

A. S. Finogeev

National University of Science and Technology MISIS;
JSC Aluminum Alloy Plant

Email: finogeev@zaspl.ru

Postgraduate Student, Engineer of the Scientific Project of the Department of Metal Forming;
Head of the Central Factory Laboratory

Russian Federation

A. N. Koshmin

Moscow Polytechnic University;
National University of Science and Technology MISIS

Email: koshmin.an@misis.ru
ORCID iD: 0000-0002-4095-1658

Associate Professor of the Scientific Activity Sector;
Associate Professor of the Department of Metal Forming

Russian Federation

References

  1. Fielding R.A.P. Recycling Aluminum: Especially processing extrusion scrap. Light Metal Age. 2005. P. 20-35.
  2. Ibrahim M.F., Garza-Elizondo G.H., Samuel A.M., Samuel F.H. Optimizing the heat treatment of high-strength 7075-type wrought alloys: A metallographic study. International Journal of Metalcasting. 2016. V. 10, Iss. 3. P. 264-275. doi: 10.1007/s40962-016-0038-2
  3. Vakhromov R.O., Antipov V.V., Tkachenko E.A. Research and development of high-strength of Al-Zn-Mg-Cu alloys. Proceedings of 13th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA 13). 2012. P. 1515-1520. doi: 10.1007/978-3-319-48761-8_228
  4. Lu X.Y., Guo E.J., Rometsch P., Wang L. Effect of one-step and two-step homogenization treatments of distribution of Al3Zr dispersoids in commercial AA7150 aluminium alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012. V. 22, Iss. 11. P. 2645-2651. doi: 10.1016/s1003-6326(11)61512-4
  5. Wang M., Jin P., Wang J., Han Li. Hot deformation behavior of as-quenched 7005 aluminum alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24, Iss. 9. P. 2796-2804. doi: 10.1016/S1003-6326(14)63411-7
  6. Hou J., Deng P., Wang S., Xu H., Shi Y. Study on formability and microstructure evolution of hot deep drawing manufactured 7005 aluminum alloy sheet metal. Materials Today Communications. 2023. V. 36. doi: 10.1016/j.mtcomm.2023.106794
  7. Jiang J., Wang Y., Liu Y., Xiao G., Li H. Microstructure and mechanical properties of 7005 aluminum alloy processed by one-pass equal channel reciprocating extrusion. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2021. V. 31, Iss. 3. P. 609-625. doi: 10.1016/S1003-6326(21)65523-1
  8. Li L., Wang G., Liu J., Yao Z. Flow softening behavior and microstructure evolution of Al-5Zn-2Mg aluminum alloy during dynamic recovery. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. V. 24, Iss. 1. P. 42-48. doi: 10.1016/S1003-6326(14)63026-0
  9. Xu C., He H., Xue Zh., Li L. A detailed investigation on the grain structure evolution of AA7005 aluminum alloy during hot deformation. Materials Characterization. 2021. V. 171. doi: 10.1016/j.matchar.2020.110801
  10. Padamata S.K., Yasinskiy A., Polyakov P. A Review of secondary aluminum production and its byproducts. JOM. 2021. V. 73, Iss. 9. P. 2603-2614. doi: 10.1007/s11837-021-04802-y
  11. Whalen S., Overman N., Taysom B.S., Bowden M., Reza-E-Rabby M., Skszek T., DiCiano M. Effect of high iron content on direct recycling of unhomogenized aluminum 6063 scrap by shear assisted processing and extrusion. Journal of Manufacturing Processes. 2023. V. 97. P. 115-124. doi: 10.1016/j.jmapro.2023.04.067
  12. Belov N., Naumova E., Akopyan T. Eutectic alloys based on the Al-Zn-Mg-Ca system: Microstructure, phase composition and hardening. Materials Science and Technology. 2017. V. 33, Iss. 6. P. 656-666. doi: 10.1080/02670836.2016.1229847
  13. Naumova E., Doroshenko V., Barykin M., Sviridova T., Lyasnikova A., Shurkin P. Hypereutectic Al-Ca-Mn-(Ni) alloys as natural eutectic composites. Metals. 2021. V. 11, Iss. 6. doi: 10.3390/met11060890
  14. Belov N.A., Naumova E.A., Akopyan T.K., Doroshenko V.V. Design of multicomponent aluminium alloy containing 2 wt% Ca and 0.1 wt% Sc for cast products. Journal of Alloys and Compounds. 2018. V. 762. P. 528-536. doi: 10.1016/j.jallcom.2018.05.281
  15. Shurkin P.K., Belov N.A., Musin A.F., Samoshina M.E. Effect of calcium and silicon on the character of solidification and strengthening of the Al – 8% Zn – 3% Mg alloy. Physics of Metals and Metallography. 2020. V. 121, Iss. 2. P. 135-142. doi: 10.1134/s0031918x20020155
  16. Shurkin P.K., Belov N.A., Musin A.F., Aksenov A.A. Novel high-strength casting Al-Zn-Mg-Ca-Fe aluminum alloy without heat treatment Russian. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2020. V. 61. P. 179-187. doi: 10.3103/s1067821220020121
  17. Shurkin P., Dolbachev A., Naumova E., Doroshenko V. Effect of iron on the structure, hardening and physical properties of the alloys of the Al-Zn-Mg-Ca system. Tsvetnye Metally. 2018. No. 5. P. 69-77. (In Russ.). doi: 10.17580/tsm.2018.05.10
  18. Polmear I.J. Light metals: From traditional alloys to nanocrystals. Elsevier, 2006. 421 p.
  19. Gamin Y.V., Belov N.A., Akopyan T.K., Timofeev V.N., Cherkasov S.O., Motkov M.M. Effect of radial-shear rolling on the structure and hardening of an Al–8%Zn–3.3%Mg–0.8%Ca–1.1%Fe alloy manufactured by electromagnetic casting. Materials. 2023. V. 16, Iss. 2. doi: 10.3390/ma16020677
  20. Abioye O.P., Atanda P.O., Osinkolu G.A., Abioye A.A., Olumor I.D., Odunlami O.A., Afolalu S.A. Influence of equal channel angular extrusion on the tensile behavior of Aluminum 6063 alloy. Procedia Manufacturing. 2019. V. 35. P. 1337-1343. doi: 10.1016/j.promfg.2019.05.020
  21. Akopyan T.K., Belov N.A., Letyagin N.V., Cherkasov S.O., Nguen X.D. Description of the new eutectic Al-Ca-Cu system in the aluminum corner. Metals. 2023. V. 13, Iss. 4. doi: 10.3390/met13040802

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

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».