Аннотация
Слоистые материалы получили распространение в транспортной, химической, нефтяной отраслях производства. Сортамент производимой продукции широк: от лент и листов до профилей специального назначения. Необхо- димо разрабатывать технологии обработки слоистых материалов, позволяющие получить высокий уровень механических свойств. В связи с этим рассмотрен процесс асимметричного деформирования алюминиевых слоистых листовых композитов. Проводился анализ закономерностей процесса прокатки алюминиевых сплавов для определения рациональных параметров, которые обеспечат прямолинейность выхода металла из очага деформации и требуемую градиентную структуру каждого из составляющих его слоев. Анализ проводился на основе моделирования экспериментов в программном комплексе Deform 2D. Результаты показывают, что требуемый уровень градиента деформации может быть достигнут во всех слоях слоистого листового композита благодаря верно подобранными параметрам прокатки. Предварительная проверка результатов моделирования осуществлялась на стане 400 асимметричной прокатки лаборатории механики градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». Были использованы образцы алюминиевых сплавов пятой и шестой серий, подготовленные к обработке по установленной технологии. Показаны преимущества асимметричного деформирования перед симметричным. Приведены результаты испытаний на твёрдость методом Бринелля.
Ключевые слова: асимметричное деформирование, алюминиевый сплав, эквивалентная деформация, интенсивность деформации, компьютерное моделирование, интенсивная пластическая деформация.
1. Кобелев, А.Г. Материаловедение и технология композиционных материалов: учебник / А.Г. Кобелев, В.И. Лысак, В.Н. Чернышев, Е.В. Кузнецов. М.: Интермет Инжиниринг. 2006 368 с.
2. Костиков В.И. Физико-химические основы тех- нологии композиционных материалов. Директивная технология композиционных материалов: учебное пособие. М.: МИСиС. 2011 163 с.
3. Трыков Ю.П., Гуревич Л.М., Шморгунов В.Г. Слоистые композиты на основе алюминия и его сплавов. М.: Металлургиздат, 2004. 230 с.
4. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Свердлик М.К. Развитие теории и технологии процесса асимметричной тонколистовой прокатки как метода интенсивной пластической деформации: монография. Магнитогорск: ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2017. 151 с.
5. Zebing Xu Mechanical properties and surface characteristics of an AA6060 alloystrained in tension at cryogenic and room temperature / Zebing Xu, Hans J. Roven, Zhihong Jia. Materials Science and Engineering Vol. 648. 2015. P. 350–358.
6. Heydari M. Vini Mechanical Properties and Microstructural Evolution of AA5083/Al2O3 composites Fabricated by Warm Accumulative Roll Bonding// Advanced Design and Manufacturing Technology. 2016. Vol. 9. No. 4. P. 10-17.
7. Heydari M. Vini Mechanical Mechanical properties and bond strength of bimetallic AA1050/AA5083 laminates fabricated by warm-accumulative roll bonding // Canadian Metallurgical Quarterly – 2017. P. 45-50.
8. Alvandi H. Microstructural and Mechanical Properties of Nano/Ultra-Fine Structured 7075 Aluminum Alloy by Accumulative Roll-Bonding Process/ H. Alvandia, K. Farmanesha. – 5th International Bien- nial Conference on Ultrafine Grained and Nanostructured Materials, UFGNSM15. Procedia Materials Science Vol.11. 2015. P. 17 – 23.
9. Pesin A., Pustovoytov D. Influence of process parameters on distribution of shear strain through sheet thickness in asymmetric rolling //Key Engineering Materials. Vol. 622–623. 2014. P. 929–935.
10. Nageswara rao P., Kaurwar A., Singh D. Enhancement in Strength and Ductility of Al-Mg-Si alloy by Cryorolling followed by Warm rolling // Advance Publication by J-STAGE Mechanical Engineering Journal. 2014, Vol. 75. No. 1. P. 123-128.
11. Pesin A.M., Pustovoytov D.O., Sverdlik M.K. Mathematical modeling of grain evolution with asymmetric rolling of pure aluminum and alloy 7075 // Bulletin of Magnitogorsk State Technical Univer- sity. 2015, №4. P. 81-87.
12. Плохих, А.И. Исследование влияния технологи- ческих факторов на стабильность структуры многослойных материалов конструкционного назначения / А.И. Плохих, Минаков А.А. // Про- блемы механики современных машин: Материалы VI Международной конференции. Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2015. Т. 1. С. 305– 310.
13. Markushev M.V. On the effectiveness of some methods severe plastic deformation intended to obtain bulk nanostructured materials. Institute of Metals Superplasticity Problems RAS, Ufa, 2011. 43 p.
14. Romankov S. Formation of nanolaminated amorphous/crystalline structure in the multicomponent system under severe plastic deformation / Materials Letters Volume 85, 15 October 2012, pp. 109-112.
15. Валиев Р.3. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства / Валиев Р.3., Александров И.В. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 398 с.
16. Маркушев М.В. К вопросу об эффективности некоторых методов интенсивной пластической деформации, предназначенных для получения объемных наноструктурных материалов // Институт проблем сверхпластичности металлов РАН. Уфа, 2011. 43 c.
17. Рааб Г.И. Перспективы использования методов интенсивной пластической деформации для получения высокопрочных металлических материалов в промышленных масштабах // Сборник материалов IV международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». – М.: ИМЕТ РАН, 2011, С. 205-206.
18. Asaro R.J. Deformation Mechanisms and Manufacturing of Nanostructured Materials Processed by Severe Plastic Deformation/ Asaro R.J., Krysl P., Benson D. University of California, San Diego, 2003. 80 p.
19. Валиев Р.З. Равноканальное угловое прессование для получения ультрамелкозернистых металлов и сплавов // Конструкции из композиционных материалов. 2004. № 4. С. 47-55
20. Valiev R.Z., Langdon T.G. Principles of equalchannel angular pressing as a processing tool for grain refinement // Progress in Materials Science. 2006. V. 51. P. 881-981.
21. Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal processing: fundamentals and applications // Progress in Materials Science. 2008. V. 53. P. 893-979.
22. Edalati K., Horita Z. A Review on High-Pressure Torsion (HPT) from 1935 to 1988 // Materials Science and Engineering: A. 2016. V. 652. P. 325-352.
23. Zhilyaev A.P., Nurislamova G.V., Kim B.K., Baró M.V., Szpunar J.A., Langdon T.G. Experimental parameters influencing grain refinement and micro- structural evolution during high-pressure torsion // Acta Materialia. 2003. V. 51. P. 753-765.
24. Pesin A.M., Pustovoytov D.O., Biryukova O.D. Study of deformed condition aluminium alloys 1070, 2024 and 5083 at asymmetric and package rolling by method final elements / Materials IIIrd international youth scientific and practical conference. 2018. №1. P. 3-5.
25. Pesin A.M., Pustovoytov D.O., Biryukova O.D. The effect of speed asymmetry on the strain state in alu- minium bimetals during accumulative rolling // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2018, №1. P.1-4.
26. Бирюкова О.Д., Пустовойтов Д.О. Анализ и ма- тематическое моделирование процесса ассиметричной прокатки алюминиевых сплавов серий 1ххх, 2ххх, 5ххх – 7ххх // Журнал технических исследований. 2019. Т. 5, №1. С.53-59
27. Бирюкова О.Д., Песин А.М., Пустовойтов Д.О. Влияние скоростной асимметрии на деформационное состояние в алюминиевом биметалле 5083/1070 при пакетной прокатке // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2018. № 1 (46). С. 44-49.
28. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Бирюкова О.Д. Развитие процесса аккумулирующей прокатки алюминиевых биметаллов на основе применения скоростной асимметрии // Современные достижения университетских научных школ: сборник докладов национальной научной школы- конференции. 2016. С. 20-22.
29. Pesin A.M. Scientific school of asymmetric rolling in Magnitogorsk // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 5 (45). С. 23–28.