НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ В ФГУП "ВИАМ"

НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ

УДК 669.715

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ В ФГУП «ВИАМ»

В. В. Телешов, докт. техн. наук, В. В. Захаров, докт. техн. наук

18 мая 2016 г. в ФГУП «ВИАМ» состоялась научно-техническая конференция «Металловедение и современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких сплавов», посвященная 120-летию со дня рождения бывшего начальника лаборатории ВИАМа Ивана Филипповича Колобнева, докт. техн. наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, лауреата Государственной премии СССР.

Ниже представлено содержание сделанных на конференции сообщений о жизни и деятельности И.Ф. Колобнева, а также ряда докладов по современным разработкам в области технологий литья, деформации и термической обработки легких, в основном алюминиевых, литейных и деформационных сплавов.

Ключевые слова: И.Ф. Колобнев; литейные и деформационные алюминиевые сплавы; фазовые превращения; механические свойства.

Scientific and Technical Conference at FGUP VIAM.V.V. Teleshov, V.V. Zakharov.

Scientific and technical conference «Physical metallurgy and up-to-date developments in the field of technologies for casting, deformation and heat treatment of light alloys» was carried out at FGUP All-Russian Research Institute of Aviation Materials, May 18, 2016. The conference was dedicated to the 120th anniversary of the birth of Ivan F. Kolobnev, Doctor of Technical Science, Professor, RSFSR Honoured Master of Sciences and Engineering, USSR State Prize Winner.

Subjects of reports made at the conference about life and activities of I.F. Kolobnev, as well as a number of papers about up-to-date developments in the field of technologies for casting, deformation and heat treatment of light alloys, mainly aluminium, casting and wrought alloys, are presented in this paper.

Key words: I.F. Kolobnev; casting and wrought aluminium alloys; phase transformations; mechanical properties.

На открытии конференции генеральный директор ФГУП «ВИАМ» академик Е.Н. Каблов рассказал о трудовом пути И.Ф. Колобнева и результатах его организационной, научной и практической деятельности, приведших к созданию в ВИАМе лаборатории литейных алюминиевых сплавов, разработке ряда нашедших практическое применение литейных алюминиевых сплавов и написанию нескольких монографий, посвященных процессам литья и термической обработки алюминиевых сплавов, на которых учились несколько поколений отечественных инженеров.

С воспоминаниями о жизни и трудовой деятельности И.Ф. Колобнева выступил его сын

доктор технических наук, профессор Николай Иванович Колобнев.

Научная и организационная деятельность И.Ф. Колобнева в ВИАМе была высоко оценена Правительством СССР. Он был награжден двумя орденами Трудового Красного Знамени, двумя орденами «Знак Почета» и медалями. За заслуги при внедрении в производство литейных алюминиевых сплавов И.Ф. Колоб-нев был удостоен Государственной премии.

В докладе А.В. Трапезникова и др. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) «Развитие литейных алюминиевых сплавов» подробно говорится об основных работах И.Ф. Колобнева. Так, в 1939 г. совместно с Е.М. Ноткиным были разрабо-

таны и внедрены в производство сплавы марок АЛ3 и АЛ4. В 1948 г. совместно с М.Б. Альтманом И.Ф. Колобнев издал труд «Газовая пористость и методы борьбы с ней в алюминиевых отливках». На основе изучения сплавов системы А1-Си-Мп И.Ф. Колобнев с сотрудниками разработал сплавы АЛ 19 (1958 г.), ВАЛ 10 (1969 г.).

Исследования жаропрочных сплавов для использования в поршнях двигателей внутреннего сгорания привели к разработке сплавов систем А1—Э1—Си—Ы1 марок АЛ25, АЛ26, ВАЛ6 с рабочей температурой 300 °С. Более жаропрочные сплавы системы А!-Си-N марок АЛ21 и ВАЛ1 работают при температуре 350 °С. Повышение жаропрочности происходит при введении в состав сплавов редкоземельных элементов. Например, сплав АЦР1У системы А1-Се-Си имеет рабочую температуру 400 °С.

В дальнейшем работы по совершенствованию литейных алюминиевых сплавов не прекращались, но сплавы, разработанные И.Ф. Колобневым, и предложенные им пути их улучшения продолжают оставаться актуальными. По-прежнему востребованы монографии И.Ф. Колобнева: Термическая обработка алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1966. 2-е изд. - 396 с.; Жаропрочность литейных алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1973. 2-е изд. - 320 с. - благодаря приведенному в них огромному фактическому материалу о структуре и свойствах сплавов разных систем легирования.

Большинство сделанных на конференции докладов отражают современные разработки в области технологий литья, деформации и термической обработки легких, в основном алюминиевых, литейных и деформируемых сплавов. Ниже приведено краткое изложение ряда докладов, относящихся к изучению деформируемых алюминиевых сплавов, которые представляют интерес для читателей нашего журнала.

На пленарном заседании участники конференции заслушали доклад канд. техн. наук В.В. Антипова (ФГУП « ВИАМ» ГНЦ РФ) «Перспективы развития легких сплавов для изделий авиационно-космической техники», в котором были рассмотрены основные направ-

ления развития перспективных алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Среди новых литейных алюминиевых сплавов обращено внимание на легированные скандием сплавы АЛ4МС и ВАЛ20. Первый из них рекомендуется применять для литых нагруженных деталей, работающих при температуре до 250 °С и давлении свыше 300 атм., а второй - для высоконагруженных деталей, работающих при температуре до 200 °С.

Основные направления развития деформируемых алюминиевых сплавов относятся к сплавам систем А!-7п-Мд-Си (сплав В-1977, имеющий прочность более 700 МПа), А!-Си-и-7п (сплав В-1461, его использование взамен сплава В95пч в конструкции изделия позволило получить выигрыш в массе около 150 кг за счет пониженной плотности), А!-Си-Ы-Мд-Ад (сплав В-1469 с плотностью 2,67 г/см3 имеет высокую удельную прочность и обладает высокими характеристиками коррозионной стойкости, трещинос-тойкости и усталостной долговечности).

В докладе докт. техн. наук В.С. Золоторев-ского и др. (ФГАОУ ВО НИТУ «МИСиС») «Субструктура и прочность сплавов на основе системы А!-Мд-Бс-7г» на примере сплава 1545К исследованы закономерности формирования субструктуры и изменения механических свойств листов, полученных по разным технологиям прокатки и отжига с использованием разной степени накопленной холодной и теплой деформации.

Показано, что для обеспечения высокого уровня прочности при пластичности 8 > 10 % этот сплав следует прокатывать с минимальным вкладом деформации при температуре более 300 °С и увеличенном вкладе деформации при температуре до 250 °С. Финишный отжиг следует проводить при температуре не выше 300 °С. При этом происходит повышение прочности листов за счет создания субмикрокристаллической структуры.

На пленарном заседании были также заслушаны доклады докт. техн. наук С.Я. Бецо-фена (ФГБОУ ВО «МАИ») «Сплавы систем А!-Си-Ы и А!-Мд-Ы: фазовый состав, текстура и анизотропия механических свойств» и докт. техн. наук Л.Б. Бера (ОАО «ВИЛС») «Диаграммы температура-время-превра-

щение (ТВП) и температура-время-свойство (ТВС) для старения термически упрочняемых алюминиевых сплавов и разработка на их основе режимов ступенчатого старения».

В докладе Л.Б. Бера рассмотрены изотермические диаграммы ТВП и ТВС, построенные для описания процессов, происходящих при старении термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Эти диаграммы использованы для улучшения комплекса свойств. Изучены две схемы ступенчатого старения -НС + ВС и ВС + НС, где НС - низкотемпературное старение, а ВС - высокотемпературное старение, а также одна схема трехступенчатого старения - НС + ВС + НС. Сформулированы принципы разработки ступенчатых режимов старения: принцип наследования и принцип выравнивания фазового состава уп -рочняющих выделений в объеме зерен и в области границ зерен. Приведены примеры эффективных режимов ступенчатого старения для алюминиевых сплавов систем Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg-(Cu), Al-Mg-Si-(Oi).

На секционных заседаниях выступили как известные ученые - специалисты по алюминиевым сплавам,так и молодые специалисты. Так, докт. техн. наук В.В. Захаров (ОАО «ВИЛС») сделал доклад на тему «О возможности разработки экономнолегированных скандием алюминиевых сплавов», в котором показал, что содержание скандия в деформированных алюминиевых сплавах может быть существенно снижено при компенсирующем легировании другими переходными металлами, например, цирконием. Известно, что в условиях метастабильного равновесия, которое достигается при повышенных скоростях кристаллизации (в том числе и при непрерывном литье) переходные металлы не уменьшают растворимость друг друга в алюминии. Максимальная метастабильная растворимость в тройных сплавах алюминия с переходными металлами достигается при примерно равном содержании переходных металлов. Тогда, например для сплавов скандия с цирконием, в твердом растворе фиксируется наибольшее количество скандия и циркония при минимальном выделении этих элементов при кристаллизации в виде интерметаллидов. Эта закономерность по-

Таблица 1

Механические свойства прессованных полос из сплавов А!—Мд—Бс—Ег с разным соотношением Бс/Ег

Состояние

Горячепрес-

сованное

Отожженное

Сплав Al-6Mg- Сплав Al-6Mg-

0,3Sc-0,1Zr 0,15Sc-0,15Zr

МПа ^0,2' МПа 8, % МПа ^0,2» МПа 8, %

404 300 18,3 409 313 16,6

403 274 17,7 394 270 14,9

зволяет снижать содержание в сплаве дорогого скандия, не уменьшая положительного эффекта от его наличия в сплаве. Например, как следует из табл. 1, механические свойства прессованных полос, полученных из слитков диаметром 134 мм полунепрерывным литьем из двух сплавов системы А1-Мд-Бс-7г, содержащих различное количество скандия, очень близкие.

Таким образом, основой создания экономнолегированных скандием алюминиевых сплавов является введение в них скандия и циркония в пропорции 1:1. Существует реальная возможность дальнейшего снижения содержания скандия путем целенаправленного усложнения состава сплава легированием другими переходными металлами.

Канд. физ.-матем. наук А.А. Алексеев (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) в докладе «Термодинамика твердого раствора в А1-Ы-сплавах» сообщил о трех формах существования лития в кристаллической решетке алюминиевого твердого раствора.

В ряде докладов представлены результаты исследования конкретных полуфабрикатов из известных и новых алюминиевых сплавов.

Канд. техн. наук А.А. Селиванов и Е.А. Тка-ченко (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) в докладе «Полуфабрикаты из высокопрочного алюминиевого деформируемого свариваемого сплава В-1963 для деталей силового набора современной авиационной техники» доложили о свойствах полуфабрикатов из нового сплава системы А1-7п-Мд-Си, дополнительно легированного скандием,цирконием и серебром

(7г + Бо = 0,25% мас., Ад = 0,1 % мас.). Изготовленные из этого сплава полуфабрикаты имеют следующий типичный уровень свойств.

- Поковки, штамповки и плиты в состоянии Т2: ств = 560-600 МПа, ст02 = 520-570 МПа, 8 = 7-12 %, К1с = 33-37 МПаТм .

- Штамповки и прессованные полосы в состоянии Т12: ств = 580-620 МПа, ст02 = 540570 МПа, 8 = 8-12%, К1с = 30-35 МПа^м .

По сравнению с известным зарубежным сплавом 7050Т7452 преимущество сплава составляет по прочностным характеристикам 18-21 %, по К1с - 30 %, по МЦУ и СРТУ -более чем в 2 раза.

Сплав В-1963 хорошо сваривается методом сварки трением с перемешиванием. Он рекомендован для применения в особо нагруженных элементах конструкции авиакосмической техники.

В докладе Н.Ю. Серебренниковой и др. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) «Комплекс свойств и структура массивных плит из алюминиевых сплавов В95пчТ2, АК4-1 чТ1 и 1163Т» изложены результаты исследования структуры, коррозионной стойкости, основных механических свойств и характеристик трещиностой-кости плит толщиной 80 мм. Плиты были изготовлены в ОАО «КУМЗ» по серийной технологии из слитков толщиной 460 мм, изготовленных с применением газовой плавильной печи и электрического вакуумного миксера.

Анализ распределения легирующих компонентов по толщине слитков показал, что для сплава В95пч наблюдается небольшое

плавное снижение содержания цинка, магния, меди, железа и хрома в центре сечения. Для слитков сплава АК4-1ч и 1163 в центральной области наблюдается уменьшение содержания меди на 0,4-0,5 % мас. и магния на 0,2 % мас.

Плиты из В95пч имеют преимущественно нерекристаллизованную волокнистую структуру. В поверхностном объеме наблюдается укрупнение зерна при увеличении степени рекристаллизации. Количество избыточных фаз составляет 1,0-1,5 % об.

Плиты из сплава АК4- 1ч имеют рекристал-лизованную структуру с зерном, несколько вытянутым в продольном направлении, и с увеличенным до 5-7% об. количеством избыточных фаз. В центральной зоне плиты избыточные фазы образуют строчки, а в поверхностном объеме распределение фаз более равномерное и зерно мельче.

Плиты из сплава 1163 имеют преимущественно рекристаллизованную структуру с зерном, вытянутым в направлении прокатки. Количество избыточных фаз составляет около 4 % об.

В центральной зоне по толщине плиты имеют свойства, приведенные в табл. 2.

Полученные значения СРТУ, сопротивления МЦУ, коррозионная стойкость плит соответствуют паспортным данным.

Среди сделанных докладов следует отметить сообщение С.В. Сбитневой и Н.И. Ко-лобнева (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) «Фазовые превращения в сплавах системы А1-Мд-Б1-Си

Таблица 2

Механические свойства плит в центральной зоне по толщине

Сплав Направление ств, МПа ст02, МПа 8, % К1с, МП^Тм

В95пчТ2 Продольное (ДП) Поперечное(ПД) Высотное(ВД) 510-515 490-500 480-490 435-440 415-445 405-410 11,0-11,5 8,0-9,0 3,4-5,5 40,0-42,0 28,0-29,0 25,0-27,0

АК4-1 чТ1 Продольное (ДП) Поперечное (ПД) Высотное(ВД) 400-410 400-400 390-390 370-370 360-360 350-350 7,6-9,5 8.4-8,6 4.5-5,8 25,0-26,0 22,0-23,0 21,0-21,0

1163Т Продольное (ДП) Поперечное (ПД) Высотное(ВД) 420-420 420-430 380-390 315-320 290-295 285-290 21,0-24,0 15,0-16,0 6,3-7,2 48,0-49,0 40,0-45,0 30,0-32,0

-Ф-

-Ф-

при искусственном старении», В.В. Шестова и др. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) «Структура и свойства тонких листов Al-Li-сплава 1441 и слоистый алюмостеклопластик на их основе», Е.Н. Рябовой, Н.И. Колобнева и др. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ) « Алюминий-литиевый сплав нового поколения для обшивки фюзеляжа».

Представители ООО «Мелитэк» сделали сообщения « Новые разработки в области физико-механических испытаний от компаний Walter + BaiAG и Rumul AG (Швейцария)» и «Автоматический микротвердомер со сверхмалыми нагрузками DuraScanG5».

На заседаниях секций были также затронуты различные вопросы технологии изготовления полуфабрикатов, а именно технологии

изготовления гнутых профилей из высокопрочных алюминиевых сплавов, особенности лазерной сварки высокопрочных А1-Ы-сплавов, особенности литья и кристаллизации и др.

В решении конференции отмечается, что легкие конструкционные металлические материалы остаются одними из важнейших материалов для различных отраслей промышленности, что определяет необходимость дальнейшего изучения структурно-фазового состояния полуфабрикатов из легких сплавов и технологии их обработки.

Представленные на конференции доклады рекомендованы к печати в научно-технических журналах.