The Effect of Thermodeformation Treatment on the Structure
and Strengthening of the Al–7.1% Zn–2.8% Mg–1.4% Ni–1.1% Fe
Alloy Produced via Casting in an Electromagnetic Crystallizer

N. A. Belov; Белов Н. А.; V. N. Timofeev; Тимофеев В. Н.; S. O. Cherkasov; Черкасов С. О.; M. M. Motkov; Мотков М. М.; A. F. Musin; Мусин А. Ф.

doi:10.31857/S0015323022601106

The Effect of Thermodeformation Treatment on the Structure and Strengthening of the Al–7.1% Zn–2.8% Mg–1.4% Ni–1.1% Fe Alloy Produced via Casting in an Electromagnetic Crystallizer

Authors: Belov N.A.¹, Timofeev V.N.², Cherkasov S.O.¹, Motkov M.M.², Musin A.F.¹
Affiliations:
1. MISiS National University of Science and Technology
2. Siberian Federal University
Issue: Vol 124, No 4 (2023)
Pages: 436-443
Section: ПРОЧНОСТЬ И ПЛАСТИЧНОСТЬ
URL: https://rjmseer.com/0015-3230/article/view/662882
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022601106
EDN: https://elibrary.ru/VHXIBF
ID: 662882

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

A calculation technique (Thermo-Calc software code) and experimental methods (scanning and transmission electron microscopy and X-ray spectral analysis) have been used to study the effect of thermodeformation treatment on the structure and strengthening of the Al–7.1% Zn–2.8% Mg–1.4% Ni–1.1% Fe alloy produced via casting in an electromagnetic crystallizer (EMC). It has been shown that at a cooling rate higher than 103 K/s, the entire amount of iron, which exceeds its content in the grade AZ6NF alloy (GOST 4784–2019) by two times, is bound into eutectic inclusions of the Al9FeNi phase of a submicron size. The
combination of high hardness (more than 190 HV) and ductility indicates the advantages of applying the EMC technology to this alloy.

Keywords

aluminum alloys, 7XXX series, phase composition, microstructure, electromagnetic crystallizer

References

Hatch J.E. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy. Ohio: American Society for Metals. 1984. P. 424.
Polmear I., StJohn D., Nie J.F., Qian M. Physical metallurgy of aluminium alloys. In: Light Alloys, 5th ed. Elseiver, London, 2017. P. 31–107.
Glazoff M., Khvan A., Zolotorevsky V., Belov N., Dinsdale A. Casting Aluminum Alloys. 2nd Edition: Their Physical and Mechanical Metallurgy. Elsevier, 2018. P. 608.
Mondolfo L.F. Aluminium Alloys: Structure and Properties. Butterworths: London, UK, 1976. P. 806–841.
ГОСТ 4784–2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. М.: Стандартинформ, 2019-09-01.
Mansurov J.U., Rakhmonov Y.N. Analysis of the phase composition and the structure of aluminum alloys with increased content of impurities // Non-ferrous Metals. 2018. V. 45(2). P. 37–42.
Zhang M., Liu T., He C., Ding J., Liu E., Shi C., Li J., Zhao N. Evolution of microstructure and properties of Al–Zn–Mg–Cu–Sc–Zr alloy during aging treatment // JALCOM. 2016. V. 658. P. 946–951.
Yang W., Ji S., Zhang Q., Wang M. Investigation of mechanical and corrosion properties of an Al–Zn–Mg–Cu alloy under various ageing conditions and inter-face analysis of η' precipitate // Mater. Des. 2015. V. 85. P. 752–761.
Zhu Q., Cao L., Wu X., Zou Y., Couper M. J. Effect of Ag on age-hardening response of Al–Zn–Mg–Cu alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 754. P. 265–268.
Ghosh A., Ghosh M., Kalsar R. Influence of homogenization time on evolution of eutectic phases, dispersoid behaviour and crystallographic texture for Al–Zn–Mg–Cu–Ag alloy // JALCOM. 2019. V. 802. P. 276–289.
Вахромов Р.О., Ткаченко Е.А., Попова О.И. Влияние основных легирующих компонентов, микродобавок и примесей на свойства ковочных сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu // Цветные металлы. 2013. № 5. С. 61–65.
Ohira T., Kishi T. Effect of iron content on fracture toughness and crack-ing processes in high strength Al–Zn–Mg–Cu alloy // Mater. Sci. Eng. 1986. V. 78. Is. 1. P. 9–19.
Добаткин В.И., Елагин В.И., Федоров В.М. Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы. М.: ВИЛС, 1995. 341 с.
Авдулов А.А., Усынина Г.П., Сергеев Н.В., Гудков И.С. Отличительные особенности структуры и свойств длинномерных слитков малого сечения из алюминиевых сплавов, отлитых в электромагнитный кристаллизатор // Цветные металлы. 2017. № 7. С. 73–77.
Pervukhin M.V., Timofeev V.N., Usynina G.P., Sergeev N.V., Motkov M.M., Gudkov I.S. Mathematical modeling of MHD processes in the casting of aluminum alloys in electromagnetic mold // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. V. 643. P. 012063.
Sidelnikov S., Voroshilov D., Motkov M., Timofeev V., Konstantinov I., Dovzhenko N., Vojtěch D., Šerák J., Eckert O., Kubatík T., Barta Č., Barta Č. & Tagiev E. High strength Al–Zn–Mg–Cu–Ni–Si alloy with improved casting properties // Mater. Sci. Techn. 2003. V. 19. P. 757–761.
Sidelnikov S.B., Voroshilov D.S, Motkov M.M, Timofeev V.N, Konstantinov I.L, Dovzhenko N.N., Lopatina E.S., Bespalov V.M., Sokolov R.E., Mansurov Yu., Voroshilova M.V. Investigation structure and properties of wire from the alloy of AL-REM system obtained with the application of casting in the electromagnetic mold, combined rolling-extruding, and drawing // Intern. J. Advanced Manufact. Technol. 2021. T. 114. C. 2633–2649.
Патент РФ № 2745520, опубл. 25.03.2021, бюл. № 9 (“Способ непрерывного литья слитка и установка для его осуществления”).
Короткова Н.О., Белов Н.А., Тимофеев В.Н., Мотков М.М., Черкасов С.О. Влияние режима термической обработки на структуру и свойства проводникового алюминиевого сплава Al–7% РЗМ, полученного литьем в электромагнитном кристаллизаторе // ФММ. 2020. Т. 121. № 2. С. 200–206.
Belov N., Akopyan T., Korotkova N., Murashkin M., Timofeev V., Fortuna A. Structure and Properties of Heat Resistant Ca and Zr Containing Wire Aluminum Alloy Manufactured by Electromagnetic Casting // Metals. 2021. V. 122. № 7. P. 725–730.
Belov N.A., Akopyan T.K., Korotkova N.O., Shurkin P.K., Timofeev V.N., Raznitsyn O.A., Sviridova T.A. Structure and Heat Resistance of High Strength Al–3.3% Cu–2.5% Mn–0.5% Zr (wt %) Conductive Wire Alloy Manufactured by Electromagnetic Casting. // J. Alloys Compounds. 2021. V. 891. P. 161948.
Короткова Н.О., Черкасов С.О., Тимофеев В.Н., Аксенов А.А. Структура и свойства проводникового сплава Al–1% Ca–0.5% Fe–0.25% Si–0.5% Zr, полученного литьем в электромагнитный кристаллизатор // ФММ. 2021. Т. 122. № 7. С. 776–782.
Belov N.A., Korotkova N.O., Akopyan T.K., Timofeev V.N. Structure and Properties of Al–0.6% Zr–0.4% Fe–0.4% Si (wt %) Wire Alloy Manufactured by Electromagnetic Casting // JOM. 2020. V. 72(4). C. 1561–1570.
Белов Н.А. Экономнолегированные высокопрочные алюминиевые сплавы: Принципы оптимизации фазового состава // Металловедение и термич. обр. металлов. М. 2011. Т. 53. № 9–10. С. 420–427.
Akopyan T.K., Belov N.A. Approaches to the design of the new high-strength casting aluminum alloys of 7xxx series with high iron content // Non-ferrous Metals. 2016. M. 1. P. 20–27.
Belov N.A., Alabin A.N. Use of multicomponent phase diagrams for designing high strength casting aluminum alloys //Mater. Sci. Forum. Trans Tech Publications Ltd. 2014. V. 794. P. 909–914.
Акопян T.K., Белов Н.А., Алабин А.Н., Злобин Г.С. Расчетно-экспериментальное исследование старения литейных высокопрочных алюминиевых сплавов системы Al–Zn–Mg–(Cu)–Ni–Fe // Металлы. 2014. № 1. С. 70–76.
Белов Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. М.: Издательский Дом МИСиС, 2010. 511 с.
ThermoCalc: сайт. – URL: www.thermocalc.com (дата обращения: 11.08.2022). – Текст: электронный.