Phases changes of the AK12MMgN-18%SiCp composite alloy after severe plastic deformation and annealing

Abstract

The effect of severe plastic deformation by high pressure torsion (HPT) on the structure of AK12MMgN-18 %SiCp composite alloy was investigated. A liquid-forged billet was taken as an initial material. Samples 8 mm in diameter and 0.45 mm in thickness were deformed by torsion in a Bridgman anvil at room temperature up to 5 turns under the pressure of 4 GPa. After deformation the samples were annealed in the temperature range of 300 -500°C for 5 minutes. The average area and volume fraction of particles in the initial, HPT-processed and annealed samples were evaluated. The change of the concentration level of a solid solution in the states under study was analyzed. It was shown that HPT led to a fragmentation of particles and a reduction of their average area: silicon particles from 4.4 ± 0.1 to 0.32 ± 0.02 μm 2 , intermetallic particles from 5.2 ± 2.6 to 0.20 ± 0.02 μm 2 , and SiC from 37.6 ± 0.9 to 3.9 ± 0.02 μm 2 . At the same time, a partial dissolution of excess phases occurred that resulted in the formation of a supersaturated solid solution. Post-HPT annealing led to a dissolution of the supersaturated solid solution with a separation of secondary phases of different morphology not typical to the alloy: globular silicon, rod shaped phase enriched by Ni, Si and Fe and a more compact phase containing Si and Cu. The higher the annealing temperature, the more intensive was the process of supersaturated solid solution decomposition and the higher was the volume fraction of silicon and intermetallic particles. Their average area increased with annealing temperature. No changes in the average area and volume fraction of SiC particles during annealings of HPT-processed alloy were observed. Исследовано влияние интенсивной пластической деформации, реализованное кручением под высоким давлением на структуру композиционного сплава АК12ММгН-18 %SiCp. Исходным материалом служила жидкоштампованная заготовка. Образцы диаметром 8 мм и толщиной 0,45 мм деформировали при комнатной температуре на наковаль-не Бриджмана кручением на 5 оборотов при давлении 4 ГПа. После деформации образцы отжигали в интервале температур 300…500°С в течение 5 минут. Оценивали среднюю площадь и объемную долю первичных и вторичных фаз, а также частиц SiC в исходном, деформированном и отоженном образцах. Проанализировали изменение ле-гированности твердого раствора в исследуемых состояниях. Показано, что интенсивная пластическая деформация привела к дроблению присутствующих в сплаве частиц, средний размер которых уменьшался: кремния с 4,4 ± 0,1 до 0,32 ± 0,02 мкм 2 , интерметаллидных фаз с 5,2 ± 2,6 до 0,20 ± 0,02 мкм 2 , SiC с 37,6 ± 0,9 до 3,9 ± 0,02 мкм 2 . При этом произошло частичное растворение избыточных фаз, что способствовало формированию пересыщенного твердого раствора. Последующий отжиг привел к распаду пересыщенного алюминиевого твердого раствора с выделением нетипичных для сплава вторичных фаз различной морфологии: глобулярного кремния, стержнеобразной фазы, обогащенной Ni, Si и Fe и более компактной фазы, содержащей Si и Cu. При этом, чем...

Surface hardening of an Al-Si-Cu-Ni-Mg aluminum alloy by friction stir processing and T6 heat treatment

“…Aluminum alloys are one of the most common types of construction materials, to which various hardening methods are actively applied, including deformation [1] or thermal treatments [2], surface modification [3] and their combinations [4]. Surface modification of aluminum alloys allows one to improve chemical, physical and mechanical properties, regardless of the properties of the base material.…”

On the possibility of applying severe plastic deformation by high pressure torsion for the manufacture of Al-Nb metal matrix composites

“…При этом в Al матрице синтезируются упрочняющие интерметаллидные (армирующие) фазы за счет их зарождения и роста, которые имеют меньшую деградацию при повышенных температурах [1]. Возможности изготовления алюмоматричных композитов по принципу in situ опробовано такими методами как, например, механическое легирование [2], разновидности быстрой кристаллизации [3], сварка трением с перемешиванием [4], интенсивная пластическая деформация (ИПД) [5] и др. Из перечисленных методов интенсивная пластическая деформация наиболее активно применяется для изготовления объемных наноструктурных металломатричных композитов [6].…”