Effect of Homogenization on the Superplasticity and Microsuperplasticity of the Al-Zn-Mg-Cu Aluminum Alloy

Abstract

В статті вивчено вплив високотемпературного гомогенізаційного відпалу на мікроструктурні зміни в алюмінієвому сплаві 1933 та їх взаємозв’язок з проявленням надпластичності і мікронадпластичності. Встановлено, що відпал сплаву 1933 при температурі 520 °С протягом 2 годин призводить до розчинення та оплавлення частинок ƞ-фази (MgZn2), Т-фази (Mg3Zn3Al2) і S-фази (Al2CuMg), наявність яких є характерною для вихідної мікроструктури сплаву. Наслідком відпалу є перерозподіл кристалографічної орієнтації кристалітів α-твердого розчину на основі алюмінію та зменшення внутрішніх мікронапружень в об’ємі сплаву. Установлено, що попередня термообробка незначно впливає на механічну поведінку сплаву 1933 в умовах надпластичної деформації. Волокнисті структури, процес утворення і розвитку яких називають мікронадпластичністю, спостерігаються як в зразках, що не пройшли попередній гомогенізаційний відпал, так і в відпалених зразках. Концентрація атомів Mg у волокнах є підвищеною у порівнянні з середньою концентрацією в сплаві. Однак концентрація атомів Zn і Cu у волокнах майже вдвічі менша, ніж в сплаві загалом. Запропоновано механізм утворення і розвитку волокон, згідно якому зародження волокон зумовлене в’язким плином матеріалу, що утворився через плавлення збагачених магнієм ділянок α-твердого розчину на основі алюмінію, а зростання волокон здійснювалося комплексом деформаційних механізмів, які діють під час надпластичного плину сплаву.

The article discusses the effect of preliminary high-temperature homogenization annealing on the microstructural changes in alloy 1933 and their correlation with the superplasticity and microsuperplasticity of the alloy. The research shows that annealing of alloy 1933 at 520 °C for 2 h leads to the dissolution and melting of the ƞ-phase particles (MgZn2), T-phase particles (Mg3Zn3Al2), and S-phase particles (Al2CuMg), which are present in the initial microstructure of the alloy. The annealing results in a redistribution of the crystallographic orientations of the crystallites of the α-solid solution based on aluminum and the removal of internal microstresses in the volume of the alloy. It is found that preliminary heat treatment slightly affects the mechanical behavior of alloy 1933 under conditions of superplastic deformation. Fibrous structures, the process of the formation and development of which is called microsuperplasticity, are observed both in the samples that have not undergone preliminary homogenization annealing and in the annealed samples. The concentration of Mg atoms in the fibers is higher than their average concentration in the alloy. At the same time, the concentration of Zn and Cu atoms in the fibers is almost two times lower than their concentration in the alloy. The authors propose the mechanism of fiber formation and development, where fiber nucleation is caused by viscous flow of the material formed by melting of α-magnesium enriched solid solution based on alumina, and further fiber growth is carried out by the complex of deformation mechanisms operating during the superplastic flow of the alloy.