ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF ALLOYING ADDITIONS ON THE STRUCTURE OF AL-LI ALLOYS AND DEFORMATION MECHANISMS UNDER SUPERPLASTIC CONDITIONS (AN ANALYTICAL REVIEW)

Abstract


The use of structural superplasticity is promising in the development of production technologies with complex shapes and improved physical, mechanical and operational characteristics. Deformation in the superplasticity regime is characterized by reduced (compared to conventional plastic processing) loads on tools and decreased number of finishing operations. It seems preferable to use the superplasticity regime at relatively moderate homologous temperatures (less than 0.7) and high strain rates (on the order of 10–2 s–1), in which the equiaxed grain shape can be preserved with an insignificant change in its size. Under these conditions, staged (bell-shaped) tension curves are observed in experiments on uniaxial tension with access to the structural superplasticity regime for many alloys preliminarily prepared by severe plastic deformations. The latter is associated with the action and interaction of various physical mechanisms, the change in their roles during the deformation and evolution of defective material structures. The above factors are influenced by the initial temperature and strain rate conditions and characteristics of material structures after the pretreatment, in particular, grain shapes and sizes, fraction of high-angle boundaries, degree of recrystallization of the structure, presence of alloying additives that can form various phases in materials. This review attempts to systematize experimental data on superplasticity of aluminum alloys 1420 and 1421 with a focus on the main characteristics of material structures before and during the superplastic deformation tests, as well as its effect on the acting mechanisms. This will make it possible to form a more complete understanding the physical nature of deformation with a transition to structural superplasticity regimes for aluminum alloys and to develop a scenario for the action and interaction of mechanisms taking the influence of the evolving material structure into account. The above will be the concept basis for development the multilevel constitutive models of inelastic deformations of alloys to describe the material structure evolution and change in deformation regimes, which is necessary to improve superplastic forming technologies.

Full Text

Алюминиевые сплавы находят широкое применение во многих отраслях промышленности благодаря хорошему сочетанию их физико-механических и эксплуатационных свойств, таких как высокая электропровод- ность и коррозионная стойкость, низкая плотность, хорошая свариваемость, а также нетоксичность, в со- единениях с другими металлами и др. [Фридляндер, 2002; Гуреева, Грушко, 2009; Яковцева и др., 2013; Ан- типов и др., 2017; Распосиенко, 2017; Орлова и др., 2021]. В связи с возрастающими требованиями к кон- струкциям состав, структура, способы изготовления и обработки сплавов продолжают совершенствоваться [Антипов и др., 2017]. В частности, сегодня для про- мышленности требуются алюминиевые сплавы с высо- кой прочностью, в том числе проявляемой и при повы- шенных температурах [Орлова и др., 2021]. Легирова- ние материалов различными элементами повышает их прочность, но при этом приводит и к снижению их пла- стичности при обычной обработке, что ограничивает применение таких сплавов при производстве изделий. Эта проблема, как представляется, может быть решена путем использования структурной сверхпластичности (СП) в процессах формования [Никулин, Кипелова, 2012; Liu et al., 2021]. Использование структурной СП в технологических процессах получения деталей сложной формы является весьма перспективным направлением их развития. В раз- ных работах [Somani et al., 1998; Chumachenko et al., 2005; Barnes, 2007; Hefti, 2007; Mogucheva, Kaibyshev, 2008; Bhatta et al., 2020; Song et al., 2020] в качестве ос- новных преимуществ данного вида обработки выделяют следующие: снижение ресурсоемкости изготовления; возможность получения изделий (в том числе крупнога- баритных) разнообразной сложной формы со снижен- ным весом без сварных / клепаных соединений (или с их уменьшенным количеством); получение гладкой поверх- ности изделия с минимальным отклонением от заданной геометрии – с предотвращением разнотолщинности и с высокоточным заполнением штампов; улучшенные физико-механические характеристики получаемого из- делия, в частности, хорошие показатели прочности и пластичности при изготовлении и в условиях эксплуа- тации, а также изотропия механических свойств на мак- ромасштабном уровне. Это обусловливает широкое при- менение в промышленном производстве, в том числе в таких важнейших отраслях, как авиа- и ракетострое- ние, сверхпластической штамповки и формовки [Фридляндер, 2002; Barnes et al., 2013; Волхонский и др., 2014; Котов и др., 2014; Langdon, 2020]. В последнее время все более широкое применение находят и комплексные технологии, совмещающие сверхпласти- ческую формовку и сварку, позволяющие получать многослойные пустотелые конструкции для авиастрое- ния с повышенным качеством сварных соединений [Фридляндер, 2002; Лутфуллин, 2011; Мулюков и др., 2014; Волхонский и др., 2014; Шоршоров и др., 2018]. В ряде работ, например, в [Кайбышев, Утяшев, 2002; Dupuy, Blandin, 2002; Kulas et al., 2005; Грязнов и др., 2011; Sabirov et al., 2013; Liu et al., 2014; Kawasaki, Langdon, 2016; Бобрук, Мурашкин, 2019; Chinh et al., 2021], отмечается, что практический интерес представляет СП при относительно низких температурах (в интервале ме- нее 0.7Tm, Tm – абсолютная температура плавления) и от- носительно высоких скоростях деформации вплоть до 100 с–1 [Мулюков и др., 2014; Автократова и др., 2015]. При таких условиях не требуются жаропрочные инстру- менты и время изготовления одной средней по сложно- сти детали при увеличении скорости деформации на по- рядок (с 10–3 с–1 до 10–2 с–1) может сократиться в 10 раз и более (с 20–60 до 1–5 мин) [Horita et al., 2000; Nikulin et al., 2005; Kaibyshev et al., 2006; Бобрук, Мурашкин, 2019; Кищик, Михайловская, 2022]. Большинство традицион- ных промышленных алюминиевых сплавов (изготовлен- ных, к примеру, с помощью холодной или теплой про- катки с большими обжатиями и последующим отжигом) имеют размер зерен порядка 5–10 мкм и способны испы- тывать относительные удлинения 200–400 % и более в диапазоне низких скоростей 10–4–10–3 с–1 [Новиков, 1981; Кищик и др., 2019]. При скорости деформации 10–2 с–1 удлинения в таких сплавах, как правило, не превышают 150–250 %, чего недостаточно для изготовления с помо- щью формовки высококачественных деталей сложной конфигурации [Новиков, 1981; Nikulin et al., 2005; Ки- щик и др., 2019; Langdon, 2020]. Улучшение показателей СП при высоких скоростях деформации (и относительно низких температурах) возможно за счет уменьшения раз- мера зерна в материале до 1–5 мкм и менее [Кайбышев, Утяшев, 2002; Islamgaliev et al., 2003; Park et al., 2004; Kawasaki, Langdon, 2007; Mogucheva, 2008; Yunusova et al., 2008; Никулин, Кипелова, 2012; Кищик и др., 2019; Chinh et al., 2021]. Для измельчения зеренной структуры с целью под- готовки материала к СП, как правило, применяются тех- нологии, совмещающие легирование сплава различными добавками и методы интенсивной пластической дефор- мации (ИПД) [Akamatsu et al., 2001; Estrin et al., 2011; Sauvage et al., 2012; Langdon, 2020; Орлова и др., 2021]. Наиболее развитым на сегодняшний день, универсаль- ным и потенциально эффективным в промышленных приложениях является равноканальное угловое прессо- вание (РКУП), позволяющее получать достаточно одно- родную ультрамелкозернистую структуру [Furukawa et al., 1998; Lee et al., 1999; Nakashima et al., 2000; Horita et al., 2001; Lee et al., 2002; Kamachi et al., 2003; Musin et al., 2004; Park et al., 2004; Nikulin et al., 2005; Valiev, Langdon, 2006; Islamgaliev et al., 2010; Estrin et al., 2011; Kumar et al., 2016; Valiev et al., 2016] с пренебрежимо малой пористостью [Lee et al., 2002; Мазилкин и др., 2004]. Многочисленные экспериментальные исследования по одноосному нагружению подготовленных с помощью РКУП образцов алюминиевых сплавов, например, [Berbon et al., 1998; Islamgaliev et al., 2003; Musin et al., 2004; Kaibyshev, 2016; Kawasaki, Langdon, 2016; Myshlyaev et al., 2022; Корзникова и др., 2022], демон- стрируют хорошие показатели сверхпластичности, в том числе при высоких скоростях деформирования. Прокатка таких образцов позволяет изготавливать тонкие листы для сверхпластической формовки [Horita et al., 2001; Kamachi et al., 2003; Nikulin et al., 2005; Mogucheva, Kaibyshev, 2008; Islamgaliev et al., 2009], при этом, как отмечается в [Horita et al., 2001; Akamatsu et al., 2001; Park et al., 2004; Добаткин, 2011; Estrin et al., 2011], не происходит потери сверхпластических свойств материала. Схема простого сдвига, реализуемого при РКУП, позволяет многократно деформировать образец без из- менения его поперечного сечения, что создает перспек- тивы для изготовления заготовок с большим поперечным сечением [Ерисов, 2013]. В [Horita et al., 2001; Srinivasan et al., 2006] на примере лабораторных исследований на небольших образцах (с характерным размером попереч- ного сечения от 6 до 100 мм) показано, что развитие уль- трамелкозернистой структуры в процессе РКУП и после- дующие механические свойства образцов не зависят от их исходного диаметра, на основании чего делается за- ключение о легкости масштабирования РКУП для произ- водства аналогичных по свойствам больших заготовок и изделий из них. В качестве еще одного перспективного направления представляется миниатюаризация устано- вок РКУП до миллиметровых масштабов с целью изго- товления микроэлектромеханических приборов и систем из алюминиевых сплавов [Добаткин, 2011]. Таким образом, можно отметить существенные про- движения за последние десятилетия в развитии техноло- гий получения ультрамелкозернистой структуры мате- риалов. Однако, к сожалению, на сегодняшний день в ли- тературе встречается недостаточно экспериментальных и аналитических сведений о закономерностях поведения таких материалов в зависимости от состояния их струк- туры и его влиянии на параметры технологических про- цессов, а также приводятся неполные данные об эволю- ции структуры в процессе сверхпластического деформи- рования (СПД) (некоторые из перечисленных вопросов обсуждаются, например, в рамках новых исследований [Myshlyaev et al., 2022; Myshlyaev et al., 2023]). К тому же более жесткими становятся современные требования к материалам: несмотря на преимущества уже разработан- ных сплавов, все острее стоят задачи по созданию облег- ченных конструкций с повышенными характеристиками трещиностойкости при сохранении высокого уровня прочности, жесткости и коррозионной стойкости [Вол- хонский и др., 2014; Антипов и др., 2017]; перспектив- ными для обозначенных задач являются алюминиево-ли- тиевые сплавы, исследование которых интенсивно ве- дется в настоящее время [Антипов и др., 2017; Kablov etal., 2021]. Приведенное обусловливает особую актуаль- ность систематизации известных сведений об исходном состоянии структуры и поведении алюминиево-литие- вых сплавов при СП. Это будет важным и для прямой ра- боты по совершенствованию материалов, и для создания концептуальной основы для развития многоуровневой конститутивной модели неупругого деформирования сплавов [Трусов и др., 2019; Трусов, Швейкин, 2019; Shveykin et al., 2020], способной описывать изменение структуры материала и разные режимы процесса дефор- мирования (включая предварительную подготовку об- разцов методами ИПД, а также переход к режиму струк- турной СП). Разработка такой модели необходима для совершенствования технологий сверхпластического формования конструкций сложной формы. Даже в простых экспериментах с выходом в режим сверхпластического деформирования, реализуемых обычно одноосным растяжением, при умеренных темпе- ратурах и/или относительно высоких скоростях дефор- мации для многих сплавов наблюдается стадийность (ко- локолообразность) кривых растяжения. Последнее свя- зано с действием и взаимодействием различных физических механизмов, сменой их ролей в ходе про- цесса, с эволюцией дефектной структуры материала [Мулюков и др., 2014; Шарифуллина и др., 2018; Трусов, Швейкин, 2019]. Ранее авторами на основе анализа мно- гочисленных экспериментальных данных был предло- жен «сценарий» действия механизмов, реализующийся в материале при деформировании с переходом в режим сверхпластичности [Шарифуллина и др., 2018; Трусов и др., 2019; Shveykin et al., 2020]. В рамках данной статьи рассматривается один из от- меченных выше важных вопросов, связанный с деталь- ным анализом влияния на механизмы СПД исходной структуры материала (в частности, формы и размеров зе- рен, доли высокоугловых границ, степени рекристалли- зованности структуры, наличия легирующих добавок, которые могут образовывать в материале различные фазы) на различных масштабах и ее изменения. Данной задаче и посвящен представленный в сжатой форме в настоящей статье аналитический обзор соответствую- щих экспериментальных работ по алюминиево-литие- вым сплавам. В первом разделе приведена информация о химическом составе, морфологической и дефектной структуре класса алюминиево-литиевых сплавов с целью выявления основных характеристик структуры, в частно- сти, интерметаллидных фаз, которые могут оказывать значимое влияние на СПД. В остальных разделах систе- матизирована информация по одним из наиболее изучен- ных к настоящему моменту сплавам 1420 и 1421: во вто- ром разделе представлены данные о структуре сплавов перед испытанием на СПД (после ИПД); в третьем раз- деле – результаты анализа изменения структуры сплавов во время испытания на СПД и ее влияния на действую- щие механизмы.

About the authors

E. R. Sharifullina

Perm National Research Polytechnic University

A. I. Shveykin

Perm National Research Polytechnic University

P. V. Trusov

Perm National Research Polytechnic University

References

  1. Автократова Е.В. и др. Высокоскоростная сверхпла- стичность алюминиевого сплава 1570С с бимодальной струк- турой, полученной равноканальным угловым прессованием и прокаткой // Письма о материалах. – 2015. – Т. 5 (2). – С. 129– 132. doi: 10.22226/2410-3535-2015-2-129-132
  2. Антипов В.В. и др. Влияние режимов гомогенизацион- ного отжига на структурно-фазовое состояние и механические свойства слитков из алюминий-литиевого сплава 1441 // Труды ВИАМ. – 2019. – № 3 (75). – С. 44–52. doi: 10.18577/2307-6046- 2019-0-3-44-52
  3. Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю., Романенко В.А. Совре- менные алюминиевые и алюминий-литиевые сплавы // Авиа- ционные материалы и технологии. – 2017. – С. 195–211. doi: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-195-211
  4. Бобрук Е.В., Мурашкин М.Ю. Проявление низкотемпе- ратурной сверхпластичности в высокопрочном ультрамелко- зернистом сплаве 7ХХХ // XII всероссийский съезд по фунда- ментальным проблемам теоретической и прикладной меха- ники: сб. тр. В 4 т. – Т. 3. – 2019. – С. 1393–1395.
  5. Векман А.В., Демьянов Б.Ф., Шмаков И.А. Коэффици- енты зернограничной самодиффузии в алюминии (компьютер- ный расчет) // Физика. – 2013. – С. 141–145. doi: 10.14258/izvasu(2013)1.2-28
  6. Волхонский А.Е., Ковалевич М.В., Гончаров А.В. При- менение эффекта сверхпластичности – новые возможности в современных процессах металлообработки // Образовательные технологии. – 2014. – № 4. – С. 120–128.
  7. Грязнов М.Ю. и др. Сверхпластичность алюминиевых сплавов системы Al-Li-Mg, полученных методом равноканаль- ного углового прессования // Вестник Нижегородского универ- ситета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 6 (1). – С. 49–57.
  8. Гуреева М.А., Грушко О.Е. Алюминиевые сплавы в сварных конструкциях современных транспортных средств // Конструкционные материалы. – 2009. – С. 27–41.
  9. Добаткин С.В. Механические свойства ультрамелкозер- нистых алюминиевых сплавов и возможности использования // Технология легких сплавов. – 2011. – № 3. – С. 5–17.
  10. Ерисов Я.А. Инновационные процессы обработки ме- таллов давлением с большими интенсивными пластическими деформациями в прокатно-прессовом производстве [Электрон- ный ресурс]: электрон. учеб.-метод. комплекс дисциплины. – Самара, 2013. – 85 с.
  11. Иванов К.В., Найденкин Е.В. Особенности структуры и механиxеских свойств чистого алюминия и сплава 1420 после воздействия интенсивной пластической деформации // Изве- стия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 315, № 2. – С. 118–122.
  12. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. – М.: Металлургия, 1984. – 264 с.
  13. Кайбышев О.А., Утяшев Ф.З. Сверхпластичность, из- мельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. – М.: Наука, 2002. – 438 с.
  14. Кищик А.А., Котов А.Д., Михайловская А.В. Особен- ности микроструктуры и сверхпластичности при повышенных скоростях деформации сплава системы Al–Mg–Ni–Fe–Mn–Cr– Zr // Физика металлов и металловедение. – 2019. – Т. 120, № 10. – С. 1101–1108. doi: 10.1134/S0015323019100048
  15. Кищик А.А., Михайловская А.В. Сплав на основе алюминия для высокоскоростной сверхпластической фор- мовки // Уральская школа молодых металловедов. – 2022. – С. 52–56.
  16. Колобнев Н.И. Алюминиево-литиевые сплавы со скандием // Металловедение и термическая обработка метал- лов. – 2002. – № 7. – 10 с.
  17. Колобнев Н.И. История развития, фазовый состав и свойства сплавов системы Al–Cu–Li // Технология легких спла- вов. – 2015. – № 2. – С. 46–52.
  18. Корзникова Г.Ф. и др. Сверхпластическое поведение алюминиевого сплава 1420 с мелкозернистой структурой // Фи- зическая мезомеханика. – 2022. – Т.25, № 2. – С. 47–55.
  19. Котов А.Д. Разработка алюминиевого сплава повы- шенной прочности, обладающего высокоскоростной сверхпла- стичностью. – Диссертация на соискание ученой степени кан- дидата технических наук. – М., 2013. – 105 с.
  20. Котов А.Д., Михайловская А.В., Портной В.К. Влия- ние состава твердого раствора на показатели сверхпластично- сти сплавов системы Al–Zn–Mg–Cu–Ni–Zr // Физика металлов и металловедение. – 2014. – Т. 115, № 7. – С. 778–784. doi: 10.7868/S0015323014070043
  21. Лутфуллин Р.Я. Сверхпластичность и твердофазное соединение наноструктурированных материалов. Часть I. Вли- яние размера зерна на твердофазную свариваемость сверхпла- стичных сплавов // Письма о материалах. – 2011. – Т. 1. – С. 59– 64. doi: 10.22226/2410-3535-2011-1-59-64
  22. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы: учебное пособие. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 81 с.
  23. Мазилкин А.А., Камалов М.М., Мышляев М.М. Структура и фазовый состав сплава Al-Mg-Li-Zr в условиях вы- сокоскоростной сверхпластичности // Физика твердого тела. – 2004. – Т. 46, № 8. – С. 1416–1421.
  24. Мулюков Р.Р. и др. Сверхпластичность ультрамелко- зернистых сплавов: эксперимент, теория, технологии. – М.: Наука, 2014. – 284 с.
  25. Мышляев М.М., Прокунин М.А., Шпейзман В.В. Ме- ханическое поведение микрокристаллического алюминий-ли- тиевого сплава в условиях сверхпластичности // Физика твер- дого тела. – 2001. – Т. 43, № 5. – С. 833–838.
  26. Мышляев М.М., Шпейзман В.В., Камалов М.М. Стадийность деформации микрокристаллического алюминий- литиевого сплава в условиях сверхпластичности // Физика твердого тела. – 2001. – Т. 43, № 1. – С. 2015–2020.
  27. Никулин И.А., Кипелова А.Ю. Низкотемпературная сверхпластичность сплава Al-Mg-Mn, подвергнутого ИПД // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5. – 8 с.
  28. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 208 с.
  29. Новиков И.И., Портной В.К. Сверхпластичность спла- вов с ультрамелким зерном. – М.: Металлургия, 1981. – 168 с.
  30. Орлова Т.С. и др. Особенности упрочнения структу- рированного интенсивной пластической деформацией сплава Al−Cu−Zr // Физика твердого тела. – 2021. – Т. 63, вып. 10. – С. 1572–1584. doi: 10.21883/FTT.2021.10.51408.104
  31. Распосиенко Д.Ю. Влияние мегапластической дефор- мации и термической обработки на структуру и свойства высо- копрочных стареющих сплавов на основе Al-Li. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Екатеринбург, 2017. – 174 с.
  32. Трусов П.В., Шарифуллина Э.Р., Швейкин А.И. Мно- гоуровневая модель для описания пластического и сверхпласти- ческого деформирования поликристаллических материалов // Фи- зическая мезомеханика. – 2019. – Т. 22, № 2. – С. 5–23. doi: 10.24411/1683-805X-2019-12001
  33. Трусов П.В., Швейкин А.И. Многоуровневые модели моно- и поликристаллических материалов: теория, алгоритмы, примеры применения. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2019. – 605 с.
  34. Фридляндер И.Н. Современные алюминиевые, магни- евые сплавы и композиционные материалы на их основе // Ме- талловедение и термическая обработка металлов. – 2002. – № 7. – С. 24–29.
  35. Шарифуллина Э.Р., Швейкин А.И., Трусов П.В. Об- зор экспериментальных исследований структурной сверхпла- стичности: эволюция микроструктуры материалов и меха- низмы деформирования // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Меха- ника. – 2018. – С. 103–127. doi: 10.15593/perm.mech/2018.3.11
  36. Шоршоров М.Х. и др. Сверхпластичность сталей и сплавов и ресурсосберегающие технологии процессов обра- ботки металлов давлением. – Тула: Изд. ТГУ, 2018. – 158 с.
  37. Яковцева О.А., Михайловская А.В., Портной В.К. Структурные изменения при сверхпластической деформации сплавов системы Al-Mg-Mn-Cr // Письма о материалах. – 2013. – Т. 3. – С. 122–125.
  38. Abd El-Aty A. et al. Strengthening mechanisms, deformation behavior, and anisotropic mechanical properties of Al-Li alloys: a review // Journal of Advanced Research. – 2018. – Vol. 10. – P. 49–67. doi: 10.1016/j.jare.2017.12.004
  39. Akamatsu H. et al. Influence of rolling on the superplastic behavior of an Al-Mg-Sc alloy after ECAP // Scripta mater. – 2001. – Vol. 44. – P. 759–764. doi: 10.1016/S1359-6462(00)00666-7
  40. Apps P.J., Berta M., Prangnell P.B. The effect of dispersoids on the grain refinement mechanisms during deformation of aluminium alloys to ultra-high strains // Acta Materialia. – 2005. – Vol. 53, iss. 2. – P. 499–511. doi: 10.1016/j.actamat.2004.09.042
  41. Barnes A.J. et al. Recent application of superformed 5083 aluminum alloy in the aerospace industry // Materials Science Forum. – 2013. – Vol. 735. – P. 361–371. doi: 10.4028/www.scientific. net/MSF.735.361
  42. Barnes A.J. Superplastic forming 40 years and still growing // JMEPEG. – 2007. – Vol. 16. – P. 440–454. doi: 10.1007/s11665-007-9076-5
  43. Berbon P. et al. An investigation of the properties of an Al-Mg-Li-Zr alloy after equal-channel angular pressing // Materials Science Forum. – 1996. – Vols. 217–222. – P. 1013–1018. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.217-222.1013
  44. Berbon P. et al. Fabrication of bulk ultrafine-grained materials through intense plastic straining // Metallurgical and materials transactions A. – 1998. – Vol. 29A. – P. 2237–2243.
  45. Betsofen S.Ya., Antipov V.V., Knyazev M.I. Al–Cu–Li and Al–Mg–Li alloys: phase composition, texture, and anisotropy of mechanical properties (review) // Russian Metallurgy (Metally). – 2016. – Vol. 2016, no. 4. – P. 326–341. doi: 10.1134/S0036029516040042
  46. Bhatta L. et al. Recent development of superplasticity in aluminum alloys: a review // Metals. – 2020. – Vol. 10 (1). – 26 p. doi: 10.3390/met10010077
  47. Chinh N.Q. et al. Ultralow-temperature superplasticity and its novel mechanism in ultrafine-grained Al alloys // Materials Research Letters. – 2021. – Vol. 9, no. 11. – P. 475–482. doi: 10.1080/21663831.2021.1976293
  48. Chumachenko E.N. et al. Analysis of the SPF of a titanium alloy at lower temperatures // Journal of Materials Processing Technology. – 2005. – Vol. 170. – P. 448–456. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2005.02.270
  49. Davydov V.G. et al. Scientific principles of making an alloying addition of scandium to aluminium alloys // Materials Science and Engineering. – 2000. – Vol. A280. – P. 30–36. doi: 10.1016/S0921-5093(99)00652-8
  50. De P.S., Mishra R.S., Baumann J.A. Characterization of high cycle fatigue behavior of a new generation aluminum lithium alloy // Acta Materialia. – 2011. – Vol. 59, is. 15. – P. 5946–5960. doi: 10.1016/j.actamat.2011.06.003
  51. Deschamps A. et al. Experimental and modelling assessment of precipitation kinetics in an Al–Li–Mg alloy // Acta Materialia. – 2012. – Vol. 60. – P. 1917–1928. doi: 10.1016/j.actamat. 2012.01.010
  52. Deschamps A. et al. Influence of Mg and Li content on the microstructure evolution of Al-Cu-Li alloys during long-term ageing // Acta Materialia. – 2017. – Vol. 122. – P. 32–46. doi: 10.1016/j.actamat.2016.09.036
  53. Deschamps A. et al. The influence of precipitation on plastic deformation of Al–Cu–Li alloys // Acta Materialia. – 2013. – Vol. 61. – P. 4010–4021. doi: 10.1016/j.actamat.2013.03.015
  54. Dorin T., Vahid A., Lamb J. Chapter 11 – Aluminium Lithium Alloys // Fundamentals of Aluminium Metallurgy. – 2018. – P. 387–438. doi: 10.1016/B978-0-08-102063-0.00011-4
  55. Dupuy L., Blandin J.-J. Damage sensitivity in a commercial Al alloy processed by equal channel angular extrusion // Acta Materialia. – 2002. – Vol. 50. – P. 3251–3264. doi: 10.1016/S1359-6454(02)00147-7
  56. Estrin Y., Murashkin M., Valiev R. 16 – Ultrafine-grained aluminium alloys: processes, structural features and properties // Fundamentals of Aluminium Metallurgy. – 2011. – P. 468–503. doi: 10.1533/9780857090256.2.468
  57. Furukawa M. et al. Age hardening and the potential for superplasticity in a fine-grained Al-Mg-Li-Zr alloy // Metallurgical and materials transactions A. – 1998. – Vol. 29A. – P. 169–177. doi: 10.1007/s11661-998-0170-6
  58. Furukawa M. et al. Structural evolution and the Hall-Petch relationship in an Al-Mg-Li-Zr alloy with ultra-fine grain size // Acta mater. – 1997. – Vol. 45, no. 11. – P. 4751–4757.
  59. Furukawa M. et al. The shearing characteristics associated with equal-channel angular pressing // Materials Science and Engineering. – 1998. – Vol. A257. – P. 328–332. doi: 10.1016/S0921- 5093(98)00750-3
  60. Hefti L.D. Commercial airplane applications of superplastically formed AA5083 aluminum sheet // JMEPEG. – 2007. – Vol. 16. – P. 136–141. doi: 10.1007/s11665-007-9023-5
  61. Horita Z. et al. Processing of an Al-Mg-Li-Zr alloy with ultra-fine grain size // Materials Science Forum. – 1997. – Vol. 243– 245. – P. 239–244.
  62. Horita Z. et al. Superplastic forming at high strain rates after severe plastic deformation // Acta Mater. – 2000. – Vol. 48. – P. 3633–3640. doi: 10.1016/S1359-6454(00)00182-8
  63. Horita Z., Fujinami T., Langdon T.G. The potential for scaling ECAP: effect of sample size on grain refinement and mechanical properties // Materials Science and Engineering. – 2001. – Vol. A318. – P. 34–41. doi: 10.1016/S0921-5093(01)01339-9
  64. Islamgaliev R.K. et al. Characteristics of superplasticity in an ultrafine-grained aluminum alloy processed by ECA pressing // Scripta Materialia. – 2003. – Vol. 49. – P. 467–472. doi: 10.1016/S1359-6462(03)00291-4
  65. Islamgaliev R.K. et al. Structure and mechanical properties of strips and shapes from ultrafine-grained aluminum alloy 1421 // Metal Science and Heat Treatment. – 2009. – Vol. 51, nos. 1–2. – P. 82–86.
  66. Islamgaliev R.K. et al. Superplasticity of ultrafine-grained aluminum alloy processed by ECAP and warm rolling // Materials Science Forum. – 2007. – Vols. 551–552. – P. 13–20. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.551-552.13
  67. Islamgaliev R.K. et al. The effect of alloying elements on superplasticity in an ultrafine-grained aluminum alloy // Reviews on Advanced Materials Science. – 2010. – Vol. 25. – P. 241–248.
  68. Islamgaliev R.K., Yunusova N.F., Valiev R.Z. The influence of the SPD temperature on superplasticity of aluminium alloys // Materials Science Forum. – 2006. – Vols. 503–504. – P. 585– 590. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.503-504.585
  69. Ivanov R. The effects of friction stir welding on the mechanical properties and microstructure of a third generation Al-Cu- Li alloy. – A thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of the requirements of the degree of Masters in Materials Engineering, 2012. – 138 p.
  70. Kablov E.N. et al. Development and application prospects of aluminum–lithium alloys in aircraft and space technology // Metallurgist. – 2021. – Vol. 65, nos. 1–2. – P. 72–81. doi: 10.1007/s11015-021-01134-9
  71. Kaibyshev R. et al. Achieving high strain rate superplasticity in an Al–Li–Mg alloy through equal channel angular extrusion // Materials Science and Technology. – 2005. – Vol. 21, no. 4. – P. 408–418. doi: 10.1179/174328405X36610
  72. Kaibyshev R. et al. High strain rate superplasticity in an Al–Mg–Sc–Zr alloy subjected to simple thermomechanical processing // Scripta Materialia. – 2006. – Vol. 54. – P. 2119–2124. doi: 10.1016/j.scriptamat.2006.03.020
  73. Kaibyshev R. Mechanism of low-temperature superplastic deformation in aluminum alloys containing a dispersion of nanoscale Al3(Sc,Zr) particles // Materials Science Forum. – 2016. – Vols. 838–839. – P. 150–156. doi: 10.4028/www.scientific. net/MSF.838-839.150
  74. Kaibyshev R., Tagirov D., Mogucheva A. Cost-affordable technique involving equal channel angular pressing for the manufacturing of ultrafine grained sheets of an Al–Li–Mg–Sc alloy // Advanced engineering materials. – 2010. – Vol. 12, no. 8. – P.735– 739. doi: 10.1002/adem.201000032
  75. Kamachi M. et al. Equal-channel angular pressing using plate samples // Materials Science and Engineering. – 2003. – Vol.A361. – P. 258–266. doi: 10.1016/S0921-5093(03)00522-7
  76. Kawasaki M., Langdon T.G. Principles of superplasticity in ultrafine-grained materials // J Mater Sci. – 2007. – Vol. 42. – P. 1782–1796. doi: 10.1007/s10853-006-0954-2
  77. Kawasaki M., Langdon T.G. Review: achieving superplastic properties in ultrafine-grained materials at high temperatures // J Mater Sci. – 2016. – Vol. 51. – P. 19–32. doi: 10.1007/s10853-015-9176-9
  78. Khokhlatova L.B. et al. Aluminum-lithium alloys for aircraft building // Metallurgist. – 2012. – Vol. 56, nos. 5–6. – P. 336–341.
  79. Kolobov Yu.R. et al. Superplasticity and true grainboundary sliding in Al–Mg–Li alloys produced by equal-channel angular pressing // Metally. – 2004. – No. 2. – P. 12–20.
  80. Kolobov Yu.R. et al. The effect of severe plastic deformation on the structure and mechanical properties of Al–Mg–Li alloys // Russian Physics Journal. – 2002. – Vol. 45, no. 5. – P. 453– 457. doi: 10.1023/A:1021024203376
  81. Kulas M.A. et al. Deformation mechanisms in superplastic AA5083 materials // Metallurgical and materials transactions A. – 2005. – Vol. 36A. – P. 1249–1261.
  82. Kulkarni G.J., Banerjee D., Ramachandran T.R. Physical metallurgy of aluminium-lithium alloys // Bull. Mater. Sci. – 1989. – Vol. 12, nos. 3–4. – P. 325–340.
  83. Kumar P., Kawasaki M., Langdon T.G. Review: overcoming the paradox of strength and ductility in ultrafine-grained materials at low temperatures // J Mater Sci. – 2016. – Vol. 51. – P. 7–18. doi: 10.1007/s10853-015-9143-5
  84. Kumar S., McShane H.B., Sheppard T. Effect of zirconium and magnesium additions on properties of Al–Li based alloy // Materials Science and Technology. – 1994. – Vol. 10. – P. 162–172. doi: 10.1179/mst.1994.10.2.162
  85. Langdon T.G. The background to superplastic forming and opportunities arising from new developments // Solid State Phenomena. – 2020. – Vol. 306. – P. 1–8. doi: 10.4028/www.scientific. net/SSP.306.1
  86. Lavernia E.J., Grant N.J. Aluminium-lithium alloys // Journal of materials science. – 1987. – Vol. 22. – P. 1521–1529.
  87. Lee S. et al. Developing superplastic properties in an aluminum alloy through severe plastic deformation // Materials Science and Engineering A272. – 1999. – P. 63–72. doi: 10.1016/S0921-5093(99)00470-0
  88. Lee S. et al. Influence of scandium and zirconium on grain stability and superplastic ductilities in ultrafine-grained Al–Mg alloys // Acta Materialia. – 2002. – Vol. 50. – P. 553–564. doi: 10.1016/S1359-6454(01)00368-8
  89. Li H. et al. Microstructure and texture characterization of superplastic Al−Mg−Li alloy // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. – 2014. – Vol. 24. – P. 2079–2087. doi: 10.1016/S1003- 6326(14)63315-X
  90. Liu S., Cai Y., Wu S. Low temperature superplasticity of 5083 aluminum alloy // Advanced Materials Research. – 2014. – Vols. 941–944. – P. 116–119. doi: 10.4028/www.scientific. net/AMR.941-944.116
  91. Liu S., Wrobel J.S., LLorca J. First-principles analysis of the Al-rich corner of Al-Li-Cu phase diagram // Acta Materialia. – 2022. – Vol. 236. – P. 118129. doi: 10.1016/j.actamat.2022.118129
  92. Liu X. et al. Superplastic deformation mechanism of an Al-Mg-Li alloy by high resolution surface studies // Materials Letters. – 2021. – Vol. 301. – P. 130251. doi: 10.1016/j.matlet.2021.130251
  93. Liu Z. et al. Sluggish precipitation strengthening in Al–Li alloy with a high concentration of Mg // Journal of materials research and technology. – 2021. – Vol. 11. – P. 1806–1815. doi: 10.1016/j.jmrt.2021.02.037
  94. Markushev M.V., Murashkin M.Yu. Phenomenology and application of low temperature and high strain rate superplasticity in aluminium alloy 1420 // Materials Science Forum. – 1999. – Vols. 304– 306. – P. 261–266. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.304-306.261
  95. Mazilkin A.A., Myshlyaev M.M. Microstructure and thermal stability of superplastic aluminium-lithium alloy after severe plastic deformation // J Mater Sci. – 2006. – Vol. 41. – P. 3767– 3772. doi: 10.1007/s10853-006-2637-4
  96. Mishra R.S. et al. High-strain-rate superplasticity from nanocrystalline Al alloy 1420 at low temperatures // Philosophical Magazine A. – 2001. – Vol. 81:1. – P. 37–48. doi: 10.1080/01418610108216616
  97. Mogucheva A.A., Kaibyshev R.O. Structure and properties of aluminum alloy 1421 after equal-channel angular pressing and isothermal rolling // The Physics of Metals and Metallography. – 2008. – Vol. 106, no. 4. – P. 424–433. doi: 10.1134/S0031918X0810013X
  98. Mogucheva A.A., Kaibyshev R.O. Ultrahigh superplastic elongations in an aluminum–lithium alloy // Doklady Physics. – 2008. – Vol. 53, no. 8. – P. 431–433. doi: 10.1134/S1028335808080065
  99. Musin F. et al. High strain rate superplasticity in a commercial Al–Mg–Sc alloy // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 50. – P. 511–516. doi: 10.1016/j.scriptamat.2003.10.021
  100. Myshlyaev M. et al. EBSD study of superplastically strained Al-Mg-Li alloy // Materials Letters. – 2020. – Vol. 275. – P. 128063. doi: 10.1016/j.matlet.2020.128063
  101. Myshlyaev M. et al. EBSD study of superplasticity: new insight into a well-known phenomenon // Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Vol. 898. – P. 162949. doi: 10.1016/j.jallcom.2021.162949
  102. Myshlyaev M. et al. Microstructural evolution during superplastic deformation of Al-Mg-Li alloy: dynamic recrystallization or grain-boundary sliding? // Journal of Alloys and Compounds. – 2023. – Vol. 936. – P. 168302. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.168302
  103. Myshlyaev M.M. et al. Analysis of mechanisms of plastic deformation of aluminum based alloys for different temperature-velocity modes // Doklady Physics. – 2010. – Vol. 55, no. 2. – P. 64–67.
  104. Myshlyaev M.M. et al. Structural state and superplasticity of an aluminum–lithium alloy subjected to equal-channel-angular pressing // The Physics of Metals and Metallography. – 2006. – Vol. 102, no. 3. – P. 328–332. doi: 10.1134/S0031918X06090146
  105. Myshlyaev M.M., Gryaznov M.Yu., Chuvildeev V.N. Superplasticity of an aluminum–lithium 1420 alloy in various structural states // Russian Metallurgy (Metally). – 2011. – Vol. 2011, no. 9. – P. 882–888. doi: 10.1134/S0036029511090187
  106. Myshlyaev M.M., Kamalov M.M., Myshlyaeva M.M. High strain rate superplasticity in an micrometer-grained Al-Li alloy produced by equal-channel angular extrusion // Nanomaterials by Severe Plastic Deformation. – 2005. – P. 717–721. doi: 10.1002/3527602461.ch13c
  107. Myshlyaev M.M., Mazilkin A.A., Kamalov M.M. Features of microstructure and phase state in an Al-Li alloy after ECA pressing and high strain rate superplastic flow // Nanomaterials by Severe Plastic Deformation. – 2005. – P. 734–739. doi: 10.1002/3527602461.ch13f
  108. Myshlyaev M.M., ShpeÏzman V.V., Kamalov M.M. On the multistage nature of deformation of the microcrystalline aluminum–lithium alloy 1420 under superplasticity conditions // Physics of the Solid State. – 2001. – Vol. 43, no. 11. – P. 2099–2104. doi: 10.1134/1.1417187
  109. Nakashima K. et al. Development of a multi-pass facility for equal-channel angular pressing to high total strains // Materials Science and Engineering. – 2000. – Vol. A281. – P. 82–87. doi: 10.1016/S0921-5093(99)00744-3
  110. Naydenkin E.V. et al. The effect of equal-channel angular pressing on structure-phase changes and superplastic properties of Al-Mg-Li alloy // Materials Science Forum. – 2006. – Vols. 503-504. – P. 983–988. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.503-504.983
  111. Naydenkin E.V., Ivanov K.V. Characteristic features of structure evolution and phase composition of an ultrafine-grained Al–Mg–Li–Zr alloy produced by severe plastic deformation // Russian Physics Journal. – 2014. – Vol. 56, no. 9. – P. 1025–1029. doi: 10.1007/s11182-014-0135-8
  112. Naydenkin E.V., Ivanov K.V., Rudenskii G.E. Evolution of structure and phase composition of aluminum alloy under severe plastic deformation // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 880. – P. 179–183. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.880.179
  113. Naydenkin E.V., Mishin I.P., Zabudchenko O.V. Thermal stability and S-phase evolution in ultrafine-grained Al-Mg-Li alloy produced by equal-channel angular pressing // Advanced Engineering Materials. – 2021. – 2100181. doi: 10.1002/adem.202100181
  114. Nikulin I., Kaibyshev R., Sakai T. Superplasticity in a 7055 aluminum alloy processed by ECAE and subsequent isothermal rolling // Materials Science and Engineering. – 2005. – Vol. A407. – P. 62–70. doi: 10.1016/j.msea.2005.06.014
  115. Park K.T. et al. Effect of ECAP strain on deformation behavior at low temperature superplastic regime of ultrafine grained 5083 Al alloy fabricated by ECAP // Materials Transactions. – 2004. – Vol. 45, no. 3. – P. 958–963. doi: 10.2320/matertrans.45.958
  116. Park K.T. et al. Enhancement of high strain rate superplastic elongation of a modified 5154 Al by subsequent rolling after equal channel angular pressing // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 51. – P. 479–483. doi: 10.1016/j.scriptamat.2004.06.001
  117. Prabu S.B., Padmanabhan K.A. Superplasticity in and superplastic forming of aluminum-lithium alloys // Aluminum-lithium Alloys. Processing, properties, and applications, 2014. – P. 221– 258. doi: 10.1016/B978-0-12-401698-9.00008-2
  118. Prasad K.S., Prasad N.E., Gokhale A.A. Microstructure and precipitate characteristics of aluminum–lithium alloys // Aluminum- lithium Alloys. Processing, properties, and applications. – 2014. – P. 99–137. doi: 10.1016/B978-0-12-401698-9.00004-5
  119. Prasad N.E., Gokhale A.A, Rao P.R. Mechanical behaviour of aluminium–lithium alloys // Sadhana. – 2003. – Vol. 28, Parts 1 2. – P. 209–246. doi: 10.1007/BF02717134
  120. Prasad N.E., Gokhale A.A., Wanhill RJH. Aluminium– lithium alloys // Aerospace Materials and Material Technologies. – 2017. – P. 53–72. doi: 10.1007/978-981-10-2134-3_3
  121. Rabinovich M.Kh., Markushev M.V., Murashkin M.Yu. Effect of initial structure on grain refinement to submicron size in Al-Mg-Li alloy processed by severe plastic deformation // Materials Science Forum. – 1997. – Vols. 243–245. – P. 591–596. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.243-245.591
  122. Rasposienko D.Y. et al. Multicomponent aging Al-Libased alloys of the latest generation: structural and phase transformations, treatments, properties, and future prospects // Materials. – 2022. – Vol. 15. – P. 4190. doi: 10.3390/ma15124190
  123. Sabirov I., Murashkin M.Yu., Valiev R.Z. Nanostructured aluminium alloys produced by severe plastic deformation: new horizons in development // Materials Science Engineering. – 2013. – Vol. A560. – P. 1–24. doi: 10.1016/j.msea.2012.09.020
  124. Sauvage X. et al. Grain boundary segregation in UFG alloys processed by severe plastic deformation // Advanced engineering materials. – 2012. – 7 p.
  125. Shveykin A.I., Trusov P.V., Sharifullina E.R. Statistical crystal plasticity model advanced for grain boundary sliding description // Crystals. – 2020. – Vol. 10, Is. 9. – 18 p. doi: 10.3390/cryst10090822
  126. Somani M.C. et al. Deformation processing in superplasticity regime-production of aircraft engine compressor discs out of titanium alloys // Materials Science and Engineering. – 1998. – Vol. A243. – P. 134–139. doi: 10.1016/S0921-5093(97)00790-9
  127. Song L. et al. Experimental analysis and behaviour modelling of the deformation mechanisms of a Ti-6242S alloy under hot and superplastic forming conditions // Metals. – 2020. – Vol. 10. – P. 1599. doi: 10.3390/met10121599
  128. Srinivasan R., Cherukuri B., Chaudhuri P.K. Scaling up of equal channel angular pressing (ECAP) for the production of forging stock // Materials Science Forum. – 2006. – Vols. 503–504. – P. 371–378. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.503-504.371
  129. Srivatsan T.S. et al. Quasi-static strength, deformation, and fracture behavior of aluminum-lithium alloys // Aluminum-lithium Alloys. Processing, properties, and applications, 2014. – P. 305–339. doi: 10.1016/B978-0-12-401698-9.00010-0
  130. Starke E.A., Sanders T.H., Palmer I.G. New approaches to alloy development in the Al-Li system // Journal of Metals. – 1981. – Vol. 33(8). – P. 24–33. doi: 10.1007/BF03339468
  131. Valiev R.Z. et al. Observations of high strain rate superplasticity in commercial aluminum alloys with ultrafine grain sizes // Scripta Materialia. – 1997. – Vol. 37, is. 12. – P. 1945–1950. doi: 10.1016/S1359-6462(97)00387-4
  132. Valiev R.Z. et al. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation: ten years later // JOM. – 2016. – Vol. 68. – P. 1216–1226. doi: 10.1007/s11837-016-1820-6
  133. Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Yunusov N.F. Microstructural aspects in superplasticity of ultrafine-grained SPD alloys // Materials Science Forum. – 2004. – Vols. 447–448. – P. 411–416. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.447-448.411
  134. Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Yunusova N.F. Grain refinement and enhanced superplasticity in metallic materials // Materials Science Forum. – 2001. – Vol. 357–359. – P. 449–458. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.357-359.449
  135. Valiev R.Z., Langdon T.G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement // Progress in Materials Science. – 2006. – Vol. 51. – P. 881–981. doi: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.003
  136. Venkatachalam G. et al. Effect of Li and Zr addition on microstructure and mechanical properties of modified LM25 aluminium alloy // International Journal of Applied Engineering Research. – 2015. – Vol. 10, no. 50. – P. 647–651.
  137. Wang Y. et al. Effects of Sc and Zr on microstructure and properties of 1420 aluminum alloy // Materials Characterization. – 2019. – Vol. 154. – P. 241–247. doi: 10.1016/j.matchar.2019.06.001
  138. Ye L. et al. Superplastic behavior of an Al-Mg-Li alloy // Journal of Alloys and Compounds. – 2009. – Vol. 487. – P. 109– 115. doi: 10.1016/j.jallcom.2009.07.148
  139. Yu T. et al. Impeding effect of the Al3(Er,Zr,Li) particles on planar slip and intergranular fracture mechanism of Al-3Li-1Cu- 0.1Zr-X alloys // Materials Characterization. – 2019. – Vol. 147. – P. 146–154. doi: 10.1016/j.matchar.2018.10.023
  140. Yunusova N.F. et al. Microstructure and mechanical properties of aluminum alloy 1421 after ECAP and warm rolling // Metal Science and Heat Treatment. – 2007. – Vol. 49, nos. 3–4. – P. 135– 140. doi: 10.1007/s11041-007-0025-6
  141. Yunusova N.F. et al. The new approach to produce Al sheets with UFG structure using SPD processing // Materials Science Forum – 2008. – Vols. 584–586. – P. 176–181. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.584-586.176

Statistics

Views

Abstract - 169

PDF (Russian) - 83

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2023 Sharifullina E.R., Shveykin A.I., Trusov P.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies