vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2024-2(48)-117-126vsgiu-69Research ArticleРаздел 3. Металлургия и материаловедениеSection 3. Metallurgy and Materials ScienceСТАРЕНИЕ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА В95пч В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕAGEING OF ALUMINUM ALLOY V95PCH IN A CONSTANT MAGNETIC FIELDhttps://orcid.org/0000-0002-4586-4596ОсинскаяЮлия ВладимировнаOsinskayaYulia V.

к.ф-м.н., заведующий кафедрой физики твердого тела и неравновесных систем

Cand. Sci. (Eng.), Head of the Department of Solid State Physics and Nonequilibrium Systems

ojv76@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0003-3200-070XМакеевСергей РомановичMakeevSergey R.

студент, учебный мастер кафедры физики твердого тела и неравновесных систем

student, teaching master of the Department of Solid State Physics and Nonequilibrium Systems

makeev.sr@ssau.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4370-9832ВоронинСергей ВасильевичVoroninSergey V.

к.т.н., доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

voronin.sv@ssau.ruhttps://orcid.org/0009-0008-5290-1384ТерентьеваЕкатерина ВладимировнаTerentyevaEkaterina V.

студент

student

Terka2502@yandex.ruСамарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. КоролеваРоссияSamara National Research University named after Academician S.P. KorolevRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. КоролеваRussian FederationSamara National Research University named after Academician S.P. KorolevRussian Federation20243006202402117126Copyright © Осинская Ю.В., Макеев С.Р., Воронин С.В., Терентьева Е.В., 20252025Осинская Ю.В., Макеев С.Р., Воронин С.В., Терентьева Е.В.Osinskaya Y., Makeev S., Voronin S., Terentyeva E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/69

В настоящей работе представлены результаты комплексного экспериментального исследования влияния слабого постоянного магнитного поля на процесс старения алюминиевого сплава В95пч. Приведены сведения о химическом составе алюминиевого сплава В95пч, режимах термической и термомагнитной обработок и основных экспериментально наблюдаемых закономерностях изменений значений микротвердости, модуля упругости отдельных локальных областей, параметра решетки и параметров тонкой структуры алюминиевого сплава В95пч, состаренного при температуре 140°С, времени отжига от 2 до 8 ч, в постоянном магнитном поле напряженностью 557,0 кА/м и в его отсутствии. Обнаружено, что постоянное магнитное поле в значительной мере влияет на прочностные свойства и структуру сплава В95пч, при этом не изменяет стадийности процесса старения. Установлен так называемый «отрицательный» магнитопластический эффект, величина которого составляет 21 %. Наблюдается корреляции результатов измерения микротвердости и модуля упругости сплава В95пч. При наложении постоянного магнитного поля средний размер блоков когерентного рассеяния становится меньше, а плотность дислокаций и величина относительной микродеформации больше, чем при его отсутствии, что свидетельствует об искаженности кристаллической решетки алюминиевого сплава В95пч. Рентгеновские исследования показали, что временные зависимости параметров решетки и параметров тонкой структуры коррелируют с временными зависимостями микротвердости, что согласуется с основными классическими закономерностями процесса старения. Результаты настоящей работы могут внести свой вклад в создание новых и развитие существующих технологий термообработки алюминиевого сплава В95пч и прогнозирования его физико-механических свойств.

This paper presents the results of a comprehensive experimental study of the influence of a weak constant magnetic field on the aging process of aluminum alloy V95pch. Information is provided on the chemical composition of the aluminum alloy V95pch, modes of thermal and thermomagnetic processing and the main experimentally observed patterns of changes in the values of microhardness, elastic modulus of individual local regions, lattice parameter and fine structure parameters of the aluminum alloy V95pch, aged at a temperature of 140 °C, annealing time from 2 up to 8 hours, in a constant magnetic field of 557.0 kA/m and in its absence. It was found that a constant magnetic field significantly affects the strength properties and structure of the aluminum alloy V95pch, but does not change the stages of the aging process. The so-called “negative” magnetoplastic effect has been established, the value of which is 21%. There is a correlation between the results of measuring microhardness and the elastic modulus of the aluminum alloy V95pch. In addition, it is clear that when a constant magnetic field is applied, the average size of coherent scattering blocks becomes smaller, and the dislocation density and the value of relative microstrain are greater than in its absence, which indicates a distortion of the crystal lattice of the V95pch aluminum alloy. X-ray studies have shown that the time dependences of lattice parameters and fine structure parameters correlate with the time dependences of microhardness, which is consistent with the basic classical laws of the aging process. The results of this work can contribute to the creation of new and development of existing technologies for heat treatment of aluminum alloy V95pch and prediction of its physical and mechanical properties.

алюминиевый сплав В95пчстарениепостоянное магнитное полемагнитопластический эффектпараметры тонкой структурымодуль упругостиaluminum alloy V95pchagingconstant magnetic fieldmagnetoplastic effectfine structure parameterselastic modulusReferencesZhu L., Li N., Childs P.R.N. Light-weighting in aerospace component and system design. Propulsion and Power Research. 2018;7(2):103–119. http://dx.doi.org/10.1016/j.jppr.2018.04.001Zhu L., Li N., Childs P.R.N., Light-weighting in aerospace component and system design. Propulsion and Power Research. 2018;7(2):103–119. http://dx.doi.org/10.1016/j.jppr.2018.04.001Williams J.C., Starke E.A. Progress in struc-tural materials for aerospace systems. Acta Materialia. 2003;51(19):5775–5779.Williams J.C., Starke E.A. Progress in struc-tural materials for aerospace systems. Acta Materialia. 2003;51(19):5775–5779. https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2003.08.023https://doi.org/10.1016/J.ACTAMAT.2003.08.023Lee Y.S., Koh D.H., Kim H.W., Ahn Y.S. Improved bake-hardening response of Al-Zn-Mg-Cu alloy through pre-aging treatment. Scripta Materialia. 2018;147:45–49. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.12.030Lee Y.S., Koh D.H., Kim H.W., Ahn Y.S. Improved bake-hardening response of Al-Zn-Mg-Cu alloy through pre-aging treatment. Scripta Materialia. 2018;147:45–49.Ringer S.P., Hono K. microstructural evolu-tion and age hardening in aluminium alloys: atom probe field-ion microscopy and trans-mission electron microscopy studies. Materi-als Characterization. 2000;44(1–2):101–131.https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.12.030https://doi.org/10.1016/S1044-5803(99)00051-0Ringer S.P., Hono K., Microstructural evolu-tion and age hardening in aluminium alloys: atom probe field-ion microscopy and trans-mission electron microscopy studies. Materi-als Characterization. 2000;44(1-2):101–131.Alcantara V. A Critical review of age treat-ment hardening mechanisms in aluminum al-loys. Journal of Mechanical and Civil Engi-neering. 2022;19:32–51.https://doi.org/10.1016/S1044-5803(99)00051-0https://doi.org/10.9790/1684-1906013251Alcantara V. A Critical review of age treat-ment hardening mechanisms in aluminum al-loys. Journal of Mechanical and Civil Engi-neering. 2022;19(6):32–51.Jun L., Hongyun L., Chu L., Tianshu Z., Runze W., Yue M. Effect of magnetic field on precipitation kinetics of an ultrafine grained Al–Zn–Mg–Cu alloy. Materials Science and Engineering: A. 2020;798:139990.https://doi.org/10.9790/1684-1906013251https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139990Luo J., Luo H., Liu C., Zhao T., Wang R., Ma Y. Effect of magnetic field on precipitation kinet-ics of an ultrafine grained Al–Zn–Mg–Cu al-loy. Materials Science and Engineering: A. 2020; 798:139990.Koch C.C. Experimental evidence for magnet-ic or electric field effects on phase transfor-mations. Materials Science and Engineering: A. 2000;287:213. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)00778-4https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139990Al'shits V.I., Darinskaya E.V., Koldaeva M.V. Petrzhik E.A. The magnetoplastic effect: basic properties and physical mechanisms. Kristal-lografiya. (In Russ.). 2003;48(5):838. (In Russ.). EDN: ONUMFP.Koch C.C. Experimental evidence for magnet-ic or electric field effects on phase transfor-mations. Materials Science and Engineering: A. 2000;287(2):213–218.Morgunov R.B., Piskorskii V.P., Valeev R.A., Korolev D.V. Thermodynamic analysis of magnetoplastic effects in “non-magnetic” metals.Trudy VIAM. 2018;12:79–87. (In Russ.). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-12-79-87https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)00778-4Osinskaya Yu.V., Pokoev A.V., Post R., Vil'de G., Divinskii S.V. The effect of annealing temperature and a constant magnetic field on the decay of hardened beryllium bronze BrB-2. Poverkhnost'. Rentgenovskie, sinkhrotronnye i neitronnye issledovaniya. 2020;5:36–44. (In Russ.). EDN: WHUPDI.Альшиц В.И., Даринская Е.В., Колдаева М.В., Петржик Е.А. Магнитопластический эф-фект: основные свойства и физические ме-ханизмы. Кристаллография. 2003;48(5):838–867. EDN: ONUMFP.https://doi.org/10.31857/S102809602005012XМоргунов Р.Б., Пискорский В.П., Валеев Р.А., Королев Д.В. Термодинамический анализ магнитопластических эффектов в «немаг-нитных» металлах. Труды ВИАМ. 2018;12(72):79–87. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-12-79-87Al-lubani, S., Matarneh, M., Al-Wedyan, H., Rayes, A. Heat treatment of aluminum alloy 7449. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Chem-ical, Materials Science and Engineering. 2013;7:51–56.Пост Р., Осинская Ю.В., Вильде Г., Дивин-ский С.В., Покоев А.В. Влияние температу-ры отжига и постоянного магнитного поля на распад закаленной бериллиевой бронзы БрБ-2. Поверхность. Рентгеновские, син-хротронные и нейтронные исследования. 2020; 5:36–44. EDN: WHUPDI.Bykov S. Yu., Skhirtladze S.A. Materials re-search: manual. Stary Oskol: TNT, 2015;135. (In Russ.).https://doi.org/10.31857/S102809602005012XFultz B., Howe D.M. Transmission electron microscopy and diffractometry of materials. Moscow: Tekhnosphere, 2011;904.(In Russ.).Al-lubani S.E., Matarneh M., Al-Wedyan H., Rayes A. Heat treatment of aluminum alloy 7449. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Chem-ical, Materials Science and Engineering. 2013;7(8):51–56.Cappella B., Dietler G. Force-distance curves by atomic force microscopy. Surface Science Reports. 1999;34(1–3):1–3,5–104.Быков С.Ю., Схиртладзе С.А. Испытания материалов: учеб. Пособие. Старый Оскол: ТНТ, 2015:135.https://doi.org/10.1016/S0167-5729%2899%2900003-5Фульц Б., Хау Д.М. Просвечивающая элек-тронная микроскопия и дифрактометрия ма-териалов. Москва: Техносфера, 2011:904.Bogodukhov S.I. Materials science: manual. Mos-cow: Mashinostroenie, 2015;503. (In Russ.).Cappella B., Dietler G. Force-distance curves by atomic force microscopy. Surface Science Reports. 1999;34(1-3):1–3,5–104.Senatorova O.G., Antipov V.V., Bronz A.V., Somov A.V., Serebrennikova N.Yu. High-strength and su-per-strength alloys of the traditional Al-Zn-Mg-Cu system, their role in technology and development opportunities. Technology of light alloys. 2016;(2):43–49. (In Russ.).https://doi.org/10.1016/S0167-5729%2899%2900003-5Pokoev A.V., Osinskaya Yu.V., Grechnikov F.V., Erisov Ya.A. The method of heat treatment of aluminum alloy parts B95h in a constant magnetic field. Pat. No.2764254 RF. Byullet-en' izobretenii. (In Russ.).Богодухов С.И. Материаловедение: учеб. для вузов. Москва: Машиностроение, 2015:503.Golovin Yu.I. Magnetoplasticity of solids. Fizika tverdogo tela. 2004;46(5):769. EDN: RCZVLN. (In Russ.).Сенаторова О.Г., Антипов В.В., Бронз А.В., Сомов А.В., Серебренникова Н.Ю. Высоко-прочные и сверхпрочные сплавы традици-онной системы Al-Zn-Mg-Cu, их роль в технике и возможности развития. Техноло-гия легких сплавов. 2016;2:С. 43–49. EDN: WZTBYDHu Y., Zhao H., Yu X., Li J., Zhang B., Li T. Research progress of magnetic field regulated mechanical property of solid metal materials. Metals. 2022;12:1988.Патент № 2764254 РФ. Способ термической обработки деталей из алюминиевого сплава В95пч в постоянном магнитном поле / По-коев А.В., Осинская Ю.В., Гречников Ф.В., Ерисов Я.А.; заявл. 01.11.2021; опубл. 14.01.2022. Бюл. № 2.https://doi.org/10.3390/met12111988Головин Ю.И. Магнитопластичность твер-дых тел. Физика твердого тела. 2004;46(5):769–803. EDN: RCZVLN.Kikoin I.K. Tables of physical quantities. Guide. Mos-cow: Atomizdat. 1976:1008. (In Russ.).Hu Y., Zhao H., Yu X., Li J., Zhang B., Li T. Research progress of magnetic field regulated mechanical property of solid metal materials. Metals. 2022;12:1988.Hu Y., Zhao H., Yu X., Li J., Zhang B., Li T. Research progress of magnetic field regulated mechanical property of solid metal materials. Metals. 2022;12:1988.https://doi.org/10.3390/met12111988https://doi.org/10.3390/met12111988Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. Москва: Атомиз-дат, 1976:1008.Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. Москва: Атомиз-дат, 1976:1008.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.