ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ  АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 7075  ПОСЛЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО АЗОТИРОВАНИЯ: YTOCPS

Ирина Алексеевна   Панченко; Владислав Константинович   Дробышев; Владислав Константинович  Дробышев; Дмитрий Николаевич  Лабунский; Алмаз Юниорович   Назаров

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.041

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 7075 ПОСЛЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО АЗОТИРОВАНИЯ

YTOCPS

Авторы

Ирина Алексеевна Панченко Сибирский государственный индустриальный университет
Владислав Константинович Дробышев Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-1532-9226
Владислав Константинович Дробышев Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-4809-8660
Дмитрий Николаевич Лабунский Сибирский государственный индустриальный университет
Алмаз Юниорович Назаров Уфимский университет науки и технологий https://orcid.org/0000-0002-4711-4721

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.041

Аннотация

Исследовано изменение микроструктуры и фазового состояния алюминиевого сплава марки 7075 до и после азотирования. Сплав был изготовлен проволочно-дуговым аддитивным способом, в области подложки которого преобладали столбчатые зерна, в центральной части присутствовали столбчатые и дендритные структуры, периферийная зона изготовленного слитка демонстрировала равноосные структуры с размером зерна до 50 мкм. Рассматриваемая структурная неоднородность обусловлена скоростью охлаждения заготовки, термическим градиентом в процессе послойного изготовления материала. На основе микрорентгеноспектрального анализа были обнаружены η-фаза (MgZn₂) и S-фаза (Al₂CuMg), сконцентрированные у границ зерен. Сплав представлен обособленными металлическими включениями Al₂Cu (θ‑фаза), образующихся из-за медленного охлаждения или перегрева металла.

После проведения азотирования в дуговом разряде с использованием плазменного источника (накаленный катод) в исследуемом сплаве наблюдалось формирование поликристаллической структуры, характеризующейся размерами ячеек в диапазоне 60–200 мкм. В сплаве после низкотемпературного азотирования присутствовали единичные интерметаллические соединения MgZn₂ (η) и Al₂Cu (θ). Обнаружено незначительное изменение элементного состава образца, обусловленное процессом плазменного азотирования, которое способствует перераспределению легирующих элементов с последующим формированием упрочненного поверхностного слоя. Полученные результаты подчеркивают влияние технологических параметров на изменение микроструктуры и фазового состава аддитивно изготовленных алюминиевых сплавов после азотирования.

Библиографические ссылки

U. Sen, K. Sharma. Friction Stir Processing of Alumi-num Alloys: a Literature Survey, vol. 2, (2016), pp. 771–774.

Murugesan R., Venkataramana S.H., Marimuthu S., Anand P., Nagaraja S., Isaac J.S., Sudharsan R.R., Khan T.M.Y., Almakayee N., Islam S. & Razak A. (2023). Influence of Alloying Materials Al, Cu, and Ca on Microstructures, Mechanical Properties, And Corrosion Resistance of Mg Alloys for Industrial Applications: A Review. ACS Omega. https://doi.org/10.1021/acsomega. 3c03417.

Abdollahi A. [et al.]. An adapted approach for solidification crack elimination in Al7075 TIG welding // Materials Research Express. 2024. Vol. 11. No. 4. p. 46509.

A Huang Y., Sun P., Sun L., Li Y., Zheng X., Li X., Yan H., Li B., Liu Y. & Du Y. (2023). Effect of Zn/Mg ratio on aging precipitates and mechanical property of high Mg content Al-Mg-Zn alloys with Sc and Zr addi-tions. Journal of Alloys and Compounds. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.173368.

Wang X., Liu S. & Lin Y. (2022). Effect of Zn and Cu Addition on Microstructure and Mechanical Proper-ties of Al-10wt%Mg Alloy. Superalloys, 12(6), 1037. https://doi.org/10.3390/ met12061037.

Zhou H., Wen K., Yin H., Yu M. & Shi G. (2023). Study on the effect of enhanced magnesium and copper contents on microstructure and property of Al-Zn-Mg-Cu alloys with high zinc element content during fabrication processes. 2566. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2566/1/012018.

Kiriti-Nganga T. (2023). Low Temperature Nitrid-ing of Metal Alloys for Surface Mechanical Performance. Materials, 16(13), 4704. https://doi.org/10.3390/ma16134704.

Choi J., Yoo J., Kang K. & Lee H.M. (2024). To elucidate the effect of alloying elements for enhanced nitriding of aluminum: A multiscale computational study. Materials Chemistry and Phy¬sics. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys. 2023. 128727.

B.M. Girish, B.M. Satish, H.R. Vitala. (2022). Study on the Effect of Nitriding on Wear Behavior of Graphite Reinforced Aluminum Alloy Composites. 23–34. doi: 10.9734/bpi/nper/v6/ 15230d.

Paweł Widomski, Marcin Kaszuba, Paweł Sokołowski, Artur Lange, Mariusz Walczak, Marcin Długozima, Mateusz Gierek, Dariusz Chocyk, Grzegorz Gładyszewski, Bożena Boryczko. (2023). Nitriding of hardfaced layers as a method of improving wear resistance of hot forging tools. Archives of Civil and Mechanical Enginee¬ring, 23. doi: 10.1007/s43452-023-00778-5.

N.K. Krioni, A.A. Mingazheva, A.D. Mingazhev. (2022). Increasing of wear resistance of machine parts by nitriding while suppressing of nitride mesh formation process. Strengthening Technologies and Coatings, 571–574. doi: 10.36652/1813-1336-2022-18-12-571-574.

Yoshida Masashi & Tao Zhou & Utsumi Noah. (2014). Formation of Aluminum Nitride Films by Gas Nitriding. Key Engineering Materials. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.625.651.

Study of mechanical properties of AA7075 al-loy obtained by additive method / V.K. Drobyshev [et al.] // Polzunovsky Vestnik. 2024. No. 4. P. 156–160. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.04.023.

Study of influence of additive wire-arc manufacturing modes on microstructure of AA7075 alloy / I.A. Panchenko, D.A. Bessonov, S.V. Konovalov, D.N. Labunsky // Non-Ferrous Met-als. 2024. No. 2. P. 84–89. DOI: 10.17580/nfm.2024.02.13. EDN IQZUOR.

Дробышев В.К., Панченко И.А. & Коновалов С.В. (2024). Механические свойства и микроструктура сплавов системы CoCrFeMnNi: Ползуновский вестник, (2), 249–254. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.02.033.

Vlach M., Kodetová V., Cizek J., Leibner M., Kekule T., Lukáč F., Cieslar M., Bajtošová L., Kudrnová H., Šíma V., Zikmund S., Černošková E., Kutálek P., Neu-bert V. & Neubert V. (2020). Role of Small Addition of Sc and Zr in Clustering and Precipitation Phenomena Induced in AA7075. 11(1), 8. https://doi.org/10.3390/MET11010008.

Su R. (2022). The Corrosive Improvement with High Temperature Laser Surface Treatment of AA7075. Journal of Materials Engineering and Performance, 32(10), 4352–4360. https://doi.org/10.1007/s11665-022-07422-y.

Kairy S.K., Gharbi O., Nicklaus J., Jiang D., Hutchinson C. & Birbilis N. (2019). On the Characteriza-tion of a Hitherto Unreported Icosahedral Quasicrystal Phase in Additively Manufactured Aluminum Alloy AA7075. Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science, 50(2), 529–533. https://doi.org/10.1007/S11661-018-5025-1.

Zdeněk Pokorný, Jaromír Kadlec, Zdenek Joska, Zbynek Studeny, Miroslav Pospichal, David Do-brocky. (2016). Increasing of Durability of Surfaces by Plasma Nitriding Process. Solid State Phenomena, 258:583-586. doi: 10.4028/WWW.SCIENTIFIC.NET/SSP.258.583.

Rogers S., Dargusch M.S. & Kent, D. (2023). Impacts of Temperature and Time on Direct Nitridation of Aluminium Powders for Preparation of AlN Rein-forcement. Materials, 16(4), 1583. https://doi.org/10.3390/ma16041583.

Загрузки

Опубликован

10/03/2025

Как цитировать

Панченко, И. А. . ., Дробышев, В. К. . ., Дробышев , В. К. ., Лабунский , Д. Н. ., & Назаров, А. Ю. . . (2025). ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 7075 ПОСЛЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО АЗОТИРОВАНИЯ: YTOCPS. Ползуновский ВЕСТНИК, (3), 234–239. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.041