ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 7075, ПОЛУЧЕННОГО ПРОВОЛОЧНО-ДУГОВЫМ  АДДИТИВНЫМ СПОСОБОМ: SWVHET

Дмитрий Николаевич  Лабунский; Ирина Алексеевна  Панченко; Сергей Валерьевич  Коновалов; Владислав Константинович   Дробышев; Данил Александрович  Бессонов

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.019

Авторы

Дмитрий Николаевич Лабунский Сибирский государственный индустриальный университет
Ирина Алексеевна Панченко Сибирский государственный индустриальный университет
Сергей Валерьевич Коновалов Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-4809-8660
Владислав Константинович Дробышев Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-1532-9226
Данил Александрович Бессонов Сибирский государственный индустриальный университет

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.019

Ключевые слова:

Алюминиевый сплав 7075, метод дугового алюминиевого производства, структура, микро-твердость, рентгенофазовый анализ

Аннотация

Алюминий и сплавы на его основе сегодня являются наиболее важными и часто используемыми материалами в мире за счет малой плотности, высокой прочности, коррозионной стойкости и аналогичным свойствам. Сплавы серии 7xxx представляют собой алюминиевые сплавы на основе системы -Zn-Mg(-Cu). Они широко используются в высокопроизводительных конструкционных аэрокосмических и транспортных отраслях. Были проведены исследования структуры сплава и образцов, подвергнутых испытаниям на усталость. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии показано, что в исследуемом материале после испытаний на усталость присутствуют области микротрещин, которые впоследствии приводят к разрушению образцов. Проведённое исследование микротвердости по Виккерсу установило, что полученные значения имеют минимальные отклонения и алюминиевый сплав 6 %Zn, 2,5 %Mg,1,6 %C u имеет однородное распределение микротвердости. Методами современного физического материаловедения показано, что размеры зерен структуры полученного сплава варьируются в пределах 5–30 мкм. Показано, что в микроструктуре алюминиевого сплава 7075, полученного проволочно-дуговым аддитивным методом, присутствуют округлые поры причиной образования, которых может быть специфика технологии процесса наплавки.

Библиографические ссылки

Su R.M., Qu Y.D., Li R.D., You J.-H. Influence of RRA Treatment on the Microstructure and Stress Corrosion Cracking Behavior of the Spray-Formed 7075 Alloy. Mater Sci. 2015. 51, 372–380. doi: 10.1007/s11003-015-9851-7.

Srinivasamurthy P.L., Sarada B.N., Karthik B.S., Holla S.S. Effect of retrogression and reaging heat treatment on microstructure and corro-sion properties of Al-7075 [J]. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2013. 2. 6434−6441.

Andrzejewski D., Jakubowicz J., Borowski J. Structure and properties of 7075 aluminum alloy products obtained with the KOBO method. Archiv. Civ. Mech. Eng. 2016. 16. 217–223. DOI: 10.1016/j.acme.2015.10.005.

Schmidt M., Merklein M., Bourell D., Dimi-trov D., Hausotte T., Wegener K., Overmeyer L., Vol-lertsen F., Levy G.N. Laser based additive manufac-turing in industry and academia // CIRP Ann. 2017. 66. 561–583.

Williams J.C., Starke A.J.E. Progress in structural materials for aerospace systems // Act Ma-terialia, 2003. 51(19). 5775−5799.

Tasdemir A., Nohut S. An overview of wire arc additive manufac-turing (WAAM) in shipbuilding industry. Ships Offshore Struct. 2020. 16. 797–814.

Zhang X.S., Chen Y.J., Hu J.L. Recent ad-vances in the development of aerospace materials. Prog. Aerosp. Sci. 2018. 97. 22–34.

Sokoluk M., Cao C., Pan S., Li X. Nanoparti-cle-enabled phase control for arc welding of un-weldable aluminum alloy 7075 // Nat. Commun. 2019. 10. 98.

Tabernero I., Paskual A., Álvarez P., Suár-ez A. Study on arc welding processes for high deposition rate additive manufacturing // Procedia Cirp. 2018. 68. 358–362.

Williams S., Martina F., Addison A., Ding J., Pardal G., Colegrove P. Wire + arc additive manufacturing // Mater. Sci. Technol. 2016. 32. 641–647.

Huang L., Chen Xizhang, Konovalov S., Su Ch., Fan Pengfei, Wang Ya., Xiaoming P., Pan-chenko I. (2023). A Review of Challenges for Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM). Transac-tions of the Indian Institute of Metals. 10.1007/s12666-022-02823-y.

Geng Ya., Panchenko I., Chen X., Ivanov Yu., Konovalov S. (2022). Wire arc additive manufacturing Al-5.0 Mg alloy: Microstructures and phase composition. Materials Characterization. 187. 111875. 10.1016/j.matchar.2022.111875.

Su Ch., Xizang Ch., Gao Ch. (2019). Effect of heat input on microstructure and mechanical properties of Al-Mg alloys fabricated by WAAM. Ap-plied Surface Science. 486. 10.1016/j.apsusc.2019.04.255.

Wang J., Shen Q., Kong X., Chen X. (2021). Arc Additively Manufactured 5356 Aluminum Alloy with Cable-Type Welding Wire: Microstructure and Mechanical Properties. Journal of Materials Enginee-ring and Performance. 30. 10.1007/s11665-021-05905-y.

Morais P., Gomes B., Santos P., Gomes M., Gradinger R., Schnall M., Bozorgi S., Klein T., Fleischhacker D., Warzcok P., Characterisa-tion of a high-performance AlAl-Zn-Mg-Cu-Cr alloy designed for wire arc additive manufacturing // Materials. 2020. 13. 1610.

Klein T., Schnall M., Gomes B., Warczok P., Fleischhacker D., Morais P. Wire-arc additive manufacturing of a novel high-performance AlAl-Zn-Mg-Cu-Cr alloy: Processing, characterization and feaё101663.

Chang T., Liu B., Fang X., Huang K., Lu B. Development status and prospect of aluminum alloy additive manufacturing. Aerosp // Mater. Technol. 2022. 52. 76–84.

Ma G., Liu D., Shi J., Wang R., Niu F., Wu D. Microstructure and mechanical properties of 7075 aluminum alloy prepared by wire and arc additive manufacturing // Aeronaut. Manuf. Technol. 2022. 65. 14–19.

Oropeza D., Hofmann D.C., Wil-liams K., Firdosy S., Bordeenithikasem P., Sokoluk M., Liese M., Liu J., Li X. Welding and additive manu-facturing with nanoparticle-enhanced aluminum 7075 wire // J. Alloy. Compd. 2020. 834. 154987.

Oropeza D., Hofmann D.C., Williams K., Firdosy S., Bordeenithikasem P., Sokoluk M., Liese M., Liu J., Li X. Welding and additive manufacturing with nanoparticle-enhanced aluminum 7075 wire // J. Alloy. Compd. 2020. 834. 154987.