Vliv parametrů tváření rotačním kováním a podmínek umělého stárnutí na mechanické vlastnosti a strukturu vytvrditelné hliníkové slitiny řady 2024

Abstract

Dizertační práce se zabývá mechanickými vlastnostmi v kontextu s mikrostrukturními změnami vytvrditelné hliníkové slitiny EN AW-2024 ve stavu po tváření a tepelném zpracování. Ve zpracovaném materiálu se tak projevuje synergie tří mechanismů zpevnění: zpevnění hranicemi zrn, deformační (dislokační) zpevnění a precipitační zpevnění. První dva mechanismy zpevnění byly v experimentálním materiálu vyvolány tvářením rotačním kováním, tedy SPD metodou s vysokým potenciálem průmyslového využití, například v leteckém průmyslu, kde se tyče z tohoto materiálu používají v konstrukci sedadel. Precipitační zpevnění bylo vyvoláno díky schopnosti tohoto materiálu vytvrzovat stárnutím. Primárně byl materiál tepelně zpracován umělým stárnutím v peci při teplotách od 140 do 180 °C, sekundárně byl ponechán přirozenému stárnutí. Materiál, který byl podroben experimentálnímu programu, byl následně studován z hlediska mechanických vlastností a mikrostrukturních dějů především pomocí elektronové mikroskopie a DSC analýzy. Jako nejlepší varianta zpracování se ukázal postup: rozpouštěcí žíhání 500 °C/1 hod. + ochlazení do vody + rotační kování (E=0,103) + umělé stárnutí 160 °C/21 hod. Tímto postupem zpracování bylo dosaženo meze kluzu blížící se 640 MPa, meze pevnosti přes 660 MPa, při zachování dostatečné tažnosti na úrovni 8 %. Pomocí elektronové mikroskopie bylo zjištěno, že v tomto stavu je poměr nízkoúhlových ku vysokoúhlovým hranicím zrn 80:20. Ve struktuře se nachází jak T-fáze (Al20Cu2Mn3) přítomná v objemu zrn, která má převážně oválný tvar a velikost 10 - 100 nm, tak S-fáze (Al2CuMg) přítomná ve dvou morfologiích: ve formě malých oválných částic nebo koherentních jehlic orientovaných ve směrech <100>.