Сравнение механических и коррозионных характеристик алюминиевого сплава Д16 после различных видов старения

Рассмотрены механические и коррозионные свойства алюминиевого сплава Д16 после естественного и искусственного старения на максимальную прочность. Значения условного предела текучести при таких термических обработках различаются незначительно. По результатам измерения твердости методом Роквелла установлено, что процесс естественного старения наиболее интенсивно протекает первые 30 мин, после чего затухает, но длится вплоть до 8220 мин. Ускоренные испытания на усталость по методу Локати проведены на нестандартных образцах с более низким теоретическим коэффициентом концентрации напряжений. Усталостные испытания на растяжение–сжатие, выполненные в воздушной среде при комнатной температуре и асимметрии цикла R = –1, позволили определить, что пределы выносливости различаются больше, чем другие механические характеристики. Коррозионные испытания в пересыщенной хлорид-ионами среде выявили существенные различия в глубине и количестве питтингов для образцов, подвергнутых естественному и искусственному старению.
EDN: GMXHZJ, https://elibrary/gmxhzj

Литература

[1] Кондратьев С.Ю., Швецов О.В. Эксплуатационные возможности бурильных труб из алюминиевых сплавов 1160 и 1953. Заготовительные производства в машиностроении, 2017, т. 15, № 5, c. 231–239.

[2] Кулемина А.А., Ковенский И.М. Применение электролитических никель-молибденовых покрытий для защиты деталей нефтепромыслового оборудования. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2021, т. 19, № 1, с. 35–41.

[3] Назаров В.Д., Назаров М.В., Асташина М.В. и др. Подготовка подтоварных вод для поддержания пластового давления низкопроницаемых коллекторов нефти. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2019, № 2, с. 22–28, doi: https://doi.org/10.33285/2411-7013-2019-2(287)-22-28

[4] Илюшин П.Ю., Рудакова Л.В., Калинина Е.В. и др. Снижение негативного воздействия нефтяных месторождений на объекты гидросферы при использовании подтоварной воды для поддержания пластового давления. Экология и промышленность России, 2022, т. 26, № 4, с. 56–61, doi: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2022-4-56-61

[5] Швецов О.В. Повышение эксплуатационной надежности бурильных труб из алюминиевых сплавов Д16Т и 1953Т1. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2017, т. 23, № 1, с. 236–246.

[6] Синявский B.С., Калинин В.Д. Коррозия и способы защиты алюминиевых сплавов в морской воде соответственно их составу и структуре. Защита металлов, 2005, т. 41, № 4, с. 347–359.

[7] Чернова Г.П., Корниенко Л.П. Влияние хлорид-ионов на электрохимические свойства анодированных алюминиевых сплавов АВ и Д16 в водном и водноглицериновом растворах сульфата натрия. Физикохимия поверхности и защита материалов, 2010, т. 46, № 6, с. 651–656.

[8] Швецов О.В., Альхименко А.А., Кондратьев С.Ю. Коррозионные повреждения бурильных труб из алюминиевых сплавов Д16 и 1953 при эксплуатации в условиях нефтедобычи. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2014, № 3, с. 180–191.

[9] Швецов О.В., Кондратьев С.Ю., Шемякинский Б.А. Влияние защитных покрытий на работоспособность алюминиевых сплавов в условиях нефтедобычи. Заготовительные производства в машиностроении, 2020, т. 18, № 7, с. 319–327.

[10] Маркушев М.В., Автократова Е.В., Крымский С.В. и др. Прочность и трещиностойкость криопрокатанного и состаренного алюминиевого сплава Д16. Перспективные материалы, 2013, № S15, с. 74–77.

[11] Garchani F.E., Lgaz H., Kaya S. et al. Effects of heat treatment on the corrosion behavior and mechanical properties of aluminum alloy 2024. J. Mater. Res. Technol., 2023, vol. 25, pp. 1355–1363, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.05.278

[12] Ratchev P., Verlinden B., Smet P.De. Precipitation hardening of anAl–4.2 wt% Mg–0.6 wt% Cu alloy. Acta Mater., 1998, vol. 46, no. 10, pp. 3523–3533, doi: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(98)00033-0

[13] Sadeghi-Nezhad D., Mousavi Anijdan S.H., Lee H. et al. The effect of cold rolling, double aging and overaging processes on the tensile property and precipitation of AA2024 alloy. J. Mater. Res. Technol., 2020, vol. 9, no. 6, pp. 15475–15485, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.11.005

[14] El Garchani F.E., Rachid K.M. The study on characteristics of heat treatment of the AA2024 aluminum alloys. J. Multidiscip. Appl. Nat. Sci., 2023, vol. 3, no. 2, pp. 122–130, doi: https://doi.org/10.47352/jmans.2774-3047.166

[15] Лебедев Е.Л., Савчук С.П. Сопротивление усталости алюминиевого сплава Д16 при наличии концентратора напряжения. Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, 2023, № 689, с. 215–225.

[16] Кольцун Ю.И., Молявко Д.П., Игнатовский А.Д. и др. Объемно-кинетические характеристики медленного роста усталостной трещины в алюминиевом сплаве Д16Т. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королева, 2014, № 5–3, с. 148–157.

[17] Шанявский А.А., Никитин А.Д., Palin-Luck T. Сверхмногоцикловая усталость алюминиевого сплава Д16Т. Физическая мезомеханика, 2020, т. 23, № 3, с. 43–53, doi: https://doi.org/10.24411/1683-805X-2020-13005

[18] Steuwer A., Rahman M., Shterenlikht A. et al. The evolution of crack-tip stresses during a fatigue overload event. Acta Mater., 2010, vol. 58, no. 11, pp. 4039–4052, doi: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.03.013

[19] Antunes V., Serrano S., Branco R. et al. Fatigue crack growth in the 2050–T8 aluminium alloy. Int. J. Fatigue, 2018, vol. 115, pp. 79–88, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.03.020

[20] Wang C., Chen X., Cheng L. et al. Very high cycle fatigue properties of 2024 aluminum alloy samples in three sizes. J. Phys.: Conf. Ser., 2012, art. 012032, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2012/1/012032

[21] Беляев М.С., Хвацкий К.К., Горбовец М.А. Сравнительный анализ российского и зарубежных стандартов испытаний на усталость металлов. Труды ВИАМ, 2014, № 9, doi: https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2014-0-9-11-11

[22] Гриневич А.В., Ерасов В.С., Якушева Н.А. и др. Усталостная долговечность стали ВКС-9 в условиях симметричного нагружения «растяжение-сжатие» и «изгиб с вращением». Труды ВИАМ, 2017, № 9, doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2017-0-9-11-11

[23] Cавельева О.Г. Влияние режимов термической обработки и пластической деформации на формирование структуры алюминиевых сплавов. Вестник СГАУ им. академика С.П. Королева, 2012, № 1, с. 183–195.

[24] Кусков К.В., Сызранцева К.В. Сравнение усталостных характеристик образцов различной геометрии из стали 09Г2С. Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение, 2024, т. 26, № 2, с. 24–30.

[25] Нгок Т. Нгуен, Капралов В.М., Коленько Г.С. Влияние частот нагружения на сопротивление усталости материалов. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2019, т. 25, № 2, с. 68–77, doi: https://doi.org/10.18721/JEST.25205

[26] Borges M.F., Lopez-Crespo P., Antunes F.V. et al. Fatigue crack propagation analysis in 2024-T351 aluminium alloy using nonlinear parameters. Int. J. Fatigue, 2021, vol. 153, art. 106478, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2021.106478