Современные цифровые модели процессов термомеханической обработки алюминиевых сплавов требуют больших вычислительных мощностей, и это не устраивает производственников. Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П.Королева разработали оригинальную модель процесса рекристаллизации алюминиевых сплавов при горячей прокатке, которую можно реализовать на обычной рабочей станции.

Группа ученых университета в 2018 году получила трехлетний грант Российского научного фонда (РНФ) на создание математических моделей процессов формирования текстуры на ранних этапах термомеханической обработки металлов. Именно от начальных стадий обработки во многом зависят микроструктурная композиция, а также прочность, пластичность и другие важные физико-механические свойства металла, которые могут быть получены в итоге.

Объектом исследования стали две группы алюминиевых сплавов. Первая - с высоким содержанием магния. Особое внимание уделили новым дорогостоящим сплавам с микролегированием такими химическими элементами, как скандий и цирконий. Освоением этих сплавов сейчас активно занимаются в аэрокосмической промышленности, судостроении, транспортном машиностроении и в ряде других отраслей. Однако многие аспекты формирования микроструктуры в этих перспективных сплавах пока недостаточно изучены, и это не дает полностью раскрыть их потенциал.

Результаты исследований позволили в 2021 году продлить грантовое финансирование до 2023 года и продолжить отработку модели, но теперь изучалась вторая группа алюминиевых сплавов - с высоким содержанием железа. И хотя срок действия гранта не закончился, а исследования продолжаются, ученые готовы уже сейчас начать внедрение полученных результатов в промышленность.

"Мы успешно решили главные задачи проектов 2018-2020 годов. Во-первых, исследовали механизмы зародышеобразования и кинетики рекристаллизации в высокомагниевых сплавах при проработке из литой структуры. А во-вторых, разработали новый метод решения задачи о выборе активных плоскостей скольжения при деформации алюминиевых сплавов, - рассказал Евгений Арышенский, научный руководитель отраслевой научно-исследовательской лаборатории авиаматериаловедения Самарского университета. - Эти результаты позволили нам пойти дальше, и сейчас завершен принципиально важный этап в разработке оригинальной математической модели рекристаллизации алюминиевых сплавов при горячей прокатке. Программные средства на ее основе уже можно применять на промышленных предприятиях".

Точные цифровые модели процессов формирования микроструктуры в алюминиевых сплавах, а в особенности их кристаллографической текстуры, очень нужны заводским технологам. Моделирование помогает оптимизировать режимы обработки под химический состав конкретного сплава, а также под конкретные изделия и условия их эксплуатации. Иными словами, получить максимум их полезных свойств, а в перспективе - даже разрабатывать новые рецептуры сплавов с нужными свойствами.