Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, Россия)

Р. О. Лысков, аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций аэрокосмического факультета, dialogg12@mail.ru
С. А. Оглезнева, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций аэрокосмического факультета, докт. техн. наук, ogleznevasa@pstu.ru
А. А. Сметкин, доцент кафедры механики композиционных материалов и конструкций аэрокосмического факультета, канд. техн. наук
В. Г. Гилев, учебный мастер кафедры механики композиционных материалов и конструкций аэрокосмического факультета, канд. техн. наук
М. П. Третьяков, заместитель директора Центра экспериментальной механики аэрокосмического факультета, канд. физ.-мат. наук
А. В. Лыкова, доцент кафедры экспериментальной механики и конструкционного материаловедения аэрокосмического факультета, канд. техн. наук

Уменьшение шероховатости поверхности алюминиевых сплавов позволяет увеличить надежность, долговечность, износостойкость, эффективность теплопередачи и другие функциональные свойства изделий. Электролитно-плазменное полирование (ЭПП) является эффективным методом, который может быть особенно полезным для поверхностей сплавов с субмикро- и нано кристаллической структурой, которые в последнее время получают деформированием в режиме сверхпластичности, что позволяет изготавливать изделия сложной формы. Цель работы – исследование влияния состава электролита и параметров электролитно-плазменной полировки на структуру, свойства и шероховатость поверхности относительно нового алюминиевого сплава 1565ч. ЭПП проводили на образцах сплава 1565ч М (ТУ 1-3-194–2011) в установке мощностью 25 кВт при напряжении от 300 до 330 В, плотности тока от 0,43 до 0,93 А/см², температуре электролита 55–75 ^оС и времени обработки не более 5 мин. Исследования включали определение шероховатости поверхности, микроструктуры и элементного состава, размеров и формы зерен, рентгенофазовый анализ и испытания на квазистатическое растяжение плоских образцов. В результате экспериментальных исследований выбран подходящий электролит для ЭПП и параметры процесса. Установлено, что ЭПП поверхности алюминиевого сплава 1565ч является эффективной заменой традиционным методам полирования поверхности: в течение 30 с значение показателя шероховатости поверхности Ra уменьшилось с 0,56 до 0,33 мкм. При этом ЭПП не оказывает значительного влияния на микро- и субстуктуру поверхности, а также на прочностные свойства. Исследования полированной с помощью ЭПП поверхности сплава 1565ч позволили отследить особенности структуры в зоне разрушения образцов, испытанных на растяжение при 300 ^оС.

1. Орыщенко А. С., Осокин Е. П., Барахтина Н. Н. и др. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения // Цветные металлы. 2012. № 11. C. 84–90.
2. Kishchik M. S., Mikhailovskaya A. V., Levchenko V. S., Коtov А. D., Drits A. M., Portnoy V. K. Formation of fine–grained structure and superplasticity in commercial aluminum alloy 1565ch // Met. Sci. Heat Treat. 2017. Vol. 58, Iss. 9–10. P. 543–547.
3. Щукин Е. Д., Савенко В. И., Малкин А. И. Влияние поверхностно-активной среды на механическую устойчивость и повреждаемость поверхности твердого тела. Обзор // Физико-химия поверхности и защита материалов. 2013. Т. 49, № 1. С. 44–61.
4. Лаптев А. Г., Николаев Н. А., Башаров М. М. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. Учебно-справочное пособие. – М. : Теплотехник, 2011. – 335 с.
5. Добрынин Д. А., Павлова Т. В. Электролитно-плазменное полирование деталей, изготовленных методом селективного лазерного сплавления из металлопорошковой композиции алюминиевого сплава марки ВАС1. Часть 1 // Труды ВИАМ. 2023. № 12. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-12-19-27
6. Бобрук Е. В., Рамазанов И. А., Астанин В. В., Зарипов Н. Г., Казыханов В. У., Дриц А. М., Мурашкин М. Ю., Еникеев Н. А. Проявление сверхпластичности при пониженных температурах сплава 1565ч системы Al – Mg в ультра мелкозернистом и наноструктурном состояниях // Физика металлов и металловедение. 2023. Т. 124, № 8. С. 771–782.

7. Жаров М. В. Анализ характера течения металла при изготовлении авиационных панелей из различных групп алюминиевых сплавов методами изотермической штамповки // Физика и химия обработки материалов. 2024. № 1. С. 41–52.
8. Попов В. В., Сергеев А. В., Столбовский А. В. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен в ультрамелкозернистых W и Mo, полученных интенсивной пластической деформацией // Физика металлов и метал ловедение. 2017. Т. 118, № 4. С. 372–379.
9. Захаров С. В., Коротких М. Т. Электролитно-плазменное полирование сложнопрофильных изделий из алюминиевого сплава Д16 // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2017. № 3. С. 83–87.
10. Yu Huang, Chengyong Wang, Feng Ding, Yang Yang et al. Principle, process, and application of metal plasma electrolytic polishing: a review // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2021. Vol. 114. DOI: 10.1007/s00170-021-07012-7
11. Куликов И. С., Ващенко С. В., Каменев А. Я. Электролитноплазменная обработка материалов. – Минск : Беларус. Навука, 2010. – 232 с.
12. Zhou C., Su H., Qian N., Zhang Z., Xu J. Characteristics and function of vapour gaseous envelope fluctuation in plasma electrolytic polishing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119, Iss. 11–12. P. 7815–7825.
13. Spica A., Horville M., Rolet J., Roche J., Arurault L. Evolution of model roughness on quasi-pure aluminum during plasma electrolytic polishing // Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 428. 127839.
14. Vana D., Podhorský Š., Hurajt M., Hanzen V. Surface properties of the stainless steel X10 CrNi 18/10 after application of plasma polishing in electrolyte // Int. J. Modern Eng. Res. 2013. Vol. 3, Iss. 2. P. 788–792.
15. Belkin P. N., Kusmanov S. A., Parfenov E. V. Mechanism and technological opportunity of plasma electrolytic polishing of metals and alloys surfaces // Applied Surface Science Advances. 2020. Vol. 1. 100016.
16. Parfenov E. V., Farrakhov R. G., Mukaeva V. R., Gusarov A. V. et al. Electric field effect on surface layer removal during electrolytic plasma polishing // Surface & Coatings Technology. 2016. Vol. 307. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.08.066
17. Kusmanov S. A., Krit B. L., Kusmanova I. A., Tambovskiy I. V. et al. Processes and equipment of plasma electrolytic treatment of metals and alloys // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2025. Vol. 61, Iss. 1. P. 106 129.
18. Кузьмичев И. С. Технологическое обеспечение и повышение качества обработки протяженных отверстий при локальном принудительном электролитно-плазменном полировании : автореф. … канд. техн. наук : 05.02.08. – СПб., 2021. – 22 с.
19. Суминов И. В. и др. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов: в 2 т. – М. : Техносфера, 2011. – Т. 1. – 464 с.
20. ТУ 1-3-194–2011. Листы из алюминиевого сплава марки 1565ч. Технические условия.
21. Овчинников В. В., Дриц А. М. Свариваемый алюминиевый сплав 1565ч // Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 4. С. 6–12.
22. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. – Введ. 01.01.1986
23. Данилов В. П. Алюминия хлорид // Химическая энциклопедия : в 5 т. / ред. И. Л. Кнунянц. – М. : Советская энциклопедия, 1988. – Т. 1. С. 122–623 с.
24. Kornienko G. V., Chaenko N. V., Kornienko V. L. Indirect electrocatalytic oxidation of glycerin on platinum electrode in acidic electrolyte involving active oxygen forms // Russian Journal of Electrochemistry. 2015. Vol. 51, Iss. 12. P. 1115–1118.
25. Добрынин Д. А., Павлова Т. В. Электролитно-плазменное полирование деталей, изготовленных методом селективного лазерного сплавления из металлопорошковой композиции алюминиевого сплава марки ВАС1. Часть 2 // Труды ВИАМ. 2025. № 3. DOI: 10.18577/2307-6046-2025-0-3-3-11
26. Овчинников В. В., Поляков Д. А. Горячее деформирование сварных заготовок листов алюминиевого сплава 1565чМ // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024. № 1. С. 7–15.
27. Арышенский Е. В., Арышенский В. Ю., Рагазин А. А. Исследование влияние режимов термомеханической обработки на механизмы зародышеобразования и формировании текстуры в сплаве 1565ч // Современное машиностроение. Наука и образование. 2022. № 11. С. 397–414.
28. Zhang C., Zhou X., Chu X., Shi Z. et al. Fractal of tensile fracture morphology of 5083 aluminum alloy sheet and its relationship with tensile properties // Engineering Failure Analysis. 2024. Vol. 165. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2024.108819