Введение


Авиалями называют – алюминиевые деформируемые сплавы тройной системы Al-Mg-Si. Которые могут содержать так же другие легирующие элементы. Разработка сплавов этой системы стала возможной после исследований Д. Хансоном и М. Гейлером диаграммы Al-Mg-Si, старения сплавов этой системы и открытие эффекта термического упрочнения этих сплавов за счёт выделения Mg2Si

Из таблицы 1 можно узнать о составе сплавов относящихся к системе Al-Mg-Si.

 

Таблица 1

Химический  состав  промышленных  сплавов  системы  алюминий - магний-кремний   (ГОСТ   4784-74,   ОСТ   1.90048-72) 

Марка сплава  Содержание в % основных элементов 
 Mg Si Cu Mn Cr
АВ      0,45-0,90 0,5-1,2 0,10-0,5 0.15-0.35** -
АД31 0,40-0,90 0.3-0,7  - - -
АДЗЗ 0,80-1,20 0,4-0,8 0,15 -0,40 - 0,15 -0,35
 АД35 0,80-1,40 0,8-1,2 - 0,50-0,90 -
САВ-1* 045-0,90 0,7-1,2 - - -

 

 

Продолжение табл. 1

Марка сплава

Содержание, % примесей (не более)

Fe

  Cu       

  Mn

Zn

Ti

Ni

прочие

АВ

АД31

АДЗЗ

АД35

САВ-1*

0,5

0,5

0,7

0,5

0,2

-

 0.10

-

0.10

0.12           

  -

  0.10

  0.15

-

 0.012

0,20

0,20

0,25

0,20

0,03

0,150

0,150

0,150

0,150

0,012

-

-

-

-

0,03

0,10

0,10

0,15

0,10

-

 

* Согласно изменениям к ОСТ 1.90048-72  для сплава  САВ-1 установлено допустимое содержание Cd (≤ 0,0001%) и В(≤0,00012%); сплав без ограничений по содержанию примесей Cd и В получил обозначение САВ-2.

** Или    хром.

 

avial1Как видно из таблицы 1 в сплавы  авиали кроме основных компонентов включаются так же марганец, медь и хром. Это делается для исключения потери на прочность в результате вылёживания. Наличие этих эле­ментов в авиалях приводит также к дополнительному упрочнению сплавов после естественного и искусственного старения. Благотворное влияние марганца и хрома на авиали заключается так­же в повышении коррозионной стойкости сплавов. Марганец и хром препятствуют, кроме того, образованию выделений из твердого раствора по границам зёрен.  В отличие от ука­занных элементов медь вызывает снижение коррозионной стойкости (увеличение склонности к межкристаллитной коррозии в искусственно состаренном состоянии).

На свойства авиалей оказывают влияние и другие металлические элементы, обычно присутствующие в сплавах в качестве примесей. При содержании железа в сплаве до 0,3% практически не изменя­ются механические свойства авиалей, большие же количества желе­за (0,5-0,7%) вызывают снижение прочности и пластичности из-за образования нерастворимых интерметаллических фаз Al-Si-Fe, Al-Fe-Mn-Si, Al-Cr-Fe-Si и Al-Mn-Fe. Вместе с тем при повышенном содержании железа в сплавах измельчается струк­тура полуфабрикатов и уменьшается их склонность к горячим тре­щинам при литье. Наличие титана  также способствует    уменьшению    склонности сплавов к горячим трещинам и, кроме того, приводит к повышению прочности к пластичности слитков из-за измельчения их зерна и выравниванию их свойств по сечению. Цинк в тех количествах, в кото­рых допускается его содержание в авиалях, не оказывает   влияния на их механические, коррозионные и технологические свойства. Со­держание меди в авиалях, когда онa присутствует в качестве при­меси, ограничивается 0,1%, чтобы не допустить появления склонности к межкристаллитной коррозии у сплавов. Чрезвычайно малое до­пустимое содержание примесей в сплаве САВ-1, связано с   необхо­димостью в максимально возможной степени уменьшить его сече­ние захвата нейтронов, так как этот сплав используется для   изго­товления элементов атомных реакторов.

Фазовый состав авиалей зависит прежде всего от соотношения концентраций в них основных легирующих элементов - магния и кремния. Если исходить из их среднего содержания (табл. 1), то ос­новными фазами в сплавах АВ, АД31, АДЗЗ и САВ-1 должны быть α(Al)+Mg2Si+Si, а в сплаве АДЗ5 -фазы α(Al)+Mg2Si.. Кроме указанных основных фаз, в авиалях могут присутствовать в зависимости от их химического состава различные интерметаллические соединения, на пример W(AlxMg5Cu4Si4), AlSiFe, AI10Mn2Si, AlCrFeSi, AlSiMnFe и др.

Общую характеристику авиалей можно дать в следующем ви­де. Авиали - группа деформируемых алюминиевых сплавов повы­шенной пластичности, низкой и средней прочности, с хорошими тех­нологическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, низ­ким электросопротивлением, способных подвергаться цветному ано­дированию и другим видам декоративной поверхностной обработки. Высокая пластичность в горячем состоянии позволяет изготавливать из них тонкостенные полые прессованные полуфабрикаты сложной формы. Авиали можно подвергать также штамповке, вытяжке и другим видам обработки давлением при комнатной температуре со значительными степенями пластической деформации. Авиали обладают хорошей пластичностью в холодном и горячем состоянии, удовлетворительно обрабатываются резанием после закалки и старения.

Сварку этой группы деформируемых алюминиевых сплавов осуществляют аргоно-дуговым, роликовым  и точечным методами.

 

Технология получения

В природе аллюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, нефелинов, алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы.  Получение алюминия из руд состоит из двух последовательно проводимых этапов: сначала производят глинозем (Al2O3), а затем из него получают алюминий.  Известные в настоящее время методы получения глинозема можно разбить на три группы: щелочные, кислотные и электротермические. Наиболее широкое применение получили щелочные методы.

В одних разновидностях щелочных методов боксит, обезвоженный при 1000 ºC, измельчают в шаровых мельницах, смешивают в определенных пропорциях с мелом и содой и спекают для получения растворимого в воде твердого алюмината натрия. Спекшуюся массу измельчают и выщелачивают водой, алюминат  натрия при этом переходит в раствор.

В других разновидностях щелочного метода глинозем, содержащийся в боксите, связывают в алюминат натрия путем непосредственной обработки руды щелочами. При этом сразу получается раствор алюмината в воде.

В обоих случаях образование водного раствора алюмината натрия приводит к отделению его от нерастворимых компонентов руды, представляющих собой в основном окиси и гидроокиси кремния, железа и титана. Отделение раствора от нерастворимого осадка, называемого красным шлаком, осуществляют в отстойниках.

В полученный раствор при 125ºC и давлении 5 атм. добавляют известь, что приводит к обескремниванию, а именно CaSiO  уходит в осадок, образуя белыйшлак. Очищенный от кремния раствор после отделения его от белого шлака обрабатывают углекислым газом при 60-80 ºC, в результате чего в осадок выпадает кристаллический гидрат окиси алюминия. Его промывают, просушивают и прокаливают. Прокаливание приводит к образованию глинозема.

Описанный способ обеспечивает довольно полное извлечение глинозема из боксита - около 80%.

Получение металлического алюминия из глинозема заключается в его электролитическом разложении на составные части: на алюминий и кислород.

Прочность алюминия незначительна, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных к восприятию внешних сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в настоящее время разработано достаточно много марок. Введение различных легирующих элементов в алюминий осуществляется путём добавления их в расплав, некоторые примеси остаются в алюминии после его производства. Это существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

 

Термическая обработка авиалей

Свойства авиалей (в первую очередь механические) существен­но зависят от их термической обработки, которая применяется в ос­новном для повышения их прочности.

Наиболее распространен­ным в промышленности видом термической обработки авиалей является закалка с последующим естественным или искусственным старением. Закалку всех авиалей проводят обычно с температуры 520- 530°С. Естественное старение сплавов протекает при комнатной температуре. В результате этого процесса повышаются пределы прочности и текучести, увеличивается твердость. Обычно считается, что для практического завершения процесса естественного старения не­обходимо 5-7 суток. Эффект упрочнения сплавов после есте­ственного старения численно выражается в увеличении (по сравне­нию со свежезакаленным состоянием) предела прочности при раз­рыве растяжением на 30-40% и предела текучести приблизительно на 50%.

Для получения максимальных σв и σ0,2 у авиалей, их подверга­ют закалке и последующему искусственному старению, которые обычно проводят при температуре 160-170°С в течение 10-12 ч. Искусственное старение позволяет повысить прочность авиалей (по сравнению с ее значением после естественного старения) дополнительно на 30-50%. В тех случаях, когда от сплавов не требуется максимальная прочность, а важнее для повышения работоспособ­ности изделий наличие у них больших пластичности и разницы меж­ду σв и σ0,2   применяют искусственное старение при меньшей, чем указано, температуре. Соответственно может быть изменена также и продолжительность выдержки при старении. Например, для обработки деталей из авиаля марки АВ рекомендуется приме­нять искусственное старение при температуре 150-165°С в течение 8-15 ч. Из таблицы 2 можно увидеть изменение механических свойств в зависимости от режима термообработки.

 

Влияние естественного и искусственного старения, а также отжига на различные механические свойства авиаля марки АВ.  Табл.2

 

Вид  термической обработки  σВ кгс/мм2 σ0,2 кгс/мм2% δ%  НВ кгс/мм2
Закалка и искусственное старение 33 28 16 95
Закалка и есте­ственное старе­ние  22 12 22 65
Отжиг   12 - 30 30

 

Термическая обработка авиалей основана на эффекте увеличе­ния растворимости соединения Mg2Si в алюминии при повышении температуры. Силицид магния является ионным соединением с ку­бической гранецентрированной решеткой, он состоит из 63,41% Mg и 36,59% Si, его плотность составляет 1,94 г/см^3 (по данным рентгено-структурного анализа), микротвер­дость при комнатной темпера­туре 450 кгс/мм2, температура плавления 1070°С.

Сплавы, содержащие до  1,85% Mg2Si, могут быть   переведены в однофазное состояние путем повы­шения их температуры. Это однофазное состояние может быть зафик­сировано при комнатной температуре закалкой с высокой скоростью.

 

Примечание.

Силицид магния является устойчивым соединением в тройной системе Al-Mg-Si, поэтому диаграмма состояний этой системы может рассматриваться как квазибинарная для  Al-Mg2Si.

 

Структурные превращения при старении

Старение алюминиевых сплавов включает в себя сложные про­цессы перегруппировки атомов в твердом растворе, образование метастабильных и затем стабильных фазовых выделений, рост (коагуляцию) выделившихся фаз.

Первым этапом старения является перегруппировка атомов внутри пересыщенного твердого раствора, которая приводит к обра­зованию субмикроскопических областей с повышенной концентра­цией Mg и Si. Эти области называют зонами Гинье - Престона, или кластерами. В сплавахAl-Mg-Si они представляют собой иглы длиной ~100 А и диам. 10-20 А; плотность их расположения в матрице (2-5)∙1015 см -3. Зоны Гинье - Престона - это еще не фазовые выделения. Они имеют кристаллическую решетку матрицы, слегка искаженную за счет увеличения концентрации ато­мов с иным, чем у алюминия, радиусом. Между решетками зон и матрицы сохраняется когерентная связь.

 Из-за диффузии легирующих элементов в зоны Гинье - Престона приле­гающие к ним участки раствора обеднены кремнием и магнием. Во время естественного и искусственного старения при не очень высокой температуре проис­ходит постепенное упорядочение структуры игольчатых зон Гинье - Престона.

Старение при более высокой температуре (выше 200ºС) приводит к об­разованию метастабильных β'-фаз. Их образование происходит только при искусственном старении сплавов. На этой стадии распада выделив­шаяся фаза сохраняет когерентную связь с решеткой матрицы. Ко­личество же выделений уменьшается примерно на два порядка. Ме­ханизм образования β '-фаз пока неясен. Вероятно, часть зон перестраивается в метастабильные фазы.

Так как зоны Гинье - Престона и β '-фазы сохраняют ко­герентную связь с решеткой матрицы, степень их устойчивости за­висит от степени соответствия их кристаллических решеток. Чем это соответствие больше, тем более устойчивыми в данных условиях являются зоны Гинье - Престона и β '-фазы. Влияние легирующих элементов на старение сплава определяется этим же фактором: если легирование способствует уменьшению указанного несоответствия решеток, то устойчивость зон и фаз увеличивается, а скорость ста­рения уменьшается.

Заключительная стадия распада твердого раствора - образова­ние выделений стабильной фазы Mg2Si, которая уже не имеет коге­рентной связи с решеткой матрицы. Стабильная фаза вначале вы­деляется в виде стерженьков; равновесной же её формой являются пластинки. При дальнейшем повышении температуры или увеличении длительности выдержки наблюдается рост (коагуляция) выделений. При этом сплав переходит практически в равновесное состояние. Этот процесс носит название – перестарения сплава.

Что касается внешней формы продуктов распада твердого раствора, то первоначальные игольчатые зоны сменяются стержень­ками, а затем образуются равновесные выделения Mg2Si в виде пластинок.

Обычная последовательность образования выделений при старении может быть представлена следующим образом: α à ЗГП à β'(Mg2Si) à β (Mg2Si).

Изменения,  происходящие  в  структуре  сплавов  при  старении, обусловливают    изменение    их  механических  и физико-химических свойств. Наибольшее   значение для практики имеет упрочнение сплавов, ради которого и про­водят  их  старение.

При естественном, или зонном старении происходит с течением   време­ни непрерывное увеличение  σв и σ 0,2 и некоторое понижение δ (см рис1). При увеличении времени старения происходит разупрочнение сплава. С повышением температуры старения увеличивается диффузионная подвижность атомов, быстрее происходят этапы распада пересыщенного твёрдого раствора. Быстрее идёт упрочнение и раньше наступает перестарение.                                              

Рассмотрим механизм уп­рочнения алюминиевых сплавов при старении. Как уже говорилось ранее, старение проводят в основном для повышения прочности сплава. Упрочнение возникает на стадии образования ЗГП и метастабильной β`-фазы. Их наличие, когерентность приводят к искажению кристаллической решётки и упрочнению сплава. Однако деформационное упрочнение не играет существенной роли в упроч­нении авиалей. Основной вклад в упрочнение искусственно состаренных спла­вов вносит, вероятно, взаимодействие дислокаций с атомами маг­ния и кремния в β'-фазах.    

Изменение механических свойств сплава типа АД33 при искусственном старении и температуре,ºC: 1-107, 2-121, 3-135, 4-149, 5-163, 6-171, 7-190, 8-204, 9-219, 10-232, 11-260. t-продолжительность старения в ч.

 

Механические свойства

В соответствии с принятой классификацией для алюминиевых сплавов авиали марок АД31, АДЗЗ и САВ-1 относят к группе материалов с низкой прочностью (σв  ≤ 30 кгс/мм2), а авиали ма­рок АДЗ5 и АВ  - со средней прочностью (30≤ σв ≤45 кгс/мм2). Их механические свойства (как и всехтермоупрочняемых сплавов) сильно зависят от термической обработки. Типичные характеристики механических свойств полуфабрикатов из авиалей при комнатной температуре после наиболее употребляемых в промышленности ви­дов термической обработки - закалки с естественным (в числите­ле) и искусственным (в знаменателе) старением  имеют следующие значения:    

 

Марка                 Вид                                              σ0,2               σв             δ           ψ            НВ

сплава              полуфабрикатов                                        кгс/мм^   кгс/мм^2     %        %     кгс/мм^2

АД31        Прессованные профили                                      8/20            17/24       20/10      ---          ---/80

 

АДЗЗ                       То же                                                  14/27           24/31       20/12     ---/25      65/95 

АД35                       То же                                     18/28         27/33       15/8       ---/35      60/95

АВ                         То же                                                    ---/29           ---/35       ---/12       ---/20      ---/95

САВ-1                       То же                                                   16/---           23/---       22/---     40/---      65/--- 

АВ                   Штамповки                                     ---/26           ---/31       ---/10      ---           ---/85       

                     (продольное направление)

 

Механические свойства полуфабрикатов зависят от многих фак­торов, в частности от технологии их производства. Влияние техно­логии производства на механические свойства различных полуфаб­рикатов из сплава САВ-1 при комнатной температуре (термическая обработка: закалка и естественное старение) иллюстрируют сле­дующие данные:

 

Вид полуфабрикатов                     σв                 σ0,2              δ

                                               кгс/мм^2         кгс/мм^2          % 

Слитки, 400X4300X4800 мм           19,2               13,1            9,8

Кольцевые поковки . . . .               19,7                12,3          16,7  

 Штамповка, 15т . . . .                   20,3                12,0          15,5

Катаные плиты, 65X85 мм .           22,0                12,5           25,0   

 Горячепрессованпые трубы .       23,2                17,6           22,4

 Холоднокатаные трубы . .            24,4                15,8           23,6

 

Из приведенных данных следует, что основным технологическим фактором, определяющим уровень механических свойств полуфабри­катов из сплава САВ-1, является общая степень их пластической де­формации. В результате влияния этого фактора удлинение полуфаб­рикатов в продольном направлении резко возрастает даже при от­носительно небольших степенях деформаций, у сильно же деформи­рованных полуфабрикатов удлинение в 2-2,5 раза больше, чем у литого металла. Предел прочности также увеличивается (на 3- 5 кгс/мм2) при росте пластической деформации полуфабрикатов, но значительно меньше, чем относительное удлинение. Повышение же предела текучести происходит практически лишь в том случае, если применяется правка полуфабрикатов растяжением.

Полуфабрикаты из авиалей обнаруживают и некоторую анизо­тропию свойств. Так механические свойства штанг из сплава АД35 в продольном и поперечном (в скобках) направлениях изменяются следующим образом (в числителе-закалка и искусственное старение, в знаменателе - закалка и естественное старение):

 

Диаметр штанг,                σв                                 σ0,2                               δ

  мм:                            кгс/мм^2                        кгс/мм^2                           %

100…………          36,0(32,0) /30.5(28,0)     33,0(29,0)/20,5(18,5)       12,0(10,0)/13,0(13,0)  

150…………          35,0(30,0)/29,0(27,0)      30,0(26,0)/20,0/(17,5)       12,0(9,0)/13,0(14,0)  

 

Анизотропия свойств полуфабрикатов из авиаля проявляется в большей мере при испытании на ударную вязкость. Так, ударная вязкость поковок массой 1500-2500 кг из сплава САВ-1 с различной величиной зерна для продольных и поперечных (в скобках) образцов при закалке и естественном старении (в числителе) и при закалке и искусственном старении (в знаменателе) имела следующие значения:

 

Размер зерна, мм^2                                 100- 300                                 1,0-2,5

ан, кгс ∙м/см^2                                       6,8(3,4)/2,3(2,4)                    5,5(2,5)/1,2(1,5)

 

Таким образом, у поковок из сплава САВ-1 массой 1500- 2500 кг ударная вязкость, определяемая на поперечных образцах (направление удара вдоль волокна), в два рала ниже ударной вязкости продольных образцов (направление удара поперек волокна). Интересно, что это различие обнаруживается только после естественного старения материала и практически отсутствует после искусственного старения. Приведенные данные свидетельст­вуют также о меньшей величине ударной вязкости материала по­ковок с мелким зерном, чем у материала со значительно более крупным зерном. Это различие проявляется после естественного и в еще большей мере после искусственного старения.

Испытание образцов из поковок с разной величиной зерна на разрыв растяжением  показало, что пределы прочности и теку­чести материала с мелким зерном выше на 3-5 кгс/мм2, чем мате­риала с крупным зерном. Это соотношение проявилось у материала поковок в состояниях естественного и искусственного старения. От­носительные удлинения у материала с разной величиной зерна близки, но у образцов с крупным зерном наблюдается значительно больший разброс значений этой характеристики. Относительное су­жение материала с крупным зерном меньше в состоянии естествен­ного старения и больше в состоянии искусственного старения.

Механические свойства изделий из авиаля зависят от темпера­туры прессования и степени деформации при правке. Соответствую­щее исследование проведено на материале слитка из сплава АД31. При этом температуру прессования профилей изменяли от 300 до 520°С, а деформацию (растяжку профилей) до 6%. Установлено, что повышение температуры прессования приводит к увеличению пределов прочности и текучести на 1-2 кгс/мм2 и снижению отно­сительного удлинения на 2-4%. Влияние деформации при правке профилей - аналогичное.

На основании исследования рекомендова­но проводить прессование профилей из сплава АД31 при температу­рах 480-500°С, а правку осуществлять на растяжных машинах с деформацией до 4%.

Перерыв между закалкой и искусственным старением приводит к снижению прочности всех авиалей. Поэтому для каждого сплава допускается ограниченное время вылеживания. У сплава АД35 да­же в течение допустимого по инструкции перерыва (48 ч) между закалкой и искусственным старением значительно снижаются пределы прочности и текучести (на ~7 кгс/мм2) и немного увеличи­вается относительное удлинение (на ~2%). Установлено, что ин­тенсивное изменение механических свойств происходит в начале вылеживания, однако процесс протекает даже при выдержке дли­тельностью 30 сут.

Хотя все авиали (за исключением сплава САВ-1) предназначе­ны для работы при комнатной или близкой к ней температуре, все же проводится оценка непродолжительных выдержек полуфабрика­тов из этих сплавов при повышенных температурах, так как подоб­ные нагревы возможны в производственных условиях в процессе изготовления деталей, а иногда и при эксплуатации некоторых де­талей. Механические свойства прутков из сплава АД35 в искусст­венно состаренном состоянии после выдержки длительностью 25 ч имеют следующие значения при температурах, °C:

 

                                                               150           160         170        180        190        200

σв, кгс/мм^2................................            33,2          32,1        31,5       29,1       27,0       24,3

σ0,2 , кгс/мм2 ...............................            31,6          30,2        29,5      26,4        23,7       20,1

δ, %.............................................             8,0             8,8          8,0        9,0          9,3          -

 

Таким образом, повышение температуры выдержки приводит к значительному уменьшению прочности. В связи с этим нагревать изделия выше 170°С при технологических операциях не рекоменду­ется.

Влияние температуры на механические свойства авиалей иногда трудно отделить от влияния одновременно протекающих процессов старения, эффективность которых зависит от их продолжительно­сти. Поэтому о температурной зависимости прочности и пластично­сти авиалей следует судить по результатам испытаний с малой про­должительностью выдержки при высокой температуре. Такие опыты показывают, что обычно при повышении температуры испытания на разрыв растяжением пределы прочности и текучести уменьшаются, а относительное удлинение или повышается, или в некоторых слу­чаях почти не изменяется.

На рисунке 2 показана температурная зависимость предела проч­ности и относительного удлинения сплава АВ (прутки после закал­ки и искусственного старения); выдержка образцов при температу­ре испытания составляла 30 мин. Прочность резко снижается в интервале температур 20-400°С; изменение относительного удли­нения имеет более сложный характер: оно увеличивается в интер­вале температур 20-100°С и 200-400°С и немного уменьша­ется при 100-200°С. Вероятно,  уменьшение относительного удлинения в интервале температур 100-200°С связано с процессами старения. В области отрицательных температур  (до -196ºС) прочность и пластичность авиалей возрастают. Поэтому сплавы этой группы используют в криогенной технике.       

Усталостная прочность.

Поскольку из сплавов АВ и АДЗЗ изготавливают детали, испы­тывающие во время эксплуатации действие циклических напряжений (например, лопасти вертолетов), проведены достаточно детальные исследования их усталостной прочности. Оказалось, что для этих сплавов, так же как и для других алюминиевых спла­вов, характерно отсутствие истинного предела усталости при комнатной температуре. Ниже приведены кривые усталости для мелкозернистой (2) и крупнозернистой (1) структуры. Исследование влияния   величи­ны зерна на  усталостную проч­ность сплавов АДЗЗ и АВ показало, что крупнозернистый   матери­ал имеет меньшую выносливость. Предел усталости сплава АДЗЗ на базе 107 циклов примерно на 4 кгс/мм2  ниже у материала с крупнозернистой структурой. Сплав марки АВ, естественно состаренный, уступает по цикли­ческой прочности искусственно состаренному: пределы усталости с 50%-ной  вероятностью разрушения на базе 107 циклов равны со­ответственно 13,6 и 15,0 кгс/мм^2.

Исследование анизотропии усталостной прочности на прессо­ванных полосах сплава АВ показало, что предел усталости на ба­зе 107 циклов у образцов, вырезанных в продольном направлении, выше примерно на 1 кгс/мм2, чем у образцов, вырезанных в попе­речном направлении.                                                                        

Снижение усталостной прочности авиалей (как и других алю­миниевых сплавов) вызывают надрезы, создающие концентрацию напряжений. Были проведены испытания цилиндрических образцов диам. 10 мм, пределы усталости определяли на базе 2∙107 циклов. Все сплавы испытывали в искусственно состаренном состоянии. Зна­чения пределов усталости авиалей, определенные испытанием при симметричном изгибе гладких и надрезанных (в скобках) образцов, следующие:                    

                                                                

Марка сплава………………………..          АД31            АДЗЗ            АД35           АВ 

Предел  усталости, кгс/мм2 ……….        9,0               10.0-11.0     11.5-12.5     11.0-12.5

                                                         (5.0)               (6.0)                (-)              (6.5)       

Снижение предела усталости, % …       44              40 - 45              -             41-48

 

Из приведенных данных следует, что авиали обнаруживают большую чувствительность к действию концентраторов напряжений в условиях циклическогонагружения образцов.

 

Ударная вязкость

При монтаже крупных аппаратов, а в некоторых случаях и в условиях эксплуатации возможно ударное воздействие на их детали, поэтому и исследовали ударную вязкость авиаля. Эта характеристика опреде­лена для температур от -30 до 150°С, что охватывает практически весь интервал температур, при которых могут находиться аппараты или их детали во время монтажа и эксплуатации.

Испытание проводили на материале плит толщиной 220 мм, находящемся в стабилизированном состоянии. Для сравнения исследовали также образцы в естест­венно состаренном состоянии. Ударную вязкость сплава определяли испытанием на маятниковом копре. Для сплава после стабилизирую­щей термической обработки характерен довольно высокий уровень ударной вязкости (в сред­нем 5 кгс/см2), стабильно сохраняющийся во всем ин­тервале температур от -30 до 150°С. Сплав в естест­венно состаренном состоянии имеет примерно в три раза  меньшую ударную вязкость при тех же температу­рах. С дальнейшим увеличением температуры до 150°С ударная вязкость снижается в результате проте­кания процессов старения сплава уже во время вы­держки образца в печи (перед испытанием на ударную вязкость). Длительное старение сплава при температу­ре приблизительно 100°С и выше вызовет, очевидно, еще более существенное падение ударной вязкости мате­риала.

Исследование изломов образцов показало, что сплав после стабилизирующей термической обработки обна­руживает при динамическом испытании значительную пластическую деформацию сечения образцов в месте разрушения. Изломы всех образцов матовые, волокни­стые по всей поверхности.

 

Коррозионная стойкость

Авиали обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошей коррозионно-механической прочностью в атмосферных условиях и в водных растворах при комнатной температуре. Это связано с вы­соким сродством алюминия к кислороду, вследствие чего на поверх­ности алюминия обычно образуется естественная плотная окисная пленка. Последняя является хорошим барьером для растворения алюминия в различных электролитах. Естественная, или так называемая воздушноокисная, пленка очень тонка (толщина ~0,01 мкм). Образование естественной окисной плен­ки на поверхности алюминия обеспечивает ему пассивное состояние во многих средах (за исключением сред, содержащих галогены).

 

Форма выпуска

Сплав АД31 выпускается в виде: прутков прессованных (ГОСТ 21488-76), профилей прессованных (ГОСТ 8617-75), профилей пересованных крупногабаритных, профилей прессованных полых, профилей электротехнического назначения (ГОСТ 15175-70), шин (ГОСТ 15176-70), труб прессованных (ГОСТ 18482-73), труб прессованных и тянутых, изготовляемых бухтовым способом, труб электротехнического назначения (ГОСТ 15175-70).

Сплав АД33 выпускается в виде: прутков прессованных (ГОСТ 21488-76), профилей прессованных(ГОСТ 8617-75), профилей прессованных полых(ОСТ 92067-78), штамповок и паковок (ОСТ 90073-27).

Сплав АД35 выпускается в виде листов конструкционных (ТУ 1-1-8-74).

Сплав АВ выпускается в виде: листов конструкционных (ГОСТ 21631-76), лент в рулонах (ГОСТ 13726-78), прутков прессованных(ГОСТ 21488-76), прутков повышенной точности (ОСТ 92016-72), профилей прессованных (ГОСТ 8617-75), профилей прессованных крупногабаритных, профилей прессованных полых, труб тянутых и катанных(ГОСТ 18475-73), труб прессованных(ГОСТ 18482-73), труб прессованных крупногабаритных, проволоки общего назначения, штамповки и паковки.

АВч выпускается в виде проволоки общего назначения (ОСТ 192006-71).

САВ-1 выпускается в виде кольцевых поковок, катаных плит, прессованных профилей, слитков,  штамповок, холоднокатаных труб.       

 

Область применения

Благоприятное сочетание свойств обеспечило широкое использование авиалей в различных отраслях техники. Из сплавов марок АВ, АД31, АДЗЗ и АД35 в гражданском строительстве изготавливают конструкции различного назначения. В авиастроении из сплавов АВ и АДЗЗ изготавливают лопасти вертолетов, из сплавов марок АВ, АД31, и АДЗЗ - штампованные, прессованные и кованые детали конструкций самолетов, не подвергающиеся аэродинамическим на­гревам и работающие в интервале температур (-70 ; +50)°С. Де­тали из сплавов АВ и АД31 с декоративными пленками, получаемы­ми анодированием илиэматалированием, применяют для отделки ин­терьеров самолетов и вертолетов. В автомобильной промышленности из сплавов марок АВ, АД31 и АДЗЗ изготавливают детали кузовов и шасси автомобилей различного назначения. Сплав АД31 применяют в электротехнической промышленности для производства различных проводников (шины, профили и трубы), что определяется высокими электропроводящими свойствами сплава после специальной термомеханической обработки. Сплав САВ-1 получил широкое применение в атомной промышленности. Его используют в качестве конструк­ционного материала для изготовления защитных оболочек твэл в водоохлаждаемых реакторах типа МР, ИРТ, ВВР-М, ВВР-Ц, МИР и др. В следствии того, что в области отрицательных температур (до -196ºС) прочность и пластичность авиалей возрастают, сплавы этой группы используют в криогенной технике.

Сплавы группы авиалей используют также в судост­роении, на железнодорожном транспорте, для изготовления предме­тов бытового назначения и в других областях народного хозяйства.

 

Список литературы:

1. “Жаропрочность, пластичность и коррозия авиаля” В.И.Никитин М. “Металлургия” 1978г.

2. ”Справочник по алюминиевым сплавам” Под редакцией В.И. Елагина.

3. ”Алюминиевые сплавы” М. “Металлургия” 1979 г.

 

Оригинал материал находится на сайте: http://batvinia.narod.ru/Avial.htm

 


Добавление товара в корзину
Данная опция доступна только зарегистрированным пользователям!
Добавление закладки
Данная опция доступна только зарегистрированным пользователям!
Отправить ссылку на e-mail
E-mail адресата:
Ваше имя:
Ваш E-mail:
Тема
Введите код с картинки:
captcha

Хочу дешевле!
Товар: Здесь название товара (сложением полей)
 
*Ссылка или контактная информация о конкурирующем предложении:
*Ваша цена: руб.
*Требуемое количество: кг
*E-mail или телефон:
Комментарий:
*Введите код с картинки: captcha

* - обязательно для заполнения

Вход на сайт
Забыли пароль?
Регистрация