Механические свойства алюминиевых сплавов

Система	Марка сплава	Сваривае­мость	Состояние	Механические свойства	Коррози- онная стойкость
МПа	МПа	10, 10
Al — Mn	АМц	Высокая	Отожженное				Высокая
Al — Mg	АМН	»	»				Средне-высокая
Al — Mg	АМг5	»					»
Al — Mg	АМг6	»	»				»
Al —Mg	Амг6	»	Нагартовка 10%				»
Al —Mg	Амг6	»	Нагартовка 40%				»
Al - Cu — Mg	Д16	Низкая	Закаленное и искусственно состаренное				Низкая
Al — Cu — Mg	ВАД1	Средняя	То же				Средняя
Л1 — Mg — Si	АВ	»					»
Л1 — Mg — Zn	АДЗЗ	»	»				Средне-высокая
Л1 — Mg —Zn	В92	Средняя	»				Средняя
Л1— Mg — Zn — Cu	В95	Низкая					Низкая

Примечание. Для всех сплавов Е = 6,8 • 10⁴ / 7,0 • 10⁴ МПа; G = 2,6 • 10¹ / 2,7 • 10⁴ МПа.

Алюминиевые сплавы разделяются на деформируемые и недеформируемые. В сварных конструкциях применяется первый из наз­ванных видов, недеформируемые — литейные сплавы — используются главным образом в отливках.

Алюминиевые сплавы не имеют площадки текучести, предел те­кучести определяется при остаточной деформации, равной 0,2 %. С понижением температуры σ_в, σ_т, и δ несколько повышаются, поэ­тому алюминиевые сплавы хорошо работают при низких темпера­турах. С повышением температуры σ_в и σ_т резко снижаются.

Существенным преимуществом алюминиевых сплавов перед ста­лями является их коррозионная стойкость.

Сплав АМц и группа сплавов системы Al — Mg относятся к де­формируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой. Эти сплавы свариваются наиболее хорошо. Они применяются в мяг­ком отожженном состоянии, а также в слабо и сильно нагартованном, т. е. подвергнутом пластической деформации с целью повыше­ния предела текучести. При нагартовке показатели прочности су­щественно повышаются (особенно σ_тпри некотором снижении относительного удлинения.

Наиболее распространены алюминиевые сплавы, легированные магнием, особенно АМг6, который имеет предел прочности в ненагартованном состоянии около 0,8 от предела прочности СтЗ, предел текучести σ_т, ~ 0,5 а_в, относительное удлинение δ = 18 ÷ 20 %. Остальные алюминиевые сплавы (см. табл. 1.7) упрочняются терми­ческой обработкой.

Сплавы, легированные медью, обладают повышенной прочностью, но плохо свариваются. Их применяют преимущественно в закален­ном и искусственно состаренном состояниях. Сплав В92 дуговой сваркой сваривается значительно лучше, чем сплав Д16, но соеди­нения чувствительны к коррозии под напряжением. Сварные соеди­нения сплава Д16 по прочности ниже, чем основной металл, но удовлетворительно работают при повышенных и низких темпера­турах.

Методом порошковой металлургии получают теплопрочные мате­риалы САП (спеченная алюминиевая пудра). САП обладают проч­ностью до 330 МПа при комнатной температуре и 70—80 МПа при Т = 500 °С.

При соответствующей дегазации материалы САП свариваются удовлетворительно.

В сварных конструкциях начали применять титановые сплавы. Они пока еще дороги, но обладают многими ценными свойствами. Титановые сплавы, как и алюминиевые, имеют малую плотность (около 4500 кг/м³) и высокие механические показатели.

Пределы прочности и текучести основного металла могут иметь значения до 1000 МПа и выше, причем отношение σ_т/σ_в = 0,85 ÷ 0,95. У технического титана ВТ1-0 это отношение приближается к 0,75. Близость значений σ _тиσ_вявляется причиной повышенной чувствительности к концентраторам напряжения, что отрицательно сказывается на работе конструкций из титановых сплавов. Пре­делы прочности сварных соединений составляют от 0,8 до 1 прочно­сти основного металла.

Конструкции, изготовленные из титана, при относительно малой массе обладают высокой стойкостью против коррозии, хорошими механическими свойствами и красивым внешним видом. Они приме­няются в химическом машиностроении, в некоторых видах лета­тельных аппаратов, в судостроении, приборостроении, а также при возведении монументов.

Конструкции из магниевых, медных и других сплавов встре­чаются редко. Магниевые сплавы обладают малой плотностью и не­высокими прочностными характеристиками. Разработаны методы их сварки различными способами. Медные сплавы обладают высокой плотностью, хорошей электропроводностью; свариваются различ­ными способами.

Ряд ценных свойств имеют сплавы на основе бериллия. Они обла­дают высокой прочностью, пластичностью, высоким модулем упру­гости, но используются крайне редко ввиду, с одной стороны, своей высокой стоимости, а с другой — сложностью их обработки. Бериллиевые сплавы очень токсичны и без применения особых мер предосторожности могут принести большой вред здоровью человека.

В промышленности широко применяются никелевые сплавы. Никелевые сплавы хорошо свариваются под флюсом, аргонодуговым способом. Разработан ряд марок электродов для ручной дуговой сварки. Механические свойства швов при сварке никелевых сплавов имеют достаточно высокие показатели, часто не уступают свойствам основного металла.

Развивается применение полимеров. Полимеры используются в декоративных изделиях, в ряде деталей машин, например подшип­ников, в деталях транспортных конструкций.

Термопластичные полимеры (термопласты) — высокомолекуляр­ные материалы, которые при нагреве до некоторой температуры переходят в вязкотекучее состояние, а при последующем охлажде­нии возвращаются в исходное. Эти материалы хорошо соединяются сваркой. К хорошо свариваемым материалам относятся полистирол, полиметилметакрилат, полиэтилен и многие другие. В сварных кон­струкциях целесообразно применять винипласт и полистирол, которые обладают относительно высокой прочностью, легко обра­батываются и свариваются, хотя и имеют несколько повышенную чувствительность к надрезу.

Механические свойства полимеров разнообразны, они нередко достаточно высоки. Полимеры часто склонны к старению — ухуд­шению физико-механических свойств с течением времени. В слабо-нагруженных конструкциях полимеры заменяют металл.

В последние годы получили развитие конструкции из составных композитных материалов, представляющих компактную массу с раз­нородными составляющими, в частности с вкраплением в матрицу высокопрочных или тугоплавких составляющих. Разрабатываются методы сварки композитных материалов.

Созданы порошковые материалы. Из них легко выполняются изделия любой формы. Порошковые материалы получают спеканием, прессованием. Многие порошковые материалы имеют хорошие меха­нические свойства и могут свариваться.

Дата добавления: 2015-07-08