Жаропрочные Al сплавы.

К этой группе относятся сплавы, изделия из которых способны работать длительное время в условии высоких температур (300^ОС и выше). Основные принципы разработки жаропрочных сплавов:

1. основой сплава должна быть система, состоящая из эвтектики с высокой температурой плавления, устойчивого при высоких температурах твердого раствора и вторых фаз, не взаимодействующих с твердым раствором в процессе эксплуатации (вторые фазы – фазы после α твердого раствора).

2. для получения устойчивого твердого раствора и высокотемпературной эвтектики основные Л.Э. должны обладать высокой температурой плавления и низким коэффициентом диффузии в Al, а также должны быть способны образовывать при рабочих температурах сложные продукты распада твердого раствора, не снижающие жаропрочность материала.

3. чем выше рабочая температура сплава, тем в большей степени необходимо упрочнять границы зерен устойчивыми при рабочих температурах фазами.(фазы Al₈Cu₄Ce, Al₈Mn₄Ce, Al₃(CuNi)₂, Al₆Cu₃Ni, Al₂₄Cu₈Ce₃Mn и др.). Как правило, эти фазы образуют прочную сетку, блокирующую границы зерен.

4. для обеспечения высоких литейных свойств и получения герметичных деталей, сплав должен содержать не менее 35% эвтектики (65% - α и сумма всех остальных фаз). Чем больше эвтектики, тем лучше литейные свойства.

ВАЛ1

Основные элементы:

Cu = 6%

Mn = 0,8%

Ni = 1%

Ce = 0,2%

Zr = 0,15%

Примеси:

Fe – до 0,5%

Mg – до 0,05% - не желательный элемент, т.к. образует фазу β(Mg₅Al₈), не являющуюся жаропрочной.

*Структура:

α + CuAl₂ + T(AlMnCu) + T(AlCuNi) + Al₄Ce + ZrAl₃ в присутствии Fe образуется фаза (Al₉NiFe)

Механические свойства:

σ_в³⁰⁰_100ч = 90 МПа

σ_в²⁰₁₀₀ – прочность при комнатной температуре не высокая.

Коррозионная стойкость у сплава пониженная, на уровне АЛ7 и АЛ19

Литейные свойства:

It – интервал кристаллизации – 80^О

ε – линейная усадка – 1,2%

сплав имеет склонность к трещинам, герметичность удовлетворительная, обрабатываемость резанием хорошая.

Область применения:

Для деталей, армированных стальными втулками или трубками, работающих до температуры 350^ОС.

АЦР1-У

Основные элементы:

Cu = 2,5-3,5%

Ce = 4,5-5,5%

Si = 1,2-2%

Mn = 0,7-1,1%

Zr = 0,1-0,35%

Mg = 0,1-0,4%

Примеси:

Fe – до 0,4%

Сплав системы Al-Ce эвтектического состава.

Растворимость Ce в Al = 0,05, остальное эвтектика. Благодаря большому количеству эвтектики сплав обладает очень хорошими литейными свойствами.

Линейная усадка = 0,6%

Отсутствует склонность к трещинам, высокая герметичность, сплав имеет еще более сложную и еще более устойчивую многофазную структуру, чем сплав ВАЛ1

Жаропрочность:

σ_в³⁰⁰_100ч = 100 МПа

σ_в³⁵⁰_100ч = 55 МПа

σ_в⁴⁰⁰_100ч = 40 МПа

механические свойства при комнатной температуре (20^ОС)

σ_в²⁰₁₀₀ = 160

δ 1-3% - очень низкие при комнатной температуре.

Недостатки:

1. высокая окисляемость за счет присутствия Ce.

2. высокая чувствительность к загрязнениям.

Сплав используется в литом состоянии и, лишь иногда, подвергается термообработке по режиму Т7.

Область применения:

Для производства конструкций жизнеобеспечения космических кораблей и самолетов.

Дата добавления: 2015-08-17