Вход

Алюминий-литиевые сплавы

Реферат по физике
Дата добавления: 24 августа 2011
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 65 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Алюминий-литиевые сплавы являются но вым классом широко известных алюминиевых систем и характеризуются пре красным сочетанием механических свойств: малой плотностью, повышенным модулем упругости и достаточно высокой прочностью. Это позволяет созда вать аэрокосмическую технику с меньшей массой, что даёт возможность эко номии горючего, увеличения грузоподъемности и улучшения других характ еристик летательных аппаратов. Алюминиевые сплавы, легированные литием, относятся к стареющим система м и отличаются сложностью фазовых и структурных превращений в процессе их термообработки. Эти изменения оказывают сильное влияние на характер истики трещиностойкости, вязкости разрушения, коррозионной стойкости и сопротивления циклическим нагрузкам. Поэтому их понимание представл яет большое научное и практическое значение. Перечислю кратко основные свойства сплавов Al-Li. Увеличение содержания ли тия уменьшает плотность алюминия. Добавки лития в пределах твердого рас твора приводят к непрерывному увеличению удельного сопротивления. Мод уль упругости алюминия возрастает с увеличением содержания лития. При м аксимальной растворимости лития в твердом растворе модуль упругости с оставляет 8000кГ/мм2. Увеличение содержания лития приводит к повышению проч ностных характеристик алюминия. При содержании лития до 2% прочность спл авов возрастает без снижения пластичности, при дальнейшем увеличении с одержания лития пластичность резко снижается. Литий при концентрациях до 0,8% сообщает алюминиевым сплавам повышенную стойкость к коррозии, бол ее высокую, чем у чистого алюминия. В данной работе я хочу остановиться на рассмотрении промышленных алюми ний-литиевых сплавах. Рассмотрим сначала их общую характеристику. Повышенный интерес к легированию алюминиевых сплавов литием, самым лег ким из металлов с плотностью ~ 0,54 г/см3, обусловлен тем, что каждый процент ли тия снижает плотность алюминия на 3%, повышает модуль упругости на 6% и обес печивает в сплавах значительный эффект упрочнения после закалки и иску сственного старения. К настоящему времени создан целый класс сплавов пониженной плотности р азличного назначения; сплавы для изготовления сварных конструкций; выс окопрочные сплавы для замены сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu типа В95; сплавы с высоко й трещиностойкостью для замены сплавов типа Д16 системы Al-Cu-Mg; жаропрочные сплавы. На базе системы Al-Mg-Li разработан оригинальный сплав 1420. Он самый легкий (плот ность 2,47г/см3), коррозионностойкий, свариваемый, имеет сравнительно высок ую (по сравнению с предыдущими сплавами) прочность и повышенный модуль у пругости (7500 кГ/мм2). Сплав закаливается как при охлаждении в воде, так и на во здухе. Механические свойства сплава в процессе старения при 200С не изменя ются, что позволяет легко производить всевозможные технологические оп ерации по деформации в закаленном состоянии. Этот сплав относится к ср еднепрочным и широко применяется в сварных конструкциях, обеспечивая с нижение массы до 20-25% при повышении жесткости до 6%. Также из этого сплава изг отовляют плиты, панели, профили, прутки, листы (в состоянии Т1 (см. ниже)). С целью повышения прочностных свойств, особенно предела текучести, пред ложены модификации сплава 1420 (1421 и 1423), которые дополнительно легированы ска ндием и различаются лишь содержанием магния. Высокопрочные сплавы 1450 и1451 системы Al-Cu-Li характеризуются высокой прочност ью не только при комнатной, но и при повышенных температурах, а также обла дают хорошей коррозионной стойкостью. При замене сплава В95 сплавами 1450 и 1451 (последний предназначен главным образом для изготовления листов) масс а конструкции может снизиться на 8-10% при повышении жесткости до 10%. Высокой жаропрочностью при температурах до 2250С обладает сплав ВАД23, дополнител ьно содержащий марганец и кадмий. Для замены сплавов типа Д16 на базе системы Al-Mg-Li-Cu разработаны сплавы 1430 и 1440 с б олее низкой (на ~ 8%) плотностью, повышенным (на 10%) модулем упругости и достато чно высокой трещиностойкостью. Сплав 1430 отличается от сплава 1440 повышенно й (в 1,5-2 раза) пластичностью и несколько уступает ему по характеристикам ма лоцикловой усталости. Интенсивные работы по созданию алюминий-литиевых сплавов велись также в США, Великобритании и Франции. В середине 80-х годов появились сплавы 2090 с истемы Al-Cu-Li, 2091 системы Al-Cu-Li-Mg, 8090 и 8091 системы Al-Li-Cu-Mg и публикация состава сплава Navalite си стемы Al-Mg-Li-Cu. Сплавы 2090 (аналог отечественного сплава 1450) и 8091 предложены для замены высок опрочных сплавов типа 7075 (отечественные сплавы типа В95), по сравнению с кот орыми они имеют пониженную на 8-10% плотность и повышенный модуль упругости . Сплавы 8090 (аналог отечественного сплава 1440), 2091 и Navalite (аналог сплава 1430) рекоменд ованы для замены сплавов средней прочности с повышенной трещиностойко стью типа 2024 и 2014 (типа Д16 и АК8), по сравнению с которыми они имеют пониженную (н а ~ 8%) плотность и повышенный (на ~ 10%) модуль упругости. Химический состав (основных легирующих и примесных элементов) алюминий- литиевых сплавов приведен в таблице 1. ТАБЛИЦА 1. Химический состав, плот ность ?n и модуль упругости Е алюминий- литиевых сплавов |Марка |Массовое содержание элементов, % |?, |Е, | |сплава | |г/с|ГПа| | | |м3 | | | |Li |Mg |Cu |Zr |Sc |Fe |Si | | | | | | | | | | |(не | | | | | | | | | | |более| | | | | | | | | | |) | | | |1420 |1,8-2|4,5-6|- |0,08-|- |0,2 |0,15 |2,4|76 | | |,3 |,0 | |0,15 | | | |7 | | |1423 |1,8-2|3,2-4|- |0,06-|0,10-|0,15 |0,10 |2,5|77 | | |,2 |,2 | |0,10 |0,20 | | |0 | | |1430 |1,5-1|2,3-3|1,4-1|0,08-|- |0,15 |0,10 |2,5|79 | | |,9 |,0 |,8 |0,14 | | | |7 | | |1440 |2,1-2|0,6-1|1,2-1|0,10-|- |0,15 |0,10 |2,5|80 | | |,6 |,1 |,9 |0,20 | | | |6 | | |1450 |1,8-2|?0,2 |2,7-3|0,08-|- |0,15 |0,10 |2,6|79,| | |,3 | |,2 |0,16 | | | | |5 | |1451 |1,5-1|?0,2 |2,7-3|0,08-|- |0,15 |0,10 |2,6|78,| | |,8 | |,2 |0,16 | | | |3 |5 | |ВАД23 |0,9-1|- |4,8-5|0,4-0|0,1-0|0,3 |0,2 |2,7|76 | | |,4 | |,8 |,8 Mn|,25 | | |2 | | | | | | | |Cd | | | | | |8090 |2,2-2|0,6-1|1,0-1|0,04-|- |0,30 |0,2 |2,5|79,| | |,7 |,3 |,6 |0,16 | | | |4 |5 | |8091 |2,4-2|0,5-1|1,6-2|0,08-|- |0,50 |0,3 |2,5|80 | | |,8 |,2 |,2 |0,16 | | | |6 | | |2090 |1,9-2|0,25 |2,4-3|0,08-|- |0,12 |0,1 |2,5|80 | | |,6 | |,0 |0,15 | | | |9 | | |2091 |1,7-2|1,1-1|1,8-2|0,04-|- |0,30 |0,2 |2,5|78 | | |,3 |,9 |,5 |0,16 | | | |7 | | |Navalite |1,6-2|1,7-3|0,9-1|0,14 |- |- |- |- |- | | |,8 |,9 |,4 | | | | | | | Отечественные сплавы несколько отличаются от соответствующих зарубеж ных аналогов по содержанию основных легирующих элементов и дополнител ьным комплексным микролегированием. Кстати, за рубежом нет аналога отеч ественному сплаву 1420. Это объясняется значительными трудностями при пла вке и литье сплавов системы Al-Mg-Li. Поэтому зарубежные фирмы сосредоточили с вои усилия на разработке и освоении более технологичных, но менее плотны х, чем 1420, сплавов систем Al-Cu-Li и Al-Cu-Li-Mg. В процессе освоения промышленного производства полуфабрикатов из спла ва 1420 у нас были решены сложные технологические проблемы, характерные и для других алюминий-литиевых сплавов, обусловленные: присутствием хими чески активных элементов – лития и магния; высокой степенью легировани я, достигающей 14% (атомное содержание); сильной локализацией деформации в полосах скольжения и интенсивным упрочнением с резким уменьшением пла стичности при холодной пластической деформации; отсутствием режимов с мягчающего отжига, обеспечивающего разупрочнение и повышение пластичн ости до уровня, необходимого для осуществления значительной холодной д еформации; пониженной пластичностью и вязкостью разрушения в высотном направлении массивных полуфабрикатов. Большое внимание было уделено таким вопросам: уменьшение газосодержан ия в сплаве; повышение чистоты по таким примесям, как Na, K, Fe, Si; отработка техно логии получения полуфабрикатов с регламентированной микроструктурой, включая листы с ультрамелкозернистой структурой для сверхпластичной ф ормовки; отработка технологии сварки плавлением, обеспечивающей высок ие ресурсные характеристики. Из алюмимний-литиевых сплавов изготавливают практически все виды полу фабрикатов – прессованные, штамповки, плиты, листы. Теперь рассмотрим влияние различных факторов на свойства промышленных сплавов Al-Li. Работоспособность алюминий-литиевых сплавов определяется главным образом такими ресурсными характеристиками, как скорость рост а трещины усталости, коэффициент интенсивности напряжений в вершине тр ещины (Кс, К1с), малоцикловая усталостная долговечность, сопротивление ко ррозионному растрескиванию, расслаивающая и межкристаллитная коррози я. На уровень указанных свойств большое влияние оказывает ряд факторов. К н аиболее важным факторам относятся: . характер зеренной структуры: степ ень рекристаллизации, анизотропии формы зерна, наличие и плотность выде лений на границах зерен и субзерен, наличие приграничных зон, свободных от выделений; . холодная деформация растяжения между закалкой и старен ием полуфабрикатов; . режим искусственного старения. Влияние зеренно й структуры на свойства сплавов. Полуфабрикаты с преимущественно рекри сталлизованной структурой обладают более высокими характеристиками в язкости разрушения и трещиностойкости при несколько пониженных прочно стных свойствах по сравнению с нерекристаллизованной структурой. Наилучшие результаты обычно получают на полуфабрикатах с мелким, близк им к равновесной форме, зерном. Однако повышение вязкости разрушения не всегда связано с наименьшим размером зерна. Положительный эффект наблю дается также на полуфабрикатах, в которых в процессе перестраивания выд еляются частицы вторичных фаз – Т2, S. Полуфабрикаты с рекристаллизованной структурой хар актеризуются повышенным сопротивлением расслаивающей коррозии.
© Рефератбанк, 2002 - 2018