Влияние технологических и эксплуатационных воздействий на структуру и свойства алюминиевых сплавов 1151 и 1545К и возможность изготовления из них конструкций перспективных ракет-носителей

• Автор: Юдаев, Дмитрий Петрович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Обзор применения алюминиевых сплавов в ракетно - космической 9 технике отечественного и зарубежного производства

1.1 Современные алюминиевые сплавы, используемые в ракетно-

космической технике

1.2 Основные тенденции создания новых конструкционных

алюминиевых сплавов с улучшенным комплексом свойств

1.3 Анализ требований, предъявляемых к алюминиевым сплавам для 31 конструкций перспективных ракет-носителей
1.3.1 Выбор марки алюминиевого сплава для герметичных криогенных 33 баков ракеты-носителя
1.3.2 Выбор марки алюминиевого сплава для изготовления 36 негерметичных отсеков ракеты-носителя
2. Материалы и методы испытаний
2.1 Исследуемые материалы
2.2 Определение механических свойств листов при нормальной
температуре
2.3 Определение механических свойств листов при повышенных
температурах
2.4 Определение механических свойств сварных соединений
при нормальной и повышенной температуре
2.5 Измерение микротвёрдости по сечению сварных швов
2.6 Измерение удельной электрической проводимости
2.7 Определение коррозионных свойств полуфабрикатов
2.7.1 Ускоренные климатические испытания
2.7.2 Испытание листов из сплава 1151 на склонность к межкристаллитной коррозии
2.8 Металлографических исследования структуры полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и их сварных соединений
3 Трансформация структуры и свойств сплавов 1151 и 1545К при технологических и эксплуатационных нагревах
3.1 Режимы технологических нагревов деталей и сборок из алюминиевых сплавов
3.2 Изменение механических, физических и эксплуатационных характеристик листов из сплава 1151 после технологических нагревов
3.2.1. Результаты исследования механических свойств листов из сплава 1
3.2.2. Микроструктура листов из сплава 1151 в исходном состоянии и после технологических нагревов
3.2.3 Влияние технологических нагревов на склонность листов сплава 1151 к межкристаллитной коррозии
3.2.4 Влияние технологических нагревов на удельное электрическое сопротивление сплава 1
3.3 Определение характеристик жаропрочности полуфабрикатов из сплава 1
3.3.1 Определение стандартных механических характеристик
полуфабрикатов из сплава 1151 при повышенных температурах
3.3.2 Определение секундной прочности и секундной ползучести полуфабрикатов сплава 1
3.4 Влияние нагревов на механические характеристики листов из сплава 1545К
3.4.1 Влияние длительных низкотемпературных нагревов при химическом фрезеровании
3.4.2 Выбор режима межоперационного отжига при глубокой вытяжке

4 Формирование структуры и свойств сварных соединений из 88 полуфабрикатов сплавов 1151 и 1545К
4.1 Получение сварных соединений листов сплавов 1151 и 1545К
методом непрерывной аргонодуговой сварки
4.1.1 Определение экспериментальных режимов непрерывной сварки
4.1.2 Механические свойства сварных соединений
4.1.3 Анализ структуры сварных соединений
4.2 Получение сварных соединений из листовых полуфабрикатов 100 сплавов 1151 и 1545К методом контактной точечной сваркой
4.2.1 Определение экспериментальных режимов точечной 101 электросварки
4.2.2 Оценка геометрических параметров и механических характеристик 103 сварных точечных соединений
4.2.3 Металлографические и рентгенографические исследования 111 структуры точечных сварных соединений из сплавов 1151 и 1545К
5 Промышленная апробация и внедрение результатов работы
5.1 Разработка и испытание опытной конструкции из полуфабрикатов 115 сплава 1151 с применением технологии непрерывной аргонодуговой и контактной точечной электросварки
5.2 Разработка и испытание опытной герметичной конструкции из 119 полуфабрикатов сплава 1545К
5.3 Результаты ускоренных климатических испытаний полуфабрикатов 121 из сплавов 1151 и 1545К
5.4 Ожидаемый годовой экономический эффект от применения сплавов 123 1545К и 1151 в конструкции блока II ступени перспективной ракеты -
носителя повышенной грузоподъёмности
Заключение
Список литературы диссертационного исследования
Приложения

характеристик, необходимых для изготовления и надежной работы конструкций современных ракет-носителей с повышенными тактикотехническими характеристиками.
Перспективные изделия требуют применения материалов с более высокими механическими характеристиками, работоспособные при температурах жидкого водорода.
С целью обеспечения требуемых характеристик на базе традиционных сплавов АМг5 и АМгб разработаны сплавы, легированные скандием и цирконием. Одним из них является сплав марки 1545К.
Алюминиевый термически неупрочняемый сплав 1545К системы А1-М§-8с4£г имеет расширенный диапазон рабочих температур, обладает более высокими механическими характеристиками по сравнению со сплавом АМгб, поэтому рекомендуется для изготовления герметичных баковых конструкций перспективных ракет-носителей.
Высокие механические, технологические и эксплуатационные характеристики полуфабрикатов и сварных соединений из сплава 1545К обеспечиваются совместным легированием переходными металлами -скандием и цирконием.
Добавки скандия, марганца, хрома и циркония приводят к формированию в деформированных полуфабрикатах развитой субзсренной структуры, появлению эффектов дисперсионного упрочнения - за счёт выделения дисперсных частиц алюминидов и структурного упрочнения, связанного с сохранением нерекристаллизованной структуры.
Материал для изготовления герметичных баковых конструкций должен обладать хорошей свариваемостью, обеспечивая получение качественных сварных соединений, выполненных непрерывной аргонодуговой электросваркой. По данным работ [122-124]сплав 1545К хорошо сваривается всеми видами сварки, прочность и качество сварных соединений значительно превосходят характеристики сварных соединений из широко используемого сплава АМгб.