Исследование влияния легирующих элементов на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg и разработка на их основе высокопрочных сплавов для фасонных отливок

• Автор: Борисов, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

содержанием лития

Заключение.
Глава 4. Исследование влияния основных компонентов и переходных металлов на структуру и свойства литейных сплавов системы i
4.1. Обоснование выбора компонентов, исследование свойств опытных сплавов и выбор оптимальной композиции литейного сплава

4.2. Выбор режимов термической обработки сплава оптимального состава.

4.3. Влияние основных компонентов и переходных металлов на литейные свойства сплавов системы i.

4.4. Заключение.

Глава 5. Исследование влияния легирующих элементов на структуру и

свойства сплавов системы i и выбор оптимальной композиции литейного сплава.

5.1. Обоснование выбора основных компонентов и исследование структуры и свойств модельных сплавов с различным содержанием i и Си.
5.2. Влияние переходных металлов на структуру и свойства сплавов системы i и разработка состава литейного сплава
5.3. Исследование и оптимизация режимов термической обработки литейного сплава системы i.
5.4. Оценка литейных свойств сплавов системы i.
5.5. Заключение.
Выводы по работе.
Список литературы


Стимулом для проведения таких работ является то, что добавка лития не только существенно упрочняет алюминиевые сплавы, но и значительно повышает модуль упругости и снижает плотность [-]. Алюминиево-литиевые сплавы, обладая прочностью на уровне лучших промышленных алюминиевых сплавов типа Д и В, имеют значительно более низкую плотность (до 2, г/см3 по сравнению с 2, - 2, г/см3 для промышленных сплавов) и более высокий модуль упругости (0-0МПа по сравнению с 0 МПа для серийных сплавов без лития) [, , ]. Ведущие конструкторские бюро России (им. П.О. Сухого, им. А.Н. Туполева, им. А.И. Микояна) и компании зарубежных стран ("Даймер Бемц Аайроспейс", "Макдоннелл Дуглас", "Боинг", НАСА) рассматривают А1-1Л сплавы в качестве одного из наиболее прогрессивных материалов для нового поколения самолётов и ракетно-космической техники. Экспертные оценки показывают, что применение новых материалов является наиболее существенным фактором снижения массы летательных аппаратов [,]. Литий, самый лёгкий металл, с плотностью 0, г/см3 является основным легирующим элементом в алюминиевых сплавах пониженной плотности. Диаграмма состояния А1-1л характеризуется существованием двух интерметаллических соединений (рис. Соединение А1-1Л (5-фаза) плавится конгруэнтно при температуре 7°С и имеет область гомогенности 5%. Соединение Ал2 образуются но перигектическим реакциям при температуре 2° []. Для эвтектического превращения со стороны алюминия по разным источникам [-] определялись значения температуры в пределах 0-2°С. В настоящее время считается, что эвтектическое превращение Ы-»аЛ|+б(Ал) осуществляется при температуре 0°С []. Ближайшая к алюминию равновесная фаза 5 (Ал) имеет кубическую решетку Ыо типа ЫаТ1 (символ Пирсона с Б, пространственная группа Бст) с параметром решетки а - 0,7 - 0,8 нм [ ]. Растворимость лития в алюминии в твёрдом состоянии но результатам различных исследований колеблется в довольно широких пределах. На диаграмме состояния А1-1. Л (рис. Максимальная растворимость лития в алюминии при эвтектической температуре 0°С составляет ,2% (ат) (4,2% (по массе)) и, согласно линии сольвуса, растворимость резко уменьшается с понижением температуры. Повышенный интерес к легированию алюминиевых сплавов литием обусловлен тем, что из-за переменной растворимости лития в алюминии обеспечивается значительный эффект упрочнения сплавов после закалки и искусственного старения. Рис. В соответствии с равновесной диаграммой состояния системы АБЫ (рис. А1Ы)-фаза со структурой 1Ло [, , ]. Однако, как показали многочисленные исследования [-], до её образования появляется метастабильная промежуточная 6' (АЫ)-фаза со структурой Ы2 (СизАи). При этом следует учитывать, что АБЫ сплавы с атомным содержанием более 5% Ы распадаются даже в процессе закалки. Поэтому в закалённом состоянии они оказываются двухфазными: в равновесии с а раствором находятся частицы метастабильной 5' (А1зЫ)-фазы размером 3,0 - 4,0 нм, когерентные матрице. Несоответствие кристаллических решеток а- и 5’ (Аи)-фаз невелико и составляет всего 0,% - 0,3%. Изо. АЫ)-фазы и малые различия в параметрах кристаллических решёток указывает на малые значения упругой энергии на межфазных когерентных границах а/б'. Это и определяет морфологию выделений 8'(АЫ)-фазы: они распределены в виде дисперсных сферических частиц в объёме матрицы []. Границы существования мстастабильиой промежуточной фазы 5' (АЫ) в системе АБЫ показаны пунктирной линией (рис. Они получены на основании проведённого в работе [] теоретического расчёта равновесной и метастабильной системы АБЫ. Эти расчёты хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными в работе []. В работе [] посчроены С- кривые, описывающие температурно - концетрационные области существования равновесной б (А1Ы)- и метастабильной 8' (АЫ)-фаз (рис. Эта диаграмма получена при изотермической обработке сплава, содержащего 4% (по массе) Ы. Поэтому кратко рассмотрим механизм образования б' (АЫ)-фазы в алюминиево-литиевых сплавах. Время, мин. Рис. Температурно-временные области существования равновесной 5(А1У) и метастабильной б'(АЬЫ) - фаз (2) в сплаве А1-4%1л (Кривые 1 и 2 указывают % превращения) [].