Микроструктура и механические свойства алюминиевого сплава Д16 при нагружении в коррозионной среде

• Автор: Шаклеина, Вера Аркадьевна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Введение

Общая характеристика работы.б

Глава 1. Структурные особенности и свойства алюминиевого сплава Д в коррозионных условиях деформирования.

аналитический обзор литературных данных.

1.1. Влияние состава на коррозионную стойкость сплава ДЛТ

1.2. Структурные изменения в алюминиевом сплаве ДАТ

при деформации и коррозии

1.3. Внешние и внутренние факторы в условиях

коррозионномеханического влияния

1.4. Деформационные процессы, развивающиеся по телу зерна

в условиях коррозионной среды

1.5. Коррозионнодеформационные процессы развивающиеся
на границах зерен
1.6. Показатели прочности, пластичности и коррозионные характеристики алюминиевого сплава ДАТ
1.7. Определение вероятностей появления и распространения локальных перегрузок в микроструктуре при нагружении в коррозионной среде
1.8. Заключение по представленному обзору литературных данных
Глава 2. Материал и методика исследований
2.1. Материал и подготовка образцов к проведению испытания.
2.2. Методика исследования.
2.2.1. Структурные методы исследования алюминиевого сплава Д.
2.2.2. Обоснование выбора методов исследования
применяемая аппаратура и постановка эксперимента.
2.2.3. Постановка эксперимента и применяемая аппаратура
2.2.4. Методика проведения испытаний.
2.3. Вывод по главе
Глава 3. Микроструктура алюминиевого сплава ДТ
при нагружении в коррозионной среде .
3.1 .Микроструктура листов алюминиевого сплава ДТ
в условиях сложного силового и коррозионного воздействия
3.2. Микроструктурное исследование механизма деформации алюминиевого сплава Д в процессе растяжения на воздухе с постоянной скоростью и в условиях коррозионной среды.
3.2.1. Микроструктурные.особенности развития деформации алюминиевого сплава ДТ при растяжении на воздухе
3.2.2. Микроструктурные особенности развития деформации
сплава ДТ при нагружении в коррозионной среде.
3.3. Основные выводы по главе 3.
Глава 4. Механические свойства алюминиевого сплава Д
при нагружении в коррозионной среде.
4.1. Изменение твердости алюминиевого сплава ДТ
при хемомеханическом воздействии.
4.2. Влияние коррозионнонапряженного состояния микроструктуры на механические свойства и на показатель пластичности образцов.
4.2.1. Исследование неоднородности пластических микродеформаций
в алюминиевом сплаве ДТ .
4.2.2. Вероятность появления и распространения критических микродеформаций в алюминиевом сплаве ДТ при растяжении
на воздухе и в коррозионной среде.
4.3. Определение вероятностей.локальных перегрузок микроструктуры, способствующие появлению микропор и микротрещин, в процессе
изготовления из листа элементов строительных конструкций
4.4. Вывод по главе
Практическое использование результатов работы
Общие выводы.г
Библиографический список использованной литературы
Введение
Большое число элементов конструкций ответственного назначения, различного рода деталей современного машиностроения подвержено сложному силовому и коррозионному воздействию. В настоящее время требования к коррозионной стойкости металлических конструкционных сплавов, предъявляемые в частности в строительстве, становятся все более высокими. Вопросы повышения качества, увеличение сроков службы материала в элементах конструкций в условиях окружающей среды, с одновременным уменьшением вероятности коррозионных повреждений приобретают все большую актуальность.
В современном мире в промышленно развитых странах все болееострой становится проблема сокращения разрушения металлоконструкций от коррозии и увеличения сроков их службы. Появляются новые, особо коррозионные среды, повышаются механические нагрузки, при которых работают ответственные металлоконструкции.
Большинство работ посвящено исследованиям поведения сплавов типа ДАТ при усталостном нагружении применительно к авиационным конструкциям и изделиям специального машиностроения. В то же время, ряд силовых и облицовочных элементов в процессе эксплуатации подвергается механическому нагружению в условиях коррозионной среды, включая районы морского климата, однако эти проблемы мало изучены.
Все здания и сооружения изготавливаются из определенных материалов и проектируются на основе всестороннего анализа их работы в процессе будущей эксплуатации. Создаваемые инженерные конструкции, особенно ответственного назначения, должны быть прочными и надежными, гармонично вписываться в окружающую среду и в тоже время противостоять разрушению в условиях воздействия коррозионной среды. И всетаки главная роль, прежде всего при изготовлении той или иной конструкции отводится материалам, их составу, поведению микроструктуры и механическим, коррозионным свойствам. Именно поэтому в последнее время при широком ис
пользовании различных материалов среди промышленных объектов, подвергающихся механическому нагружению в коррозионной среде, включая районы морского климата, возрастающее место занимают изделия и конструкции из алюминиевых сплавов типа ДЛТ.
Таким образом, изучение и использование научнотехнических исследований влияния структуры, свойств сплавов на поведение металлоконструкций при их эксплуатации в условиях коррозионной среды имеет существенное значение для материаловедения и машиностроения. Разработка и внедрение эффективных технологических процессов даст возможность создать более надежные, экономически выгодные и высокого качества машиностроительные конструкции, повысить их уровень служебных свойств, снизить металлоемкость конструкций и увеличить срок их службы.
Общая характеристика работы
Актуальность


В последние десятилетия в стандарты СССР а затем России, США и ряда других стран были введены сплавы на основе системы А1СиМ типа Д, . В таблице 1. Д в России и в США. Из таблицы. Дб является аналогом сплава . По химическому составу дуралюмйн содержит от 3,5 до 5,5 меди, немного марганца имагния, который имеет упрочняющие коррозионностойкие составляющие интерметаллические соединения АЬСиМ, АСи2Ре и БеАз, МпАб и А2Мп2Си. Они являются анодами по отношению к аЛ1 фазе и повышают сопротивление к коррозии. Катодом будет являться АСи, которое возможно может присутствовать в сплаве и снижать коррозионную стойкость. Полуфабрикаты из этого сплава нашли широкое применение в промышленности. Таблица 1. Си м Мп Бе . Дюралюминий Д наиболее широко применяемый сплав системы А1Си1У. Сплав был разработан как более прочный естественно стареющий сплав для конструкций современного машиностроения. Этот сплав до сих пор является одним из основных конструкционных материалов, из него изготавливают практически все виды деформированных полуфабрикатов. Упрочнение сплава при старении происходит в основном за счет образования сложной фазы, в которую входят А1, Си и фаза 8 с формулой АСиМ, а не двойной фазы А1Си 3 . В процессе эксплуатации поверхность алюминиевых сплавов окисляется кислородом и другими реагентами внешней среды, образуя оксидную пленку и другие продукты коррозии, которые существенно могут влиять на коррозию сплавов. Выбор алюминиевых сплавов как конструкционных материалов во многих случаях обусловлен высокой коррозионной стойкостью в естественной и морской атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов. Сопротивление деформации в условиях коррозионной среды алюминиевых сплавов во многих средах объясняется наличием на его поверхности тонкой, прочной оксидной пленки, имеющей хорошее сцепление со сплавом. В тех местах, где она нарушается, в большинстве сред образуется снова. Состояние поверхности пленки влияет на стадию зарожденияи развития микротрещин. Для улучшения механических и коррозионных свойств в алюминий в качестве легирующих добавок обычно вводят определенное количество меди, кремния, магния, марганца. Из них марганец может заметно повысить коррозионную стойкость, образуя при этом МпА1б, способный связывать железо в интермсталлид состава МпРеА. Также образуется АМ2 и др. Эделеану показал, что такая катодная защита приостанавливает рост трещин, которые уже возникли в сплаве при погружении в 3 растворе С1. Изменение концентрации других элементов в данном дюралюминии крайне слабо влияет па скорость коррозии. Теоретически в деформированных листах из сплава Д после закалки и естественного старения не должно быть включений растворимых избыточных фаз. Однако реально в деформированных листах сплава Д при изучении микроструктуры обнаруживается довольно значительное количество остатков включений растворимых эвтектических интерметалл и дных фаз. Это, вероятно связано с зональной ликвацией и неполным протеканием диффузионных процессов растворения этих фаз. Размер частиц, имеющихся в структуре растворимых фаз, колеблется от десятых долей до несколько микрон. Частицы твердого раствора меди и магния в алюминии, так же, как и нерастворимые микровключения соединений железа и кроме них небольшое количество фазы Б, которая не полностью растворяется в алюминии при температуре закалки, оказывают положительное влияние на характеристики коррозионностойкости. На последовательных стадиях при нагружении в коррозионной среде, по границам зерен образуются выделения промежуточного строения. Легирующие элементы, которые находятся в сплаве в прису тствии электролитической среды, могут повышать коррозионную стойкость материала. В микроструктуре происходят процессы электрохимического взаимодействия металлов и интерметалл и дных включений. При контакте разнородных металлов А1,Си, М, Мп и т. В данном случае они могут частично смещать потенциал металла, интерметаллидных частиц в положительную сторону и могут привести к пассивному состоянию, т. Катодом служит другой металл или интерметаллид контактной пары или молекулы электролита, способные к восстановлению. Т.е.