Авиационные металы и сплавы

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Авиационные металы и сплавы

Содержание

2. Al Гіпотеза про існування елементу в глиноземі— 1808 р., Деві (англ.). (боксити, назва по першому родовищу
3. Al отримують в два етапи — 1) отримання окислу алюмінію з бокситу (приготування і збагачення); 2)
4. Домішки в алюмінію В каструлі в Al утворюються термічні тріщини. Для убезпечення від їх виникрення добавляють
5. Дюралюміній Утворюється з'єднання CuAl2, і потрійне з'єднання Al2CuMg (S фаза) Кінцева міцність споаву — 36-38 кг/мм2
6. Zn, Mg, Cu утворюють з Al фази, що мають змінну розчинність в алюмінії: M(MgZn2), S(CuMgAl2), T(Mg3Zn3Al2,
7. Методи термооброки
8. Зміцнення сплавів алюмінію Підвищена концентрація атомів міді — на 1 атом Cu припадає 50 атомів Al.
9. Зміна механічних властивостей, які визначаються різними формами виділень, які в свою чергу можуть регулюватися різною термообробкою.
10. Зміцнення виділенням характерно для жароміцних сплавів: “немонік” (зміцнюються виділенням з'єднань Ti-Al), “марейджинг” (мартенситно старіючі Fe-Ni сплави).
11. Перші пояснення такого зміцнення, за рахунок субмікроскопічних виділень (видимих в звичайному мікроскопі), що перешкоджають ковзанню, запропоновані
12. Обмеження на використання дюралюмінієвих сплавів в літакобудуванні: - Використовуються тільки природно зістарені сплави. Штучно зістарені сплави
15. Леварні сплави Сплави, що зміцнюються деформуванням (deformable) Сплави, що зміцнюються термічною обробкою Not-heat-treatable Al-Cu, Al-Zn-Mg, Al-Li-Cu-Mg
16. Спосіб обробки теж закладено в номері 1 — Відпал і природне старіння (Т1) 2 — Відпал,
17. Т — Природне (зонне) старіння. Середня міцність, низька межа текучості, висока вязкість руйнування і корозійна стійкість.
19. Сплави “7” — Al-Zn-Mg
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Al
Гіпотеза про існування елементу в глиноземі— 1808 р., Деві (англ.).
(боксити, назва

по першому родовищу Lex Baux в Франції)
Отримання алюмінію – Ерстед (дат.), 1825 р.
Сучасний спосіб отримання алюмінію (електроліз розплавлених солей) – Ч. Холл (амер.), П. Еру (фран.)
Відкриття явища старіння в сплаві (Al, Cu (4 %), Mg (0,5 %), Mn (0,5 %)) після загартування (різкого охолодження) від темп. 500 °С до кімн. і витримка 4-5 доб. — 1906 р., А. Вільм (нім.) (дослідж. 1909—1911).
Промислове виробництво — “Дюренметалверке” (нім.) звідси і назва — “дуралюмін”, “дюраль”.
Пояснення властивостей дюралей — Дж. Д. Гінє (фр.), А. Престон (англ.), (1938 р.)
Друге місце за кількістю виробництва конструкційного металу (після сталі).
Властивості Al:
висока пластичність; КТР більший ніж в Fe, Ti (в 3 рази)
висока електропровідність (65 % від Cu);
висока корозійна стійкість (утворення Al2O3 товщиною 10 нм)
Невід'ємні домішки в Al — Fe, Si, (Cu, Zn, Ti), погіршують властивості.

Слайд 3

Al отримують в два етапи — 1) отримання окислу алюмінію з

бокситу (приготування і збагачення); 2) Отримання алюмінію з окислу (відновлення шляхом електролізу розплаву Al2O3 змішаного з криолітом Na3AlF6). Сплави алюмінію діляться на: 1) Ті що в подальшому деформуються; 2) Леварні сплави. Сплави, що зміцнюються термічно (Al підвищеної і звичайної чистоти, AlMg, AlMn, AlMgMn, AlSi) і ті, що термічно не зміцнюються (AlMgSi, AlSiMg, AlCu, AlCuMg, AlZnMg, AlZnMgCu). Для першого типу міцність підвищується тільки холодною деформацією. Міцність сплавів другого типу, крім цього, може бути підвищена термічною обробкою.

Слайд 4

Домішки в алюмінію
В каструлі в Al утворюються термічні тріщини. Для убезпечення

від їх виникрення добавляють Fe. Але Fe утворює інтерметаліди, що виділяються по границях зерен.

Слайд 5

Дюралюміній
Утворюється з'єднання CuAl2, і потрійне з'єднання Al2CuMg (S фаза)
Кінцева міцність

споаву — 36-38 кг/мм2 (для Al – 7-8 кг/мм2)
Утворення неоднорідностей кристалічної гратки виявлено методом рентгеноструктурного аналізу, вимірюваннями електроопору, електронної мікроскопії

Атомний радіус Al — 0,143 нм
Cu — 0,128 нм, Zn — 0,138 нм

Подібність в розташуванні атомів в певних площинах і напрямах називають структурною і розмірною відповідністю.

Слайд 6

Zn, Mg, Cu утворюють з Al фази, що мають змінну розчинність

в алюмінії: M(MgZn2), S(CuMgAl2), T(Mg3Zn3Al2, Al32(Mg, Zn)49), η(MgZn2). При T=480 °C вони повністю переходять в твердий розчин (гомогенізуються),

Високоміцні сплави Al-Zn-Mg-Cu (B95пч)

Слайд 7

Методи термооброки

Слайд 8

Зміцнення сплавів алюмінію
Підвищена концентрація атомів міді — на 1 атом Cu

припадає 50 атомів Al. Розміри зон — один-три атомних шари, діаметр 90 Å.

Структурний тип фтористого кальцію

Слайд 9

Зміна механічних властивостей, які визначаються різними формами виділень, які в свою

чергу можуть регулюватися різною термообробкою.
Перед тим, як виділиться стабільна фаза, послідовно виділяється ряд метастабільних фаз. Для Al-Cu α(тверд.розч. на основі Al -> ЗГП->θ’’(ЗГП2)->θ’->θ (рівноважна фаза CuAl2+ α’)

Слайд 10

Зміцнення виділенням характерно для жароміцних сплавів: “немонік” (зміцнюються виділенням з'єднань Ti-Al),

“марейджинг” (мартенситно старіючі Fe-Ni сплави).

Слайд 11

Перші пояснення такого зміцнення, за рахунок субмікроскопічних виділень (видимих в звичайному

мікроскопі), що перешкоджають ковзанню, запропоновані Меріка, Вальтенбергом, Скоттом (1919 р.)

Слайд 12

Обмеження на використання дюралюмінієвих сплавів в літакобудуванні:
- Використовуються тільки природно зістарені

сплави. Штучно зістарені сплави не годяться для герметичних фюзеляжей, бо для них характерна низька протидія росту тріщини. Ці сплави чутливі до різних концентраторів напружень.

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Леварні сплави
Сплави, що зміцнюються деформуванням (deformable)
Сплави, що зміцнюються термічною обробкою
Not-heat-treatable Al-Cu,

Al-Zn-Mg, Al-Li-Cu-Mg
Wrought heat-treatable Al-Cu, Al-Zn-Mg, Al-Li-Cu-Mg
Міжнародна чотирьохцифрова система позначень алюмінієвих сплавів, які в подальшому деформуються (класифікація Алюмінієвої асоціації (АА), Нью-Йорк, або як ще її називають — міжнародні торгівельні позначення алюмінієвих напівфабрикатів АА)
Цифри на першому місці:
1-Чистий алюміній;
2xxxx — Al і мідь в якості основної легуючої добавки (додатково Mg)
3 — Сплави з марганцем в якості основної легуючої добавки;
4 — Сплави з кремнієм в якості основної легуючої добавки;
5 — Сплави з магнієм в комбінації з хромом або марганцем (Mn)
6xxxx — сплави типу AlMgSi, AlSiMg;
7xxxx — Сплави з цинком в якості основної легуючої добавки AlZnMg(Cu);
8xxxx — всі інші (спеціальні сплави, наприклад з оловом).
2xxxx, 7xxxx, 8xxxx — термічно зміцнювані

Слайд 16

Спосіб обробки теж закладено в номері
1 — Відпал і природне старіння

(Т1)
2 — Відпал, холодно-деформаційне природне старіння (T2)
3 — Гартування, холодно-деформаційне природне старіння
4 — Гартування, природне старіння
5 — Відпал, штучне старіння
6 — Гартування, штучне старіння
7 — Гартування, перестарювання
8 — Гарт., хол. деформ., штучне стар.
9 — Гарт., штуч. старін., холодна деформац.

Слайд 17

Т — Природне (зонне) старіння. Середня міцність, низька межа текучості, висока

вязкість руйнування і корозійна стійкість.
T1 — фазове старіння. Утворення проміжної фази θ’. Максимальні міцність і межа текучості, незначні видовження, в'язкість руйнування, корозіяційна стійкість;
T2, T3 — коагуляційне старіння. Підвищення температури старіння або його тривалості. Виділення об'єднуються (коагуляція). Міцність, межа текучості знижуються, але корозійна стійкість, пластичність, в'язкість руйнування покращуються. (хоча після “Комет” штучне старіння не використовується саме через погане перешкоджання поширенню тріщин).
О, М — відпал (м'який відпал). При подальшому підвищенні температури оброки і повільному охолодженні виникає стабільна фаза θ (CuAl2), повністю відокремлена від алюмінієвої матриці в усіх напрямках. Алюмінієвий твердий розчин перейшов в стан, близький до рівноважного, став пластичним, міцність і електроопір знизилися. В конструкціях не викор.
Поширенні природно-старіючі сплави типу дюралюміній марок Д16Т, 113Т (Росія), 2024 (США). Їх міцність 420-450 МПа, межа текучості 280 МПа, видовження 15-20 %. Вміст магнію підвищений до 1,5 %. Це сплави фюзеляжів літаків.

Слайд 18

Слайд 19

Сплави “7” — Al-Zn-Mg

Слайд 20

Авиационные металы и сплавы

Содержание

AlГіпотеза про існування елементу в глиноземі— 1808 р., Деві (англ.).(боксити, назва

Al отримують в два етапи — 1) отримання окислу алюмінію з

Домішки в алюмініюВ каструлі в Al утворюються термічні тріщини. Для убезпечення

Дюралюміній Утворюється з'єднання CuAl2, і потрійне з'єднання Al2CuMg (S фаза)Кінцева міцність