» » Общие сведения об алюминиевых сплавах
15.01.2016

Удельная прочность современных алюминиевых сплавов (σв/(рg) = 23 км) соответствует высокопрочным сталям, поскольку предел прочности составляет 500—700 МПа при плотности -2,85 г/см3.
Основные легирующие элементы — Си, Mg, Мn, Si, Zn, а также и, Ni, Ті образуют с алюминием ограниченные твердые растворы и промежуточные фазы, например θ(СuАl2), M(МgZn2), T(Мg3Zn3Аl2), S(СuМgАl2), β'(Mg2Si) и др. Возможность применения упрочняющей термообработки в виде закалки и последующего старения обусловлена снижением растворимости легирующих элементов при понижении температуры. Следует отметить, что дисперсионное твердение впервые открыли и в дальнейшем детально исследовали именно на алюминиевых сплавах.
Современные представления о природе упрочнения алюминиевых сплавов при старении сводятся к определяющей роли зонной стадии (зонного старения) в достижении упрочнения при высокой пластичности и относительно пониженном пределе текучести (σ0,2/σв = 0,5+0,6). На этой стадии сплавы обладают высокой вязкостью разрушения, стойкостью к малоцикловой усталости, коррозионному воздействию. На фазовой стадии старения предел текучести приближается к пределу прочности, резко снижается пластичность (относительное удлинение), ухудшаются характеристики вязкости разрушения, коррозионной стойкости. Коагуляционная стадия старения сопровождается некоторым снижением прочностных характеристик, повышением пластичности, вязкости разрушения, стойкости к малоцикловой усталости и коррозионной стойкости.
Кинетика распада пересыщенного твердого раствора связана с его устойчивостью и существенно зависит от системы легирования. Критическая скорость охлаждения при закалке сплава Д16 (система Аl—Сu—Мg) значительно выше, чем при закалке сплава 1915 (система Аl—Zn—Мg), поэтому закалка сплава Д16 осуществляется в воде, а сплава 1915 — на воздухе.
В процессе распада пересыщенных твердых растворов при гомогенизации и горячей обработке давлением алюминиевых сплавов, например с добавками Мn, Сr, Zr при прессовании полуфабрикатов, образуются высокодисперсные частицы промежуточных фаз (Аl6Мn, Аl7Сr, Аl3Zr), которые препятствуют протеканию рекристаллизации. Температура нагрева под закалку может быть ниже температуры рекристаллизации, поэтому сплав сохраняет нерекристаллизованную (полигонизованную) структуру, благодаря чему дополнительно повышается прочность. Это явление структурного упрочнения получило название пресс-эффект.
Наличие нерекристаллизованной структуры с повышенной плотностью дислокаций обычно приводит к значительному усилению эффекта старения, например для прессованных профилей из сплава Д16. Однако следует отметить, что в случае высоколегированных сплавов высокотемпературное старение сопровождается снижением упрочнения в результате выделения некогерентных фаз.
Высокопрочные алюминиевые сплавы системы Аl—Zn—Сu типа В95пч, В96, В96Ц, содержащие добавки Мn, Сr, Zr, отличаются высоким пределом прочности (600—700 МПа) и близким к нему пределом текучести. Химический состав и свойства полуфабрикатов промышленных высокопрочных алюминиевых сплавов приведены в табл. 12.1. Упрочнение этих сплавов обусловлено выделением высокодисперсных мета стабильных М'-, Т'- и S'-фаз.
Общие сведения об алюминиевых сплавах