Алюминий-литиевые сплавы
, расслаивающая и межкристаллитная коррозия.
На уровень указанных свойств большое влияние оказывает ряд факторов. К
наиболее важным факторам относятся:
. характер зеренной структуры: степень рекристаллизации, анизотропии
формы зерна, наличие и плотность выделений на границах зерен и
субзерен, наличие приграничных зон, свободных от выделений;
. холодная деформация растяжения между закалкой и старением
полуфабрикатов;
. режим искусственного старения.
Влияние зеренной структуры на свойства сплавов. Полуфабрикаты с
преимущественно рекристаллизованной структурой обладают более высокими
характеристиками вязкости разрушения и трещиностойкости при несколько
пониженных прочностных свойствах по сравнению с нерекристаллизованной
структурой.
Наилучшие результаты обычно получают на полуфабрикатах с мелким, близким
к равновесной форме, зерном. Однако повышение вязкости разрушения не всегда
связано с наименьшим размером зерна. Положительный эффект наблюдается также
на полуфабрикатах, в которых в процессе перестраивания выделяются частицы
вторичных фаз – Т2, S. Полуфабрикаты с рекристаллизованной структурой
характеризуются повышенным сопротивлением расслаивающей коррозии.
Если в листах алюминий-литиевых сплавов зерна имеют размеры <15 мкм, то
они обладают эффектом сверхпластичности и используются для изготовления
деталей сложного рельефа. Хорошие показатели сверхпластичности получают на
листах из сплава 2090 и 1450 с нерекристаллизованной структурой. В процессе
сверхпластической формовки этих листов протекает динамическая
рекристаллизация и обеспечивается высокая пластичность.
Влияние холодной деформации между закалкой и старением. Значительный
эффект в повышении прочностных свойств, характеристик вязкости разрушения и
трещиностойкости, сопротивления коррозии наблюдается на сплавах систем Al-
Cu-Li и Al-Li-Mg-Cu при использовании регламентированной холодной
деформации растяжением закаленных полуфабрикатов перед искусственным
старением. В результате такой обработки увеличиваются плотность и
дисперсность гетерогенно зарождающихся выделений упрочняющих фаз,
уменьшаются ширина приграничных зон, свободных от выделений, размер и
количество частиц стабильных фаз на границах.
Режимы термомеханической обработки, включающие строго регламентированную
деформацию растяжением на 3-6 % перед искусственным старением, являются
основными при производстве листов, плит, прессованных полуфабрикатов из
алюминий-литиевых сплавов. Листы, плиты и профили из сплава 2090 в
состоянии Т8Е41 подвергаются деформации на 6 % перед старением, а
полуфабрикаты из сплавов 8090, 2091, 8091 – на 3 %. Вследствие такой
обработки повышается сопротивление коррозионному растрескиванию и
расслаивающей коррозии.
Влияние режимов старения. Алюминий-литиевые сплавы могут быть состарены до
трех состояний: недостаренное (мягкий режим), до максимальной прочности
(«пик» старения) и перестаренное. Для того, чтобы обеспечить нужное
сочетание прочности, пластичности, вязкости и коррозионной стойкости,
разрабатывались оптимальные режимы старения. Установлено, что для
большинства сплавов высокая пластичность и вязкость разрушения в сочетании
со средним уровнем прочностных свойств достигаются после
низкотемпературного старения в мягком режиме – недостаренное состояние.
Однако лучшая коррозионная стойкость обеспечивается в результате
перестаривания или старения на максимальную прочность. Наилучший комплекс
свойств (механические свойства при растяжении – вязкость разрушения)
получен при сочетании высокой деформации (2-8%) после закалки с
низкотемпературным старением.
И, наконец, рассмотрим свойства промышленных полуфабрикатов из сплавов
Al-Li. Из промышленных сплавов изготавливают различные полуфабрикаты –
листы, плиты, штамповки и разнообразной формы прессованные изделия, которые
могут применяться в зависимости от требуемого комплекса и уровня свойств в
нескольких состояниях.
В системе обозначений состояний термически упрочняемых сплавов, принятой
за рубежом, указываются различные виды термической обработки и используемые
сочетания и последовательности холодной деформации и старения. Некоторые
из них приведены ниже (буква Т обозначает термическую обработку для
получения стабильных состояний):
Т1 – охлаждение от температур горячей деформации с последующим
естественным старением для получения более стабильного состояния.
Т2 - охлаждение от температур горячей деформации, нагартовка и
последующее естественное старение для получения более стабильного
состояния.
Т3 – закалка, холодная деформация и последующее естественное старение.
После закалки полуфабрикаты подвергают холодной деформации для повышения
прочности, при этом влияние холодной деформации при прогладке или растяжке
оговариваются в технической документации.
Т4 – закаленное и естественно состаренное состояние.
Т5 – охлаждение от температур горячей деформации и последующее
искусственное старение.
Т6 – закалка и искусственное старение. Полуфабрикаты не подвергают
холодной деформации после закалки. Влияние холодной деформации при
прогладке или правке не оговариваются в технической документации.
Т7 – закалка и перестаривание. Перестаривание обеспечивает получение
свойств за максимумом прочности на кривой старения при некоторых специально
контролируемых характеристиках с целью достижения стабильности размеров,
более низкого уровня остаточных напряжений или повышения коррозионной
стойкости.
Т8 – закалка, холодная деформация и последующее искусственное старение.
Применимы для полуфабрикатов, подвергаемых холодной деформации для
повышения прочности, а также для которых влияние холодной деформации при
прогладке или растяжке оговариваются в технической документации. Степень
холодной деформации обозначается цифрой 8.
Т9 – закалка, искусственное старение и последующая холодная деформация.
Т10 – охлаждение от температур горячей деформации, холодная деформация и
последующее искусственное старение.
Закалка или обработка на твердый раствор состоит в нагреве литых или
деформированных полуфабрикатов до соответствующей температуры, выдержке при
этой температуре, продолжительность которой достаточна для перехода
составляющих в твердый раствор, и быстром охлаждении для фиксации твердого
раствора. Например, у некоторых сплавов серии 6000 необходимые механические
свойства достигаются либо при охлаждении с печью от температуры нагрева под
закалку, либо при охлаждении от температур горячей деформации со скоростью,
достаточной для того, чтобы избежать распада твердого раствора, что
аналогично операции закалки. В таких случаях для дифференциации
соответствующих состояний используют обозначения Т3, Т4, Т6, Т7, Т8 и Т9.
Кроме термической обработки, в этой системе обозначений существуют еще
обозначения таких состояний: F - без какой- либо дополнительной обработки
после изготовления; О – отожженное состояние; W – закаленное состояние,
нестабильное. Эти состояния менее стабильны, чем состояния, получаемые при
термической обработке.
Для деформированных полуфабрикатов, в которых остаточные термические
напряжения уменьшают посредством холодной деформации, используют следующие
обозначения:
ТХ51 – уменьшение остаточных напряжений после закалки посредством
растяжки с определенной остаточной деформацией (0,5-3,0%) в зависимости от
вида полуфабриката. Обработка с таким обозначением применяется главным
образом для плит, катаных и холоднодеформированных полос и прутков, не
подвергаемых дополнительной правке после растяжения. Применительно к
прессованным пруткам, полосам, профилям и трубам используют обозначение:
ТХ510 – без дополнительной правки после растяжки; ТХ511 – с незначительной
правкой после растяжки для обозначения стандартных требований по допускам.
ТХ52 – уменьшение остаточных напряжений сжатием. Применяется для
полуфабрикатов, в которых уменьшение остаточных напряжений после закалки
производится посредством правки сжатием с остаточной деформацией 1-3%.
ТХ54 – уменьшение остаточных напряжений растяжением и сжатием.
Применяется для штамповок, остаточные напряжения в которых уменьшают путем
холодной калибровки в окончательном штампе.
Вместо буквы «Х» в обозначениях вида обработки полуфабрикатов,
вызывающей снижение остаточных напряжений, в зависимости от состояния
указываются соответствующие цифры 3, 6, 7 или 8 (например, вместо ТХ52
будет Т652 или Т852).
Те же самые цифры могут использоваться в сочетании с символом состояния
W для обозначения нестабильного закаленного состояния полуфабрикатов, для
которых необходима правка для уменьшения остаточных напряжений.
Для деформированных полуфабрикатов, термообработанных из состояния О и F
без правки после закалки, используются такие обозначения: Т42 – закалка из
состояний О или F и последующее естественное старение до получения
устойчивого состояния; Т62 - закалка из состояний О или F и последующее
искусственное старение.
Изменяя режимы термической и термомеханической обработки алюминий-
литиевых сплавов, можно получать различный комплекс свойств.
Алюминий-литиевые сплавы наиболее эффективно применяются в летательн
| |  скачать работу |
Алюминий-литиевые сплавы |
