Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Алюминий

лаве
 стали подвергать сомнению. Оно было тем обоснованнее, что  выделение  меди
 из матрицы должно было снижать ее электросопротивление, а  между  тем  при
 естественном старении дюралюмина оно росло, и  это  прямо  указывало,  что
 медь остается в твердом растворе.
 Положение прояснил только рентгеноструктурный анализ.  В  последнее  время
 благодаря мощным электронным микроскопам, позволяющим просматривать тонкие
 металлические пленки насквозь, картина стала наглядной.  Истина  оказалась
 где-то «посредине». Медь не выделяется из твердого раствора и не  остается
 внутри него в прежнем состоянии. В  процессе  старения  она  собирается  в
 дискообразных участках толщиной в 1...3 атомных  слоя  и  диаметром  около
 90 ?, образуя так называемые зоны Гинье – Престона. Они  имеют  искаженную
 кристаллическую структуру твердого раствора; искажается также  прилегающая
 к зоне область самого твердого раствора.
 Число таких образований огромно – оно выражается единицей с 16...18 нулями
 для  1 см  сплава.  Изменения  и  искажения  кристаллической  решетки  при
 образовании зон Гинье –  Престона  (зонное  старение)  и  служат  причиной
 повышения прочности дюралюмина при естественном старении. Эти же изменения
 увеличивают электрическое сопротивление сплава. При повышении  температуры
 старения вместо зон, имеющих  структуру,  близкую  к  структуре  алюминия,
 возникают   мельчайшее   частицы   метастабильных   фаз   с    собственной
 кристаллической решеткой (искусственное, или, точнее,  фазовое  старение).
 Это  дальнейшее  изменение  структуры   приводит   к   резкому   повышению
 сопротивления малым пластическим деформациям.
 Можно без преувеличения  сказать,  что  крылья  самолетов  удерживаются  в
 воздухе зонами или метастабильными частицами, и если в результате  нагрева
 вместо зон и частиц появятся стабильные выделения,  крылья  потеряют  свою
 прочность и просто согнутся.
 В Советском Союзе в 20-х годах инженер-металлург  В.А. Буталов  разработал
 отечественный  вариант  дюралюмина,  названный   кольчугалюминием.   Слово
 «дюралюмин» происходит от названия германского города  Дюрена,  в  котором
 было начато промышленное  производство  этого  сплава.  А  кольчугалюминий
 делали  в  поселке  (ныне  городе)  Кольчугино  Владимирской  области.  Из
 кольчугалюминия был сделан первый советский  металлический  самолет  АНТ-2
 конструкции А.Н. Туполева.
 Подобные сплавы и сейчас  важны  для  техники.  Из  сплава  Д1  делают,  в
 частности, лопасти самолетных  винтов.  Во  время  войны,  когда  летчикам
 нередко приходилось садиться на случайные площадки или, не выпуская шасси,
 на «брюхо», много раз случалось, что лопасти винтов сгибались при ударе  о
 землю. Сгибались, но не ломались! Тут же в полевых условиях их  выпрямляли
 и снова  летали  с  тем  же  винтом...  Другой  сплав  того  же  семейства
 дюралюминов – Д16 используют в авиастроении иначе – из него делают  нижние
 панели крыльев.
 Принципиально новые сплавы появляются тогда, когда открываются новые фазы-
 упрочнители. Их искали, ищут и будут искать исследователи. Фазы – это,  по
 существу, химические соединения-интерметаллиды, образующиеся  в  сплаве  и
 заметно  влияющие  на  его  свойства.  Разные  фазы  по-разному   повышают
 прочность,   коррозионную   стойкость   и   другие   практически    важные
 характеристики сплава. Однако со времени открытия Вильма их найдено совсем
 немного –  меньше  десятка.  Их  образование  возможно  лишь  при  условии
 растворимости соответствующих элементов в алюминии.  Очевидно,  каждая  из
 фаз-упрочнителей заслуживает достаточно обстоятельного рассказа.
 Уже упоминалось, что первым алюминиевым сплавом был его сплав с  кремнием,
 соседом  по  менделеевской  таблице.  Но  свойства   этого   сплава   были
 неудовлетворительны и потому долгое время  считали,  что  добавка  кремния
 алюминию вредна. Но уже в  начале  20-х  годов  нашего  века  было  твердо
 установлено, что сплавы системы Al  –  Mg  –  Si  (фаза  Mg2Si)  обладают,
 подобно дюралюминам, эффектом упрочнения при  старении.  Предел  прочности
 таких сплавов – от 12 до 36 кг/мм2, в зависимости от содержания кремния  и
 магния и от добавок меди и марганца.
 Эти  сплавы  широко  применяют  в  судостроении,  а  также  в  современном
 строительстве. Любопытная деталь: в наши дни в некоторых странах  (в  США,
 например) на строительство расходуется больше алюминия, чем  на  все  виды
 транспорта,  вместе  взятые:  самолеты,  суда,   железнодорожные   вагоны,
 автомобили. В нашей  стране  алюминиевые  сплавы  широко  применялись  при
 строительстве  Дворца  пионеров  на  Ленинских  горах  и  здания  Комитета
 стандартом СССР на Ленинском проспекте в Москве, Дворца спорта в Киеве,  а
 также многих других современных здании. Тысячи сборных алюминиевых домиков
 успешно «работают» в Заполярье и в горных районах, там, где нет поблизости
 местных  стройматериалов  или  строительство  сопряжено  с   колоссальными
 трудностями. В такие места  алюминиевые  (в  основном)  дома  доставляются
 алюминиевыми же (в основном) самолетами и вертолетами.
 Кстати, о вертолетах. Лопасти их винтов во всем  мире  делают  из  сплавов
 системы Al – Mg –  Si,  потому  что  эти  сплавы  обладают  очень  высокой
 коррозионной стойкостью  и  хорошо  противостоят  вибрационным  нагрузкам.
 Именно это свойство первостепенно важно для вертолетчиков и их пассажиров.
 Малейшие коррозионные дефекты могут резко  ускорить  развитие  усталостных
 трещин.  Для  спокойствия  пассажиров  отметим,  что  в   действительности
 усталостные трещины развиваются достаточно медленно, и на всех  вертолетах
 установлены приборы, подающие летчику сигнал  о  появлении  первой  мелкой
 трещинки. И тогда лопасти  меняют,  несмотря  на  то,  что  они  могли  бы
 работать еще сотни часов.
 Эффект старения присущ и сплавам системы Al – Zn – Mg. Эта  система  сразу
 же проявила себя дважды рекордсменом: рекордсменом по прочности – еще в 20-
 х годах получены алюминий-цинк-магниевые сплавы прочностью  55...60 кг/мм2
 – и «рекордсменом наоборот» по химической стойкости – листы  и  рулоны  из
 таких тройных сплавов растрескивались, а то  и  рассыпались  под  влиянием
 атмосферной коррозии еще в процессе вылеживания, прямо на заводском дворе.
 Десятки  лет  исследователи  разных  стран  искали  возможность   повысить
 коррозионную стойкость подобных сплавов. В конце концов, уже в 50-х  годах
 появились высокопрочные алюминиевые сплавы с цинком и магнием,  обладающие
 удовлетворительной коррозионной  стойкостью.  Среди  них  –  отечественные
 сплавы В95 и В96. В этих сплавах, помимо трех основных  компонентов,  есть
 также медь, хром, марганец,  цирконий.  При  такой  комбинации  химических
 элементов существенно меняется  характер  распада  пересыщенного  твердого
 раствора, отчего и повышается коррозионная стойкость сплава.
 Однако когда авиаконструктор О.К. Антонов приступил к созданию гигантского
 самолета «Антей» и для  силового  каркаса  «Антея»  потребовались  большие
 поковки и штамповки, равнопрочные во всех направлениях, сплавы В95  и  В96
 не подошли. В сплаве для «Антея» малые добавки марганца, циркония и  хрома
 пришлось заменить железом. Так появился известный сплав В93.
 В последнее десятилетие возникли  новые  требования.  Для  так  называемых
 широкофюзеляжных самолетов ближайшего будущего, рассчитанных на  300...500
 пассажиров и на 30...50 тыс. летных часов эксплуатации, повышаются главные
 критерии  –  надежность  и  долговечность.  Широкофюзеляжные  самолеты   и
 аэробусы на 70...80% будут состоять из  алюминиевых  сплавов,  от  которых
 требуется  и  очень  высокая  прочность  и  очень   высокая   коррозионная
 стойкость. Почему прочность – понятно, почему  химическая  стойкость  –  в
 меньшей мере, хотя  приведенный  выше  пример  с  вертолетными  лопастями,
 очевидно, достаточно нагляден...
 Возникла концепция  безопасно-повреждаемых  конструкций,  которая  гласит:
 если в конструкции и появилась трещина, она должна  развиваться  медленно,
 и, даже достигнув значительных размеров, будучи легко обнаруживаемой, она,
 эта трещина, ни в коем случае не должна вызывать разрушения конструкции  в
 целом.  Это  значит,  что  высокопрочные  алюминиевые  сплавы  для   таких
 самолетов должны обладать высокой вязкостью разрушения, высокой остаточной
 прочностью  при  наличии  трещины,  а  это  возможно  лишь   при   высокой
 коррозионной стойкости.
 Все эти свойства прекрасно сочетаются  в  алюминиевых  сплавах  повышенной
 чистоты: примесей железа – десятые  доли  процента,  кремния  –  сотые,  а
 натрия,  микродобавки  которого  значительно  улучшают  свойства   сплавов
 алюминия с кремнием, здесь должно быть не больше нескольких десятитысячных
 долей процента. А основа таких сплавов – система  Аl  –  Zn  –  Mg  –  Сu.
 Старение этих сплавов ведут таким образом, чтобы упрочняющие частицы стали
 несколько больше обычного  (коагуляционное  старение).  Правда,  при  этом
 немного теряется прочность, и некоторые  детали  приходится  делать  более
 толстостенными, но это пока  неизбежная  плата  за  ресурс  и  надежность.
 Ирония судьбы: алюминиевые сплавы с  цинком  и  магнием,  бывшие  когда-то
 самыми коррозионно-нестойкими,  наука  превратила  в  своего  рода  эталон
 коррозионной стойкости. Причины этого чудесного превращения – добавка меди
 и рациональные режимы старения.
 Еще один пример совершенствования давно известных систем и сплавов. Если в
 классическом дюралюмине резко ограничить содержание магния (до сотых долей
 процента), но сохранить марганец и повысить концентрацию  меди,  то  сплав
 приобретает способность  
12345След.
скачать работу

Алюминий

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ