Жаропрочный алюминиевый сплав — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Жаропрочные алюминиевые сплавы широко применяются в различных отраслях промышленности, в том числе в авиационной и ракетной технике. [1]
| Диаграмма состояния алюминий-кремний ( начальная область. пунктирными линиями показаны превращения для модифицированного спла. [2] |
Жаропрочные алюминиевые сплавы обладают способностью сохранять механические свойства при повышенных температурах, жаростойкостью против окисляющего воздействия горячих газов и малым коэффициентом термического расширения. [3]
Жаропрочные алюминиевые сплавы обладают спо-собностью сохранять механические свойства при по-вышенных температурах, жаростойкостью против окисляющего воздействия горячих газов и имеют небольшой коэффициент термического расширения.
[4]
| Часть диаграммы состояния сплавов системы алюминий — медь. ж. с. — жидкий сплав. э — эвтектика. [5] |
Жаропрочные алюминиевые сплавы АК4 — 1 ( 1 9 — 2 5 % Си; 1 4 — 1 8 % Mg; I-1 5 % Fe; 1 — 1 5 % Ni) и ВД17 ( 2 6 — 3 2 % Си; 2 0 — 2 4 % Mg; 0 45 — 0 70 % Мп) используют для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах. [6]
Жаропрочные алюминиевые сплавы широко применяются в различных отраслях промышленности, в том числе в авиационной и ракетной технике. [7]
Жаропрочные алюминиевые сплавы типа АК4 — 1 используют для деталей, работающих при температурах до 300 С. [8]
К жаропрочным алюминиевым сплавам относятся и дуралюмины Д20, Д21, легированные дополнительно титаном, и сплав АК 4 — 1, легированный железом и никелем. Эти сплавы способны работать при температуре 300 С, они хорошо деформируются в горячем состоянии, удовлетворительно свариваются, хорошо обрабатываются резаньем.
В жаропрочных алюминиевых сплавах железо в сочетании с никелем оказывает положительное влияние. В большинстве же случаев железо относится к вредным примесям в алюминии. Кремний на механические и физико-химические свойства алюминия влияет так же, как и железо. [10]
| Кокильный станок для литья Поршень.| Кокиль для отливки Поршень. [11] |
В 1965 — 1975 гг. разработаны новые жаропрочные алюминиевые сплавы АЛ30 и АК21М2Н2 5 с лучшими литейными свойствами и повышенной жаропрочностью. Из сплава АЛЗО отливают поршни автомобильных четырехтактных двигателей М-412. [12]
Зависимость прочности границ и тела зерен в металлических жаропрочных сплавах от температуры. о по Джеффрису. б по М. Г. Лозинскому. / — прочность тела зерна, 2 — — прочность границ зерен. / — область транскристаллического разрушения. / / — область межкристаллического разрушения. Экв — — температура, при которой прочность зерен равна ( эквивалентна прочности границ.
[13] |
Магниевые сплавы по удельной прочности и жаропрочности превосходят наилучшие жаропрочные алюминиевые сплавы. [14]
Анализ взаимодействия процессов накопления циклических и статических повреждений, проведенный для жаропрочного алюминиевого сплава АК4 — 1 — Т1 в условиях мягкого и жесткого циклических нагружении с различной асимметрией и формой цикла, позволил также перейти к построению подобных схем, характеризующих предельные состояния сплава по условию малоциклового нагружения в связи с кинетикой накопления повреждений при различных уровнях температур, нагрузок и частот деформирования. [15]
Страницы: 1 2 3
Жаропрочные алюминиевые сплавы Д20, Д21, 1201 на основе системы Аl—Сu—Мn
Свойства сплавов
Сплавы Д20, Д21(1210), 1201 упрочняются закалкой и искусственным старением и практически не упрочняются при естественном старении.
Низкотемпературное старение сплава Д20 (t = 165°С—175°С) применяют для получения высоких механических свойств полуфабрикатов при комнатной температуре, а для обеспечения высокой жаропрочности применяют старение при повышенных температурах (200—220°С). Для предотвращения поводок и коробления закалку тонкостенных сложных по конфигурации деталей рекомендуется проводить в кипящей воде. Отжиг производят при температуре 350—370°С, охлаждение — на воздухе.
Сплавы Д20 и Д21 характеризуются высокими технологическими свойствами при обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке и прессовании).
Сплавы отличаются низкой коррозионной стойкостью. Стойкость плакированных листов из сплава Д20 ниже, чем листов из сплава Д16. Изделия следует анодировать и защищать лакокрасочными покрытиями.
| Сплав | Температура нагрева под закалку, °С | Старение | |
| Температура, °С | Время, ч | ||
| Д20 | 530—540 | 165—175 | 16—10 |
| 200—220 | 12 — 8 | ||
| Д21 | 520—530 | 170—180 | 17-15 |
Сплав Д20 удовлетворительно сваривается точечной, роликовой и аргонодуговой сваркой с присадкой проволоки из сплава Д20.
Обрабатываемость резанием сплавов удовлетворительная.
Сплавы систем Al–Cu–Мn характеризуются хорошей способностью к сварке плавлением. Титан, цирконий и ванадий мало изменяют свойства сплавов при комнатной температуре, но измельчают зерно, повышают температуру рекристаллизации и жаропрочность, повышают пластичность сварного шва. Примеси железа и кремния при содержаниях более 0,3% ухудшают свойства сплавов. Магний в пределах 0,25—0,35% повышает прочностные характеристики сплава при комнатной температуре и его жаропрочность, однако резко ухудшает свариваемость. В свариваемых сплавах допустимая концентрация магния не превышает сотых долей процента.
Применение сплавов
Сплавы применяют для изготовления изделий, длительно работающих при повышенных температурах, например деталей двигателей, а также для силовых элементов различных конструкций. Сплав Д20 применяют также для изготовления сварных изделий, емкостей, баллонов и других, работающих при комнатной температуре или кратковременно при повышенных температурах.
Сплав 1201 применяют в криогенной технике, при изготовлении баков ракеты «Энергия»
Сплав Д20 сваривается, и по длительной прочности при 250—350° превосходит сплавы Д16 и ВД17, однако он менее прочен при 20°. Из него изготовляют диски и лопатки компрессоров, а также сварные детали и емкости. Сплав Д21 используется в условиях нагрева до температуры 150°; он имеет по сравнению со сплавом ВД17 более высокий предел текучести при комнатной температуре. Сравнительные преимущества отдельных сплавов видны из рис.( Б.К.Вульф, К.П.Ромадин «АВИАЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ», «МАШИНОСТРОЕНИЕ», Москва‑1967), где показано изменение их свойств при различных температурах после выдержки в течение 100 час.
| Полуфабрикат | Состояние | σв | σ0,2 | δ, % |
| кгс/мм2 | ||||
| Листы плакированные всех толщин | Отожженные | ≤24 | — | 15 |
| Закаленные и естественно состаренные | 28 | — | 12 | |
| Закаленные и искусственно состаренные | 38 | 28 | ||
| Профили прессованные всех размеров | Закаленные и естественно состаренные | 28 | — | 12 |
| Закаленные и искусственно состаренные | 35 | 24 | 8 | |
| Прутки прессованные | Закаленные и искусственно состаренные | 36 | 24 | 8 |
| Сплав | Вид изделия | Вдоль волокна | Поперек волокна | НВ | |||||
| σв | σ0,2 | δ, % | по ширине | по толщине | |||||
| кгс/мм2 | σв кгс/мм2 | δ, % | σ0,2 кгс/мм2 | δ, % | |||||
| не менее | |||||||||
| Д20 | Штамповки и поковки | 38 | 26 | 10 | 37 | 4 | 36 | 4 | 100 |
| Д21 | Штамповки | 40 | 27 | 7 | 38 | 4 | 38 | 4 | |
| Поковки | 40 | 26 | 6 | 38 | 3 | 38 | 3 | ||
AMT Advanced Materials Technology GmbH
Используются обычные жаропрочные алюминиевые сплавы, такие как A4032 или A2618.
для высокопроизводительных поршней, авиакосмических планеров и других компонентов. Выше 300°С эти сплавы значительно теряют прочность. Чтобы преодолеть ограничение, новые алюминиевые сплавы, изготовленные методом порошковой обработки
были разработаны. Некоторые из этих передовых высокотемпературных алюминиевых сплавов могут заменить титан или даже сталь.
Эти сплавы демонстрируют исключительную термическую стабильность даже после сотен часов при рабочей температуре и превосходят обычные жаропрочные алюминиевые сплавы, такие как A4032 и A2618, существенно.
Большинство из них Новые высокотемпературные алюминиевые сплавы требуют новых способов обработки, таких как усовершенствованная обработка порошка. Кроме того, такие процессы, как литье под давлением, используются для производства армированных частиц. Металломатрица-композиты.
Цель
Эти новые процессы заключаются в получении более тонкой микроструктуры и более высокой прочности. Процессы быстрого затвердевания обеспечивают более высокую растворимость легирующих элементов из-за более высокого охлаждения.
оценивать.
Алюминий Al-MS89это высокая температура Алюминиевый сплав, изготовленный с помощью усовершенствованного порошкового процесса. Сплав демонстрирует экстремальную температурную стабильность. Даже после тысяч часов при высокой температуре свойства остаются довольно стабильными. В В отличие от многих сплавов на основе алюминия и кремния, Al-MS89 также демонстрирует хорошую пластичность. Al-MS89 доступен до D = 100 мм. Его можно использовать для передовых автомобильных, Aeropsace, полупроводниковых и других промышленное применение.
Алюминий Al-SF25 является
Алюминий-кремний-сплав, изготовленный методом распыления. Он демонстрирует хорошее сочетание таких свойств, как жаропрочность, высокая жесткость и низкий КТР. Al-SF25 демонстрирует отличные механические характеристики
по сравнению с другими алюминиево-кремниевыми сплавами. Как и большинство алюминиево-кремниевых сплавов, Al-SF25 демонстрирует сравнительно низкую пластичность. Это необходимо учитывать при проектировании деталей.
Алюминий Al-MS31 порошковый маршрут изготавливается из жаропрочного сплава с высокой прочностью до 350°С. Этот сплав демонстрирует превосходную температурную стабильность после длительного термического воздействия. Обладает отличными механическими свойствами в в дополнение к высокому модулю упругости и очень низкому тепловому расширению. Такое сочетание свойств можно найти только в труднообрабатываемых композитах алюминий-металл-матрица. Этот сплав является отличным выбор по сравнению с алюминиево-матричными композитами со всеми их недостатками, связанными с обработкой и механической обработкой.
Обычно доступны в диам. до 120мм. Больший диаметр до 400 мм или блоки могут быть изготовлены с помощью горячее прессование с незначительным снижением прочности на разрыв.
Алюминий Al-MS95 порошковый
Изготовлен из жаропрочного сплава с исключительной прочностью до 300°C. Обладая прочностью при комнатной температуре до 650 МПа, включая хорошую пластичность, он может использоваться для широкого спектра применений.
Термическая стабильность достаточно хорошая до 350°C даже после 1000 часов термического воздействия.
Обычно доступны диаметром до 120 мм. Блоки большего диаметра можно изготавливать горячим прессованием с некоторым снижением предела прочности.
DSC-Al, D=95мм, h=30-200мм (DSC-Materials Inc.)
DSC-алюминий
Металл-Матрица-Композит. Керамическая заготовка из наноразмерных (200-400 нм) частиц оксида алюминия пропитывается либо чистым алюминием, либо алюминиевым сплавом. Из-за наноразмерных частиц
происходит дисперсионное усиление. Это приводит к значительному увеличению прочности. Дисперсно-упрочненные материалы, такие как DSC-алюминий, демонстрируют превосходную термостойкость и стабильность. Керамика
частицы значительно увеличивают модуль упругости и, следовательно, жесткость. Коэффициент термического расширения (КТР) ниже, чем у обычных алюминиевых сплавов. DSC-Al — предпочтительный материал
для компонентов, требующих высокой термостойкости и/или жесткости.
Новый алюминиевый сплав позволяет использовать термостойкую проволоку для воздуха и рельсов
Материалы
Просмотр 2 изображений
Российские ученые, экспериментируя с передовыми алюминиевыми сплавами, разработали новую жаростойкую форму материала, способную выдерживать гораздо более высокие температуры. Исследователи считают, что тонкой проволоки он найдет применение в качестве замены более тяжелых медных материалов в самолетах и железнодорожном транспорте, выступая в качестве более дешевой и легкой альтернативы.
Исследование проводилось учеными-материаловедами из Российского национального университета науки и технологии, которые изучали альтернативные рецепты алюминиевых сплавов, которые могли бы улучшить их характеристики.
Это включало инновационные методы отжига и электромагнитное литье, что позволило им включить в материал наночастицы, содержащие медь, марганец и цирконий.
Национальный университет науки и технологий
Первоначально этот материал был отлит в виде металлической заготовки диаметром около 10 мм, которая затем была превращена в тонкую проволоку. В ходе испытаний эта проволока показала себя термически стабильной при температурах до 400 °C (752 °F), что является заметным улучшением по сравнению с существующими алюминиевыми сплавами, которые обычно сохраняют работоспособность только при температурах от 250 до 300 °C (от 482 до 572 °F). °F).
«Нам удалось изготовить из этого сплава высокопрочную жаростойкую проволоку, — говорит автор исследования Торгом Акопян. — Сейчас мы определяем ее физико-механические свойства, и первые результаты уже очень впечатляют.