Рисунок7- Фазовая диаграмма алюминий-цинк
Алюминиевые литейные сплавы, легированные цинком и магнием, термически упрочняются в процессе обычного вылеживания, то есть естественного старенения. При этом максимальная прочность достигается через 20-30 суток после разливки и при выдержке при комнатной температуре. Это процесс упрочнения может быть ускорен искусственным старением.
В принципе для достижения оптимальных свойств эти сплавы не требуют высокой температуры нагрева под закалку и резкого охлаждения как другие термически упрочняемые сплавы, например, сплав алюминий-медь и алюминий-кремний-магний. Однако из-за проблем в этих сплавах с микросегрегацией фазы магний-цинк обычно их подвергают быстрому затвердеванию. Литейные свойства литейных алюминиевых сплавов системы алюминий-цинк-магний весьма посредственные. Поэтому для получения хороших отливок требуется жесткий контроль условий затвердевания. Чтобы предотвратить усадочные дефекты применяют охлаждение с умеренными и высокими температурными градиентами. Чаще для этих сплавов применяют литье в песчаные формы, а при литье в постоянные формы можно столкнуться со значительными трудностями.
Основной недостаток этих сплавов -- низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения -- исправляет легирование медью.
Авиаль
Авиаль -- группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».
Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.
Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.
Рисунок 8- Диаграмма состояния Al-Mg2Si
На свойства авиалей оказывают влияние и другие металлические элементы, обычно присутствующие в сплавах в качестве примесей. При содержании железа в сплаве до 0,3% практически не изменяются механические свойства авиалей, большие же количества железа (0,5-0,7%) вызывают снижение прочности и пластичности из-за образования нерастворимых интерметаллических фаз Al-Si-Fe, Al-Fe-Mn-Si, Al-Cr-Fe-Si и Al-Mn-Fe. Вместе с тем при повышенном содержании железа в сплавах измельчается структура полуфабрикатов и уменьшается их склонность к горячим трещинам при литье. Наличие титана также способствует уменьшению склонности сплавов к горячим трещинам и, кроме того, приводит к повышению прочности к пластичности слитков из-за измельчения их зерна и выравниванию их свойств по сечению. Цинк в тех количествах, в которых допускается его содержание в авиалях, не оказывает влияния на их механические, коррозионные и технологические свойства. Содержание меди в авиалях, когда онa присутствует в качестве примеси, ограничивается 0,1%, чтобы не допустить появления склонности к межкристаллитной коррозии у сплавов. Чрезвычайно малое допустимое содержание примесей в сплаве САВ-1, связано с необходимостью в максимально возможной степени уменьшить его сечение захвата нейтронов, так как этот сплав используется для изготовления элементов атомных реакторов.
Фазовый состав авиалей зависит прежде всего от соотношения концентраций в них основных легирующих элементов - магния и кремния. Общую характеристику авиалей можно дать в следующем виде. Авиали - группа деформируемых алюминиевых сплавов повышенной пластичности, низкой и средней прочности, с хорошими технологическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, низким электросопротивлением, способных подвергаться цветному анодированию и другим видам декоративной поверхностной обработки. Высокая пластичность в горячем состоянии позволяет изготавливать из них тонкостенные полые прессованные полуфабрикаты сложной формы. Авиали можно подвергать также штамповке, вытяжке и другим видам обработки давлением при комнатной температуре со значительными степенями пластической деформации. Авиали обладают хорошей пластичностью в холодном и горячем состоянии, удовлетворительно обрабатываются резанием после закалки и старения.
сплав алюминий цинк марганец
Заключение
В зависимости от того, какие примеси присутствуют в алюминии, наблюдаются изменения его коррозионных, физических, механических и технологических свойств. Большинство примесей отрицательно сказываются на электропроводности алюминия. Наиболее распространенные примеси: железо, кремний. Железо, наряду с электропроводностью, снижает пластичность и коррозионную стойкость, повышает прочностные свойства алюминия. Присутствие железа в сплавах алюминия с кремнием и магнием отрицательно сказывается на свойствах сплава. Только в тех сплавах алюминия, где присутствует никель, железо считается полезной примесью.
Наиболее распространенная примесь в алюминиевых сплавах - кремний. Данный металл, а также медь, магний, цинк, марганец, никель и хром вводят в алюминиевые сплавы как основные компоненты. Соединения CuAl2, Mg2Si, CuMgAl2- эффективно упрочняют алюминиевые сплавы.
Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах. Марганец повышает коррозионную стойкость. Кремний является основным легирующим элементом в ряде литейных алюминиевых сплавов (силуминов), поскольку он участвует в образовании эвтектики.
Ni, Ti, Сг, Fе повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Вместе с тем магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо - его коррозионную стойкость.
Список литературы
1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник, 3-е издание. М.: Машиностроение, 1990, 528 с.
2. Технология металлов:Металлургия/ Б.В. Кнорозов, Л.Ф. Усова, А.В. Третьяков [и др.]; под ред. Б.В. Кнорозова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: 1978. - 903 с.
3.Алюминиевые сплавы. Свойства, обработка, применение: справочник / отв. ред.: Х. Нильсен, В. Хуфнагель, Г. Ганулис; пер. с нем. под ред. М. Е. Дриц. - 13-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1979. - 679 с.:
4. НикитинВ.И.,Жаропрочность, пластичность и коррозия авиаля /. - М.: Металлургия, 1978. - 152 с.
5.Мальцев М. В., Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. 2-е изд. Изд-во Металлургия, 1970, 364 с.