Влияние на алюминиевые сплавы легирующих элементов используемых в авиации
Легирующие элементы, вводимые в алюминий, существенно улучшают его механические свойства. Это позволяет широко применять алюминиевые сплавы в авиационных конструкциях.
Основные легирующие элементы, которые вводятся в алюминиевые сплавы, медь, магний, цинк, марганец, хром, титан, кремний, никель, железо. Некоторые сплавы легируются литием, кадмием, цирконием. Большинство этих элементов образует с алюминием ограниченные твердые растворы и металлические соединения, что позволяет упрочнять их при помощи термической обработки.
Медь с алюминием образуют ограниченные твердые растворы и химическое соединение CuAl2, обладающее высокой твердостью (HВ = 5000 Н/мм2) и хрупкостью. В сложных алюминиевых сплавах медь входит в состав тройных соединений.
В авиационной технике применяют сплавы, содержащие 2,0—5,5% меди. Сплавы с большим содержанием меди (33—50%) очень хрупки и используются только в качестве лигатур.
Алюминиевые сплавы с медью обладают склонностью к межкристаллитной коррозии. Магний увеличивает прочность (рис. 2.1) алюминиевых сплавов. В деформируемые алюминиевые сплавы вводится до 7% магния, в литейные —до 13%.
Увеличение прочности алюминиевых сплавов при введении магния связано с образованием как твердых растворов, так и упрочняющихся фаз. Наличие в алюминиевых сплавах, кроме меди, еще и магния приводит к тому, что коррозионное разрушение алюминиевых сплавов не идет по границам зерен.
Кремний в алюминиевые сплавы вводится как для повышения прочности, так и для улучшения литейных свойств. Кремний растворяется в алюминии в количестве до 1,65 %. При большем содержании кремния образуется хрупкая, мало прочная эвтектика.
В алюминиевых сплавах, которые обрабатываются давлением, содержание кремния не должно превышать 1,2%. В литейных алюминиевых сплавах с кремнием — силуминах — кремния содержится от 4 до 13%.
Кремний —неизбежная примесь алюминиевых сплавов, куда он попадает из сырья. В высокопрочных алюминиевых сплавах содержание кремния ограничивается 0,5—0,2%.
Марганец вводится в алюминиевые сплавы от 0,2 до 1,6% и образует с алюминием ограниченные твердые растворы и химическое соединение MnAl6 Марганец применяется преимущественно для улучшения коррозионной стойкости алюминиевых сплавов.
Цинк является важным легирующим элементом, вводится в высокопрочные алюминиевые сплавы до 8%. растворяется в алюминии, а с другими элементами сплава образует сложное химическое соединение, упрочняет алюминиевые сплавы после их закалки и старения, но уменьшает их коррозионную стойкость.
Титан, хром к никель. В алюминиевые сплавы титан вводят для получения более мелкозернистой структуры, хром для ограничения роста зерен при нагреве и никель в количестве 3,5% для обеспечения большой стабильности и улучшения теплопроводности сплавов
Железо для большинства алюминиевых сплавов является вредной примесью, ухудшает их коррозионную стойкость, но для повышения жаропрочности в некоторые сплавы вводят до 1.5—2,0% железа.
Бериллий при содержании его в количестве 0,5% образует с алюминием эвтектику.
Похожие материалы: