Сплавы на основе системы алюминий - медь, Сплавы системы алюминий - кремний - медь - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Для анализа структурообразования в литейных сплавах Al - Cu используется участок диаграммы состояния от Al до первого химического соединения (CuAl2) (рисунок 10).Отметим ряд особенности диаграммы состояния:
- 1. Значительная предельная растворимость в твердом состоянии (CP = 5.65% Cu) и ее быстрое уменьшение с понижением температуры определяют возможность упрочняющей термической обработки сплавов (закалка + старение). Упрочняющей фазой являются дисперсные вторичные выделения CuAl2. Часть меди сохраняется в твердом растворе и дополнительно упрочняет сплав по растворному типу. Повышенная прочность и жаропрочность - основные достоинства сплавов Al - Cu. 2. Эвтектическая точка сдвинута к интерметаллиду (CЭ = 33%), поэтому эвтектика более чем на половину (по объему) состоит из хрупкого и твердого соединения CuAl2. В результате сплавы эвтектического состава (с наилучшими литейными свойствами) совершенно не пригодны к использованию из-за высокой хрупкости. Кроме того, значительное содержание меди приводит к заметному увеличению плотности: от 2.7 для чистого Al до 3.3 г/см3 Для сплава с 10% Cu. Указанные обстоятельства ограничивают концентрацию добавок меди в литейных сплавах с нижней стороны 1.0 - 1.5% (для обеспечения достаточного растворного упрочнения), с верхней стороны 6 - 8% (во избежание излишней хрупкости из-за образования CuAl2). 3. Невысокая температура плавления эвтектики (tЭ = 548 °С) в сочетании с большим значением СР Приводит к образованию в промышленных сплавах широкого интервала кристаллизации (? tКр ? 100 ?C).
Такие сплавы отличаются пониженной жидкотекучестью, склонностью к пористости и образованию горячих трещин, в них сильно развита ликвация; неравновесная эвтектика проявляется уже при 1.5 - 2.5% Cu. Таким образом, на примере сплавов Al - Cu мы встречаемся с характерной ситуацией, когда для получения требуемого комплекса механических свойств приходится пожертвовать литейными технологическими свойствами.
Рис. 10 Часть диаграммы состояния Al - Cu
Сплав (АЛ7) (Cu 4.5%) упрочняется по растворному типу, а также за счет дисперсных выделений фазы CuAl2. Кроме того, примеси железа и кремния образуют нерастворимые железосодержащие фазы, выделяющиеся в виде ободков по границам дендритных ячеек. Термическая обработка заключается в закалке от 515°С в горячей воде и искусственном старении при 150°С в течение 2 - 4 часов. Сплав АЛ7 имеет повышенную усадку (1.4%), склонен к образованию горячих трещин и поэтому не рекомендуется для литья в кокиль. Он применяется для литья средне нагруженных деталей, небольших по размеру.
Сплав АЛ19 (АМ5) (Cu 4.9%; Mn 0.8%; Ti 0.2%). Марганец и титан образуют сложные интерметаллидные фазы: Ti (Al12Mn2Cu) и TiAl3 (примеси железа жестко ограничены). Эти фазы совместно с CuAl2 формируют твердый каркас по границам дендритных ячеек и придают сплаву повышенную жаропрочность. Термическая обработка отличается более высокими температурами (закалка от 545°С, старение при 175°С).
Сравнительно высокое содержание меди в сплаве (до 5.5%) приводит к образованию в литом состоянии неравновесной тройной эвтектики. В связи с этим нагрев при закалке проводят ступенчато - с выдержкой при 530°С для рассасывания неравновесной эвтектики. Это типичный прием при термической обработке ряда литейных сплавов, склонных к сильной дендритной ликвации.
Ниже приведены значения длительной (100ч.) прочности некоторых Al литейных сплавов при температуре 300°С (таблица 3):
Таблица 3.
Сплав |
АЛ8 |
АЛ2(АК12) |
АЛ4(АК9ч) |
АЛ7 |
АЛ5(АК5м) |
Д 100, Мпа |
15 |
25 |
30 |
30 |
65 |
По этим показателям сплавы системы Al - Cu значительно превосходят сплавы системы Al - Si.
Все сплавы Al - Cu имеют пониженную по сравнению с другими алюминиевыми сплавами коррозионную стойкость и нуждаются в тщательной защите от коррозии путем нанесения лакокрасочных покрытий.
Сплавы системы алюминий - кремний - медь
Эта система не имеет тройных соединений, а фазы, CuAl2 и Si образуют тройную эвтектику состава 63.50% Al, 31.5% Cu, 5% Si с температурой плавления 525 С, что очень часто встречается в промышленных сплавах (АЛ6, АЛ12). Сплавы типа силумин независимо от количества потребляемого кремния сохраняют в - твердом растворе достаточно много меди (от 4.75 до 5.5%), в то время как содержание кремния в тройном - твердом растворе колеблется от 0.1% до 1.5%. Наиболее типичными представителями тройных сплавов системы Al - Si - Cu является сплав АЛ6, который широко используется для изготовления приборов и агрегатов. АЛ6 обладает лучшими механическими свойствами, но худшими литейными, чем нормальный силумин. Применяется в литом состоянии без термической обработки.
Похожие статьи
-
Сплавы на основе системы алюминий - кремний Сплавы Al - Si являются наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами. Это связано с хорошим...
-
Введение - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Развитие современной науки и техники показало, что важной составляющей технологического производства являются качественные показатели получаемой...
-
Методика приготовления опытных сплавов Для приготовления опытных сплавов использовалась электрическая печь сопротивления шахтного типа мощностью 10 КВт с...
-
Первый путь снижения горячеломкости - выбор оптимального состава по основным компонентам при разработке новых и улучшении существующих сплавов. Выбирая...
-
Четвертый путь снижения горячеломкости - введение в сплав малых технологических добавок. Под технологическими добавками понимают такие малые добавки,...
-
Для анализа кристаллизационного процесса был выполнен ДТА сплавов системы Al - Si с содержанием Si: 0.25, 0.5, 1.0, 3.0 и 5.0 %. Основные параметры...
-
Исследование зависимости горячеломкости от состава в количественной форме впервые было выполнено Вэрэ на примере системы Al - Si. По его данным, при...
-
Громадный производственный опыт и проводившихся во многих странах лабораторные исследования влияния химического состава и других факторов на склонность...
-
Стандартная кольцевая проба на горячеломкость (рисунок 6) представляет собой отливку в виде плоских колец, заполняемых от одного литника (1). Кольцо (2)...
-
Для подтверждения данных, полученных методом исследования опытных сплавов по кольцевой пробе, был использован метод дифференциального термического...
-
Для оценки горячеломкости сплавов не разработано общепризнанных проб. Иногда "новые" пробы полностью или почти полностью повторяют те, которые были...
-
Имеющийся производственный опыт не позволяет сделать строгих выводов о влиянии газосодержания расплава на горячеломкость, так как в цеховых условиях при...
-
Второй способ снижения горячеломкости - регулирование содержания основных компонентов в пределах допусков ГОСТа или технических условий. Здесь применимы...
-
Примеси оказывают разнообразное и часто очень сильное действие на горячеломкость. Роль примесей неоднократно обсуждалась применительно к самым разным...
-
Вывод - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
В данной работе была изучена проблема исследования горячеломкости сплавов систем Al - Si, Al - Cu, Al - Si - Cu. В частности, было исследовано влияние...
-
При изучении системы Al - Cu было обнаружено, что кроме обычного максимума горячеломкости при 0.7% Cu, расположенного вблизи концентрационной границы...
-
Во второй группе проб показатели горячеломкости отражают и размеры трещин, и размеры образца. Одновременный учет обеих этих характеристик производится...
-
Литература - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
1. Новиков И. И. "Горячеломкость цветных металлов и сплавов" - Изд-во Наука, Москва 1966г. 2. Новиков И. И., Золоторевский В. С., Портной В. К. Сб....
-
Влияние состава и структуры на горячеломкость при литье сплавов Влияние формы и размеров зерен на горячеломкость Измельчение зерна - это один из хорошо...
-
В третьей группе проб показателем сопротивляемости образования трещин является критическая нагрузка на затвердевающий образец. Здесь можно выделить две...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Сплавы алюминия - Особенности выплавки алюминиевых сплавов
Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности,...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Свойства алюминия Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений. Алюминий обладает малой плотностью, хорошими...
-
Общая характеристика и классификация магниевых сплавов - Сплавы цветных металлов
Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Mn. Для...
-
Сплавы алюминия - Металлургия аллюминия
Всем известна тонкая алюминиевая фольга используется как упаковочный материал для продуктов питания (например шоколада), более толстая - для изготовления...
-
Свойства титана Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства,...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
Литейные сплавы - Заготовительное и литейное производство
1. Чугун является наиболее распространенным материалом для получения фасонных отливок. Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок. Широкое...
-
Понятие о сплавах - Металлы и их свойства
Характерной особенностью металлов является их способность образовывать друг с другом или с неметаллами сплавы. Чтобы получить сплав, смесь металлов...
-
1. Постройте с применением правила фаз кривую нагревания для алюминия Рисунок 1 - Кривая нагревания алюминия Фаза б - первичный твердый раствор,...
-
2.1 Выбор материала режущей части (пластины) Для черновой обработки по корке при относительно равномерном припуске или без корки и ударов, а также для...
-
Сплавы на основе магния, Свойства магния - Сплавы цветных металлов
Свойства магния Магний - металл серебристо-белого цвета. Магний и его сплавы отличаются низкой плотностью, хорошей обрабатываемостью резанием и...
-
Медные сплавы. - Технологическое оборудование литейных цехов
Медные сплавы плавят в пламенных, дуговых и индукционных печах. Плавка большинства медных сплавов на воздухе сопровождается окислением элементов шихты и...
-
Особенности плавки цветных металлов и сплавов - Технологическое оборудование литейных цехов
Общие положения По характеру взаимодействия с кислородом цветные металлы и сплавы подразделяют на три группы. К первой относятся металлы, заметно не...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Таблица 4 - Режимы термообработки Операция T, °С Охлаждающая среда HRC Цементация 930 Охлаждение медленное в колодцах или ящиках Закалка 820 - 840...
-
Термической обработкой стали называется совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки и охлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее...
Сплавы на основе системы алюминий - медь, Сплавы системы алюминий - кремний - медь - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu