Цветные сплавы Алюминий и его сплавы

Цветные сплавы

Алюминий и его сплавы

Алюминий и его сплавы. A 999(99. 999%Al)-алюминий особой чистоты, А 995(99. 995%Al), А 99(99. 99%Al), A 97(99. 97%Al), A 95(99. 95%Al)-алюминий высокой чистоты, А 85, А 8, А 7 Е, А 6, А 5 Е, А 5, А 0( от 99. 85 до 99. 0%Al)-алюминий технической чистоты.

Классификация сплавов Деформируемые Неупрочняемы т. О Литейные Упрочняемые ТО Спеченные САС САП

Сплавы неупрочняемые ТО Прочность Al повышается введением Mg , Mn 660 600 ж Ж+α 400 α 17, 4 α+Mg 2 Al 3 Обозначение : АМц-Al-Mn АМг= AL-Mg Ж+Mg 2 Al 3 Цифры обозначают концентрацию легирующего элнмнта АМГ 3 Эти элементы повышают прочность, снижая пластичность 200 1, 4 10 Al 30 20 %Mg Al-Mg, Al-Mn Магний действует как упрочнитель, марганец упрочняет и повышает коррозионную стойкость 40

Сплавы упрочняются холодной пластической деформациенй ХПД – деформация проводимая при температуре ниже температуры рекристаллизации Трек=0, 4 Тпл В результате этой деформации растет количество дислокаций повышается прочность и понижается , но снижается пластичность Сплавы применяются для различных емкостей для горючего, азотной и др кислот, мало- и средненагруженных конструкций

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Свойства алюминиевых сплавов Сплавы используются после термической обработки: Закалка + старение( упрочняющий отпуск

Макро- и микроструктура Макроструктура алюминиевого сплава Микроструктура алюминиевого деформируемого сплава

Дислокационная структура алюминиевых сплавов а- алюминий после ХПД х25000 ; б- алюминий после горячего прессования. х20000

Литые алюминиевые сплавы Ж 5770 %Si= α*1, 65/100+ Э*11, 7/100 α- площадь шлифа занятая твердым раствором; Э- площадь шлифа занятая эвтектикой МАРКИРОВКА: АК 12(АЛ 2) –Al-Si-Mg 12%Si АК 5 М (АЛ 5)-Al-Si-Cu 5%Si , 1%Cu AM 5( AЛ 19)- Al-Cu -5%Cu

Цифровая маркировка алюминиевых сплавов Деформируемые сплавы Д 1…Д 9, , Д 16, , , Д 39 Цифры обозначают порядковый номер сплава Основа сплавов Al-Cu-Mg+ др элементы Литейные сплавы Л 1…Л 4, , , Л 9 Основа сплавов Al-Si- Силумины Al-Cu 1 -сплавы систем Al-Cu-Mg и Al-Cu-Mg-Fe-Ni; 2 -сплавы систем Al-Cu-Mn и Al-Cu-Li-Mn-Cd; 3 -сплавы систем Al-Si , Al-Mg-Si-Mn; 4 -сплавы систем Al-Mn, Al-Cr, Al-Be; 5 -сплавы системы Al-Mg; 9 - сплавы систем Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu. 0 на второй позиции обозначает нелегированный алюминий. 1110 –Д 1 1116 - Д 16

САП и САС САП- материал полученный спекакием предварительно окисленной алюминиевой пудры Спекание проводится при температуре 500 -600 и давлении 700 МПа Затем из полученных брикетов ковкой прокаткой или прессованием изготавливают полуфабрикаты или изделия Каждая частичка покрыта окисью алюминия, чем больше оксида, тем выше прочность, но ниже пластичность Содержание Al 2 O 3 от 6 до 22% ЖАРОПРОЧНОСТЬ ПОВЫШАЕТСЯ ДО 500 С σ=120 МПа Используются для деталей длительно работающих при 350 -500 С

САС СПЕЧЕННЫЕ СПЛАВЫ СИСТЕМЫ Al- SI-Ni( САС-1), Al-SI-Fe (САС-2) Эти сплавы имеют низкий коэф. термического расширения. Их изготавливают из порошков полученных распылением расплава Сплава. от Это обеспечивает равномерную дисперсную структуру, содержащую мелкие включения кремния и интерметаллидодов Таким способом можно получать сплавы из порошков с размерами частиц до нанометров. Это достигается распылением расплава с о скоростями 10^4 -10^8 Cсек Гранулированный сплав Al-Cr-Zr упрочняется выделением частиц Al 3 Zr, Al 7 Cr при прессовании.

Композиционные алюминиевые сплавы. Волокнистые -сплавы Д 1, Д 33 армируют борными волокнами ВКА— 1, ВКА-2 Эти материалы характеризуются высокими значениями циклической Прочности Алюминиевые сплавы армированные стальной проволокой- КАС-1, КАС-2 Применение этих материалов уменьшает скорость распространения Трещины более чем в 5 раз по сравнению с титановыми сплавами.

Титан и его сплавы Ti –легкий металл, его плотность 4, 5 г/см 3 Титан является полиморфным металлом : Существует в двух полиморфных модификациях α- Ti имеет Гексагональную решетку ГПУ β- Ti имеет решетку ОЦК Температура превращения 8820 С Чистый иодидный титан ( 0, 05 -0, 10% примесей) имеет Е=112000 ГПа σв-300 МПа δ-65% Технический титан ВТ 1 (0, 80%) σв-650 МПа δ-20% Титан имеет низкую теплопроводность, высокую коррозионную стойкость при комнатной температуре в атмосфере, воде, органических и неорганических кислотах ( исключение- плавиковая, крепкая азотная и серная кислоты)

Титановые сплавы 882 Все легирующие элементы делятся на α – стабилизаторы они повышают температуру полиморфного-Al, O, C, N и стабилизируют α-фазу до температуры плавления β- стабилизаторы понижают температуру полиморфного превращения. Mo, Nb, V, Zr и стабилизируютβ фазу до комнатной температуры

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ: Сочетание высокой прочности и пластичности σ=800 -1000 МПа δ =12 -25% Высокая удельная прочность из-за низкой плотности( σ/ρ) Высокая коррозионная стойкость Входящие легирующие элементы образуют твердые растворы внедрения и меняют температуру аллотропического превращения Титан полиморфный элементα-Ti от 200 С-8820 С- ГПУ β-Ti от 862 - 16620 С-ОЦК Все легирующие элементы делятся на α – стабилизаторы они повышают температуру полиморфного-Al, O, C, N и стабилизируют α-фазу до температуры плавления β- стабилизаторы понижают температуру полиморфного превращения- Mo, Nb, V, Zr и стабилизируютβ фазу до комнатной

Влияние легирующих элементов на свойства титановых сплавов Для β-сплавов Для α-сплавов

Упрочнение титановых сплавов ХПД

Часто титановые сплавы легируют Al. Он увеличивает прочность и Жаропрочность , уменьшает влияние водорода, увеличивает термическую стабильность По способу производства различают деформируемые ( ВТ 9, ВТ 19) и литейные сплавы (ВТ 21 Л, Вт31 Л) Основным недостатком титановых сплавов является их плохая обрабатываемость резанием

Медь и её сплавы

Сплавы меди , в которых цинк является основным элементом называются ЛАТУНЯМИ ( Cu-Zn) Сплавы меди, в которых цинк не является основным легирующим элементом БРОНЗАМИ ( Cu-Al, Cu-Sn, и др) Используются сплавы меди с никелем

Латуни

Классификация латуней По структуре- однофазные α-латуни и двухфазные α+ β-латуги По составу двухкомпонентные и много компонентные латуни По способу производства- деформируемые и литейные α- твердый раствор замещения Zn и других легирующих элементов в меди β- твердый раствор на основе электронного соединения- Cu. Zn

Диаграмма состояние и состав- свойства Cu. Zn C*(% Zn)+k 1*C 1 +k 2*C 2+… %Zn= *100% C(%Cu)+С(%Z)+k 1*C 1+k 2*C 2+… С, С 1 С 2 –концентрации элементов согласно марке k 1, k 2 –коэф. замены Он показывает скольким процентам цинка эквивалентен по своему действию 1%введенного элемента Значение коэф. замены: Si-11, Al 5, Sn-2, Ni-1, 3, Fe-0, 9, Mn-0, 5 ЛАН 59 -3 -2 59%Cu +3% Al +2%Ni+36%Zn %Zn=(36+3*5+2*1, 3)/59+36+3*5+2*1, 3)=47, 31 10 % Zn 30 50 Следовательно эта латунь двухфазная α+β, т. к. предельная растворимость цинка 39, 5%

Микроструктура латуней α -латунь α+β-латунь β- темная фаза

Маркировка латуней Двух компонентные латуни – в начале буква Л , затем цифры обозначающие концентрацию Меди, Цинк определяется по разности Л 90 -90% Cu+10%Zn Л 68 - 68%Cu+ 32%Zn Многокомпонентные латуни могут быть литейными и деформируемыми Деформируемые латуни: После буквы Л пишется легирующий комплекс, затем цифры обозначающие Первая – концентрация Cu, затем концентрация всех входящих элементов указанных в марке. Концентрация цинка определяется по разности ЛС 59 -1 -59%Cu+1%Pb+40%Zn. Литейные латуни После буквы Л пишутся легирующие элементы, после названия каждого элемнта указывается его концентрация, медь определяется по разности ЛЦ 40 С- 40% +1%Pb + 59%Cu ЛЦ 38 Мц2 С 2 - 38%Zn+2%Mn+2%Pb+ 58%Cu В этих латунях по ГОСТ нормируются σb-146 -686 МПа δ-6 -20% НВ-600 -1850 МПа

Маркировка латуней ЛАН 59 -3 -2 %Zn=(36+ 3*5+2*1, 3)/ (59+36+3*5+2*1, 3)=47, 31 Следовательно эта латунь двухфазная α+β, т. к. предельная растворимость цинка 39, 5%

Маркировка бронз

Структура бронз

Бронзы Микроструктура бронз: а- деформированной с 5% Sn после рекристаллизации; б-литой двух фазной с 10% Sn

Применение бронз Оловянистые бронзы- художественное литье При легировании Si-для изделий работающих на трение, работающих в коррозионной среде- подшипики, уплотняющие втулки, клапаны Алюминиевые бронзы используются в качестве заменителей оловянных Высокопрочные бронзы идут на изготовление шестерен, втулок, подшипников. Деталей электрооборудования Берилиевые бронзы- упругие элементы приборов, мембраны Менее ответственные детали изготавливаются из кремнистой бронзы

Медноникелевые сплавы высокого сопротивления Мельхиор- МНЖМц 30 -4 -1 - 30%Ni+ 4%Fe+ 1%Mn+ 65%Cu Нейзельбир- МНЦ 15 -20 -15%Ni+20%Zn+65%Cu