Физические свойства чистых металлов Свойство Al Cu Mg

Физические свойства чистых металлов Свойство Al Cu Mg Ti ГЦК Кристаллическая решетка Fe ОЦК ГП ГП n Температура плавления, 0 С 660 1539 1083 651 1670 n Температура кипения, 0 С 2872 2595 1107 3000 n Плотность, г/см 3 8, 9 1, 738 4, 5 n Коэфф. терм. расш. , 106* К-1 23, 5 12, 1 17, 0 26, 0 2, 67 10, 1 1, 69 4, 2 238 78, 2 397 156 2494 2, 698 7, 86 8, 9 n Уд. электросопр. , 108* Ом*м 54 n Теплопроводность, Вт*м-1*К-1 21, 6 n Теплота плавления, Дж*г-1 405 272 205 293 358 n Теплота испарения, к. Дж*г-1 10, 8 6, 1 6, 3 5, 7 0, 39 1, 03 0, 54 220 132 44 9, 0 n Теплоемкость, к. Дж*кг-1*К-1 0, 90 n Модуль упругости, ГПа 70

Общая характеристика алюминиевых сплавов n n n n 1 -е место среди цвет. металлов по объему производства – более 24 млн. т (15% РФ) Цена - 2400 - 2600 $/т Высокая прочность - в до 750 МПа Высокая коррозионная стойкость Высокая электропроводность (2/3 от Cu) Высокая технологичность Возможность использования отходов

Области применения алюминиевых сплавов n n n n авиастроение транспорт электротехника строительство пищевая промышленность ширпотреб специальные области

БАЗОВЫЕ СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ n n n n n Al-Si (силумины) Al-Si-Cu (силумины) Al-Cu [-Mn] (жаропроч. ) Al-Mg (магналии) Al-Mg-Si (авиали) Al-Cu-Mg (дуралюмины) Al-Cu-Mg-Si (ковочные) Al-Zn-Mg (свариваемые) Al-Zn-Mg-Cu (высокопрочные) Al-Li-Cu-Mg (сверхлегкие)

Химический состав некоторых стандартных марок первичного алюминия, производимого в России (ГОСТ 11069 -2001) Марка Fe, % Si, % Cu, % Zn, Ti, % % Ост. , % Всего примесей, % Al, % не менее высокой чистоты А 995 0, 0015 0, 001 0, 005 99, 995 А 99 0, 003 0, 002 0, 001 0, 01 99. 99 А 97 0, 015 0, 005 0, 003 0, 002 0, 03 99, 97 А 95 0, 03 0, 015 0, 002 0, 005 0, 05 99, 95 технической чистоты А 85 0, 08 0, 06 0, 01 0, 02 0, 15 99, 85 А 7 0, 16 0, 15 0, 01 0, 04 0, 02 0, 30 99, 70 А 5 0, 30 0, 25 0, 02 0, 06 0, 03 0, 30 99, 50 A 35 0, 65 (Fe+Si) 0, 05 0, 1 0, 02 0, 03 1, 00 99, 35 A 0 0. 95 (Fe+Si) 0, 05 0, 1 0, 02 0, 03 1, 00 99, 00

Классификация легирующих элементов и примесей в промышленных алюминиевых сплавах по их влиянию на различные элементы структуры Элементы структуры Легирующие элементы и примеси* Твердорастворное легирование Cu, Mg, Si, Zn, Li, Mn (Al) и образование фазупрочнителей при старении Образование нерастворимых (при отжиге) эвтектических фаз Fe, Ni, Mn, Mg, Si, Cu, Be Образование кристаллов первичных Fe, Ni, Mn, Si, Zr, Cr, Ti Образование дисперсоидов при отжиге Mn, Zr, Cr, Ti, Sc, (Si, Cu) Микродобавки, мало влияющие на фазовый состав Be, Cd, Sr, Na, Ti, B

Области составов промышленных алюминиевых сплавов и их классификация 1. Сплавы типа твердых растворов (подавляющее большинство деформируемых сплавов, а также литейные на базе систем Al–Cu и Al–Mg); 2. Доэвтектические сплавы (большинство силуминов сплавов, в которых важнейшим легирующим элементом является кремний, например типа АК 7 и АК 8 М 3, а также некоторые деформируемые сплавы, в частности типа АК 4 -1); 3. Эвтектические сплавы (силумины типа АК 12 и АК 12 М 2); 4. Заэвтектические сплавы (заэвтектические силумины, например АК 18).

Характеристики двойных фазовых диаграмм алюминия с переходными металлами, присутствующими в алюминиевых сплавах в качестве примесей или легирующих компонентов № Легирующие элементы (тип диаграммы)4) Сa 1) масс. % (ат. %) Се, p 2) мас. % (ат. %) Te, p 3), 0 C Фаза в равновесии с (Аl) (содержание второгокомпонента, масс. %) 1 Fe (e) 0, 05 (0, 03) 1, 8 (0, 9) 655 Fe. Al 3 (40%Fe) 2 Ni (e) 0, 04 (0, 02) 6, 0 (2, 8) 640 Ni. Al 3 (42%Ni) 3 Ce (e) 0, 05 (0, 01) 12 (2, 6) 650 Ce. Al 4 (57%Ce) 3 Mn (e) 1, 8 (0, 89) 1, 9 (0, 91) 658 Mn. Al 6 (25%Mn) 4 Sc (e) 0, 3 (0, 2) 0, 6 (0, 4) 655 Sc. Al 3 (36%Sc) 5 Ti (p) 1, 3 (0, 8) 0, 12 (0, 08) 661 Ti. Al 3 6 Zr (p) 0, 28 (0, 1) 0, 11 (0, 04) 661 Zr. Al 3 (53%Zr) 7 Cr (p) 0, 8 661 Cr. Al 7 (22%Cr) (0, 4) 0, 4 (0, 2) (37%Ti)

Характеристики диаграмм состояния эвтектического типа, образуемых алюминием с основными легирующими элементами Легирующ № ие элементы Сa 1) , мас. % (ат. %) Се 2) , мас. % (ат. %) 1 Cu 5, 7 (2, 5) 33, 2 (17, 5) 547 Cu. Al 2 (52%Cu) 2 Mg 17, 4 (18, 5) 35 (36) 450 Mg 5 Al 8 (35%Mg) 3 Zn 82 94, 9 (75) 382 (Zn) (>99%Zn) 4 Si 1, 65 (1, 59) 12 (12) 577 (Si) (>99, 5%Si) 1) Предельная (49, 3) Te 3), 0 C Фаза в равновесии с (Аl) (содержание второго компонента, мас. %) растворимость при эвтектической температуре 2) Концентрация в эвтектической точке 3) Температура кристаллизации двойной эвтектики

n n Промышленные литейные алюминиевые сплавы. Базовые системы легирования, маркировка. Химический и фазовый состав. Особенности структуры и свойств силуминов и литейных сплавов на основе систем Al – Mg, Al – Cu и Al – Zn – Mg – Cu

Обозначение промышленных деформируемых алюминиевых сплавов в России и США n n n n n Базовая США (АА) Система >99. 0% Al 1 ХХX (1180) Al-Cu 2 XXX (2024) Al-Mn 3 XXX (3005) Al-Si 4 XXX (4004) Al-Mg 5 XXX (5086) Al-Mg-Si 6 XXX (6010) Al-Zn 7 XXX (7075) Остальные 8 XXX (8111) Россия (ГОСТ 4784 -74 ) Цифровая – буквенная 10 YY – (АД 1) 11 YY – (Д 16, АК 4 -1) 14 YY – (АМц) 15 YY – (АМг 6) 13 YY – (АВ, АД 31) 19 YY – (В 95) – - АЖ 0. 8

Обозначение промышленных литейных алюминиевых сплавов в России и США n n n n Базовая система США (АА) Al-Cu 2 XX. 0 Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg 3 XX. 0 Al-Si 4 XX. 0 Al-Mg 5 XX. 0 Al-Zn 7 XX. 0 Al-Sn 8 XX. 0 Россия (ГОСТ 1583 -89) (224. 0) (АМ 5) (356. 0) (413. 0) (514. 0) (710. 0) (850. 0) (АК 12 М 2 Мг. Н) (АК 12) (АМг 5 К) -

Фазы в промышленных алюминиевых сплавах Система Фазы- упрочнители TE, 0 C Al-Cu-Mg Al 2 Cu, Al 2 Cu. Mg 505 Al-Mg-Si Mg 2 Si 555 Al-Zn-Mg Al 2 Mg 3 Zn 2, Mg. Zn 2 475 Al-Cu-Mg-Si Al 2 Cu, Mg 2 Si, Al 2 Cu. Mg 505 Al-Zn-Mg. Cu (Al. Cu. Mg. Zn)-T, (Al. Cu. Mg. Zn)-M 475 Al-Li-Cu-Mg Al 7 Cu 4 Li, Al 2 Cu. Li, Al 5 Cu 4 Li 3, Al 2 Mg. Li, Al 12 Mg 17 –

Сравнительная характеристика литейных сплавов Система Проч. Пласт. Жар. Кор. Лит. Свар. Al-Si 1 2 3 3 Al-Si-Mg 2 1 -2 1 2 3 3 Al-Si-Cu 2 1 -2 2 1 3 3 Al-Si-Cu. Mg 2 -3 1 2 -3 3 Al-Cu 3 3 3 1 1 2 Al-Mg 1 -2 3 1 3 2 3

Структура доэвтектического силумина АК 7 ч (а) и заэвтектического силумина FM 135 (б) а б

Механические свойства литейных сплавов на базе систем Al–Cu и Al–Mg по ГОСТ 1583 -93 Сплав Способ в, МПа литья , % НВ АМг 10(АЛ 27) К 333 4 90 К 490 4 120 190 4 60 К 220 6 60 230 6 60 200 5 60 К 240 10 60 З, К АМг 6 лч 90 З АМг 6 л 4 З, К АМ 4, 5 Кд 333 З АМ 5 З 250 10 60 З, К 320 12 75

n n Промышленные деформируемые сплавы. Базовые системы легирования, маркировка, химический и фазовый состав. Термически упрочняемые сплавы на основе систем Al – Fe – Si, Al – Mg, Al – Mn, особенности их структуры и свойств. Термически упрочняемые сплавы на основе систем Al – Cu, Al – Mg – Si, Al – Cu – Mg, Al – Zn – Mg – Cu, Al – Mg – Cu – Li.

Концентрации основных легирующих элементов в промышленных деформируемых сплавах Cu, % Mg, % Zn, % Si, % Li, . % Al-Cu-Mg 3 -5 0, 5 -2 - - - Al-Mg-Si - 0, 3 -1, 2 - Al-Zn-Mg - 1 -3 3 -6 - - Al-Cu-Mg. Si 1 -5 0, 3 -1, 2 - Al-Zn-Mg. Cu 0, 5 -3 1 -3 5 -9 - - Al-Li-Cu. Mg 0– 4 0 -5 – – 1– 3

Сравнительная характеристика деформируемых сплавов Система Проч н. Плас т. Жаро Корр. Дефо Свар. п. р. Al-Mg 1 -2 3 1 3 2 3 Al-Cu 3 3 3 1 2 2 Al-Mg-Si 2 3 3 2 Al-Cu-Mg 3 3 2 1 3 1 Al-Zn-Mg 1 2 1 3 3 2 Al-Zn-Mg-Cu 3 2 1 2 2 1

Обозначение некоторых состояний для деформируемых алюминиевых сплавов Вид термообработки Обозначени е в РФ 1) Обозначен ие в США 2) Без термообработки, без контроля наклепа – F Отжиг для полного снятия наклепа М O Нагартованное состояние без термообработки Н H 1 Нагартованное и частично отожженное состояние Н 1, Н 2, Н 3 H 2 Нагартованное и стабилизированное состояние – Н 3 Закалка после деформации плюс естественное старение T T 4 T 1 T 6 Т 2, Т 3 T 7 1) Закалка после деформации плюс старениебуквы, 2) английские буквы русские на максимальную прочность Закалка после деформации плюс перестаривание

Типичные механические свойства термически неупрочняемых алюминиевых деформируемых сплавов Сплав Вид полуфабрика та Состояни е в , МПа 0, 2, МПа , % АД 00 Лист М 60 – 28 АД 1 Лист Н 145 – 4 АМц Лист Н 185 – 4 АМг 2 Лист М 165 – 18 АМг 2 Профиль М 225 60 13 АМг 3 Лист М 195 100 15 АМг 6 Лист М 155 15

Типичные механические свойства термически упрочняемых алюминиевых деформируемых сплавов Сплав Вид полуфабрика та Состояни е в, МПа 0, 2, МПа , % Д 16 Лист Т 440 290 11 Д 20 Поковка Т 1 375 255 10 АК 8 Пруток Т 1 450 – 10 АВ Лист М 145 – 20 АВ Профиль Т 1 294 225 10 АД 31 Пруток Т 1 195 145 8 В 95 Пруток Т 1 510 420 6 В 96 ц Поковка Т 1 590 540 4 1915 Лист Т 315 195 10 АК 4 -1 Пруток Т 1 390 315 6 1420 Профиль Т 1 412 275 7 1450 Лист Т 1 490 430 4

Структурные изменения при гомогенизации и закалке 1) растворение неравновесного избытка фаз кристаллизационного происхождения; 2) устранение внутрикристаллитной ликвации легирующих элементов; 3) распад алюминиевого раствора во время изотермической выдержки с образованием алюминидов переходных металлов (в сплавах, содержащих такие добавки); 4) изменение морфологии фаз кристаллизационного происхождения, нерастворимых в твердом растворе

Структурные изменения при гомогенизации и закалке 5) изменение зеренной и дислокационной структуры алюминиевого твердого раствора; 6) распад алюминиевого раствора по основным легирующим элементам при охлаждении после изотермической выдержки; 7) развитие вторичной пористости.

. Структура и свойства деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов n n n Деформация: холодная - при комнатной температуре теплая - между комнатной и 0, 50, 6 Тпл горячая- выше 0, 5 -0, 6 Тпл напряжение течения т =A exp(B т /k. Тд )exp(-Q/ k. Тд ), где А и B - константы, определяемые структурой; k - константа Больцмана; Q энергия активации горячей деформации

Напряжение течения При холодной и теплой деформации алюминия упрочнение идет непрерывно с момента начала деформации и вплоть до разрушения по степенному закону: = m, где и m - коэффициенты, m < 1 n

ТЕКСТУРЫ ДЕФОРМАЦИИ 1. В катаных листах - двойная текстура {110} <112>. 2. После прессования, волочения, прокатки прутков и проволоки круглого сечения образуется двойная аксиальная текстура <111> и <100>.

Схема наследования элементов структуры слитка деформированным полуфабрикатом Элементы структуры (Al) Гомогенизи Дефо Элементы р. р. структуры слиток полуф избыточ. фаз. - + Размер зерна + Размер дендритной ячейки Гомог. Дефор. слиток полуф. Первичные интерметаллиды + + +- Фазы эвтек. и перитект. происхождения (основ. легир. элементы) - - + + Фазы эвтек. и перитект. происхождения (ПМ) + + Параметры дислокационно й структуры +- - Вторичные выделения основных фаз - - Внутрикристали т. - - Неметаллические включения + + Легированность раствора

Медь и сплавы на основе меди

Диаграмма состояния медь - свинец

Диаграмма состояния медь - висмут

Диаграмма состояния медь – кислород

Провал пластичности меди высокой чистоты (99, 974%) в разных условиях испытаний: 1 – на воздухе, 2 – в вакууме, 3 – испытания в вакууме после отжига в вакууме под нагрузкой 0, 8 0, 2)

n n n n Латуни, обрабатываемые давлением. Двойные латуни Дендритная ликвация Маркировка латуней Состав и свойства латуней «Сезонное растрескивание» латуни Многокомпонентные латуни Коэффициент замены цинка Литейные латуни

Диаграмма состояния медь - цинк

- латунь в литом состоянии с дендритной структурой (а) и после деформации и отжига (б), видны двойники отжига-рекристаллизации, 100 а б

Микроструктура литой - латуни

Состав и свойства латуней Марка сплава Средний состав, % Состояние и фазовый состав в, МП а , % Обрабатываемые давлением латуни Л 96 95 -97 Cu Рекрист. , 235 50 Л 90 88 -91 Cu Рекрист. , 285 36 Л 80 79 -81 Cu Рекрист. , 315 40 Л 68 67 -70 Cu Рекрист. , 340 42 Л 63 62 -65 Cu Рекрист. , ( )* 345 38 ЛС 59 -1 57 -60 Cu , 0, 8 -1, 9 Pb Рекрист. , Pb 400 45 ЛО 70 -1 69 -71 Cu, 1 -1, 5 Sn Рекрист. , 350 60 ЛАМш77 -2 -0, 05 76 -79 Cu, 1, 7 -2, 5 Al, 0, 02 -0, 06 As Рекрист. , 380 50 ЛЖМц59 -1 -1 57 -60 Cu, 0, 6 -1, 2 Fe, 0, 5 -0, 8 Mn, 0, 1 -0, 4 Al, 0, 3 -0, 7 Sn Рекрист. , Fe 430 45 700 25 73 -76 Cu, 1, 6 -2, 2 Al, 2 -3 Ni, 0, 3 -0, 7 Si, 0, 3 -07 Mn Закал. 850 о. С, стар. 500 о. С, 2 часа, +Ni. Al+Ni 2 Si НТМО, +Ni. Al+Ni 2 Si 1030 3, 5 ЛАНКМц75 -2 -2, 5 -0, 5

Состав и свойства латуней Литейные латуни в , МПа , % Марка сплава Состав, % Состояние и фазовый состав ЛЦ 40 С 57 -61 Cu, 0, 8 -2 Pb Кокиль, Pb 300 30 ЛЦ 16 К 4 78 -81 Cu, 3, 0 -4, 5 Si Кокиль, 380 15 ЛЦ 40 Мц3 Ж 53 -58 Cu, 3 -4 Mn, 0, 5 - Отливка в 500 землю, Fe 1, 5 Fe 18 ЛЦ 23 А 6 Ж 3 Мц 2 64 -68 Cu, 4 -7 Al, 2 -4 Fe, 1, 5 -3 Mn Кокиль, Fe 650 7

n n n Бронзы. Маркировка бронз. Составы и свойства бронз. Литейные и обрабатываемые давлением оловянные бронзы. Области применения. Безоловянные бронзы. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства бронз. Свинцовая и бериллиевая бронзы, области их применения.

Диаграмма состояния медь - олово

Состав и свойства некоторых бронз Содержание компонентов, % Марка сплава Вид обработки в , МПа , % Оловянные бронзы, обрабатываемые давлением Бр. ОФ 6, 5 -0, 15 Sn 6, 0— 7, 0; Р 0, 1— 0, 25 Холодная прокатка 600 5 Бр. ОЦС 4 -4 -2, 5 Sn 3, 0— 5, 0; Zn 3, 0— 5, 0; Pb 1, 5— 3, 5 То же 550 5 Литейные оловянные бронзы Бр. О 10 Ф 1 Sn 9, 0— 11, 0; Р 0, 4— 1, 1 Sn 4, 0— 6, 0; Литье в песчаную форму 220 3 Бр. О 5 Ц 5 С 5 Sn 4, 0— 6, 0; Zn 4, 0— 6, 0; Pb 4, 0— 6, 0 То же 160 6 Бр. ОЗЦ 7 С 5 Н 1 Sn 2, 5— 4, 0; Zn 6, 0— 9, 5; Pb 3, 0— 6, 0; Ni 0, 5— 2, 0 То же 180 8

Состав и свойства некоторых бронз Безоловянные бронзы, обрабатываемые давлением Марка сплава Содержание компонентов, % Вид обработки в, МПа , % Бр. А 7 Al 6, 0— 8, 0 Холодная прокатка 550 5 Бр. АЖ 9 -4 Al 8, 0— 10, 0; Fe 2, 0— 4, 0 Горячее прессование 550 15 Бр. АЖМц10 -31, 5 Al 9, 0— 11, 0; Fe 2, 0— 4, 0; Mn 1, 0— 2, 0 То же 600 12 Al 9, 5 – 11, Fe 3, 5 – 4, 5, Ni 3, 5 – 4, 5 Прессованное Зак. 980 о. С, отпуск 400 ОС 2 часа 640/ HB 200 5 Be 1, 8— 2, 1; Ni 0, 2— 0, 5; Закалка и старение НТМО 1250 1350 3 2 Бр. АЖН 10 -4 -4 Бр. Б 2 HV 460 Литейные безоловянные бронзы Бр. А 9 ЖЗЛ Al 8, 0 -10, 5; Fe 2, 0— 4, 0 Литье в песчаную форму 400 10 Бр. А 10 ЖЗМц2 Al 9, 0— 11, 0; Fe 2, 0 -4, 0; Mn 1, 0 -3, 0 То же 400 10 Бр. СЗ 0 Pb 27, 0 -31, 0 Литье в кокиль 60 4

Диаграмма состояния Cu - Al

Микроструктура бронзы Бр. А 10 ЖЗМц2 после литья, 100

Диаграмма состояния Cu - Be

Магниевые сплавы

n n n Общие особенности структуры и свойств магния и его сплавов Влияние примесей и легирования. Фазовые диаграммы систем на основе магния. Термическая обработка магниевых сплавов. Особенности структурных изменений при пластической деформации.

Общие особенности структуры и свойств магния и его сплавов (Mg 2+)двухвалентный элемент второй группы периодической системы Д. И. Менделеева Порядковый номер: 12. Атомный радиус: 0, 162 нм Магний имеет гексагональную кристаллическую решетку с параметрами: с=0, 52 нм, а=0, 32 нм Основные плоскости и направления скольжения в металлах с гексагональной плотноупакованной структурой: 1 – пирамидальная плоскость , 2 -призматическая плоскость , 3 - базисная плоскость , 4 - направление скольжения.

Физические свойства магния Отличительное свойство магния - его невысокая плотность: 1, 738 г/см 3 при 20 о. С. n Температура плавления магния чистотой 99, 99% : 651 о. С. Коэффициент линейного расширения поликристаллического магния (К -1 х 10 -6): - 26, 1 при 100 о. С; - 27, 9 при 300 о. С; - 29, 8 при 500 о. С. n n

Механические свойства магния n Свойства в литом состоянии : • в= 110 МПа, • 0, 2 = 26 МПа, = 6 -8%; • НВ 30; • Е=44, 1 ГПа. Скольжение осуществляется: • при комнатной температуре по плоскости базиса (0001) • при 200 - 300 о. С дополнительно по плоскостям: 10 11 и 11 20 направление скольжения: 11 20 > двойникование по плоскостям: 10 12

Электрические свойства магния Электропроводность магния составляет 38, 6% от электропроводности меди. В 2 раза ниже, чем у алюминия. n

Химический состав стандартных марок первичного магния, производимого в России (ГОСТ 804 - 93) Марка Мг 80 Мг 95 Мг 98 Mg, % не менее 99, 80 99, 95 99, 98 Всего регламентируе мых примесей, % 0, 20 0, 10 0, 05 0, 02

Компоненты магниевого сплава основные легирующие элементы Al Zn Nd Li Mn малые добавки примеси Ce Zr Ni Fe Cu

Фазовая диаграмма системы Mg-Zn

Фазовая диаграмма системы Mg-Al

Магниевый угол системы Mg-Al-Zn

Фазовая диаграмма системы Mg – Ce

Фазовая диаграмма системы Mg-Nd

Фазовая диаграмма системы Mg-Li

Фазовая диаграмма системы Mg-Zr

Фазовая диаграмма системы Mg- Zn - Zr

Фазовая диаграмма системы Mg-Mn

Условные обозначения термической обработки Т 1 – искусственное старение без предварительной закалки; Т 2 – отжиг; Т 4 – закалка; Т 6 – закалка с охлаждением на воздухе и старение; Т 61 – закалка в горячей воде и старение. Т 5 – старение после литья; Т 7 – стабилизирующий отжиг.

Закономерности изменения структуры магниевых сплавов при деформации Скольжение: • при комнатной температуре по плоскости базиса (0001) • при 200 -300 о. С дополнительно по плоскостям: 10 11 и 10 12 направление скольжения: 11 20 > Двойникование (линзообразная форма): - по плоскостям: 10 12 Двойное двойникование: вначале - 10 11 или 10 13 затем - 10 12 • обеспечивает достаточную пластичность Mgсплавов

Структура магниевых сплавов после холодной деформации n n n n Пластичность Mg и его сплавов мала при комнатной температуре. Обработку давлением ведут чаще при повышенных температурах. Холодной деформации подвергают: • листы при правке; • прессованные изделия при правке растяжением; • тонкие листы (менее 3 мм) при прокатке. Для холоднокатанных листов характерно образование полосчатой структуры. Узкие и короткие полосы расположены равномерно по сечению листа под углом 45 О к направлению прокатки. Локализация деформации в узких двойниковых полосах важнейшая особенность магниевых сплавов при холодной деформации. Полосы деформации являются концентраторами напряжений. По мере нарастания деформации наблюдается увеличение плотности дислокаций с последующим образованием дислокационных петель. Для магниевых сплавов не характерно образование ячеистой

Микроструктура листов магниевых сплавов после холодной прокатки 120: а - сплав Mg - 5, 0 % Li - 1, 5% Al, деформация 60% б - сплав МА 8, деформация 40%

Структура магниевых сплавов после горячей деформации и отжига n n Обработку давлением промышленных ведут при 350 -450 ОС. После горячего прессования структура полностью или частично рекристаллизованная с размером зерна 10 -30 мкм. В сплавах с Zr наблюдают строчечность вдоль направления деформации. Рекристаллизованные зерна имеют прямоугольную форму. Гидриды циркония тормозят поперечные границы. Гидриды несклонны к коагуляции. После больших степеней деформации (95%) гидриды препятствуют полному прохождению рекристаллизации. При горячей прокатке наблюдается локализация деформации в узких двойниковых полосах, но успевает полностью или частично проходить рекристаллизация. При горячей ковке или штамповке характерно образование полос сосредоточенной деформации и значительная неоднородность структуры. Рекристаллизация полностью не проходит.

Влияние горячей деформации на температуру начала рекристаллизации 1. Степень деформации влияет на tрн только в области малых деформаций (10 -15)%. Чем выше степень деформации, тем ниже t рн. 2. Температура деформации заметно повышать t рн начинает с температур 200 - 250 ОС. 3. Увеличение скорости деформации снижает температуру начала рекристаллизации.

n n n Литейные магниевые сплавы. Классификация. Особенности структуры в литом состоянии. Высокопрочные сплавы на основе систем Mg- Al – Zn, Mg – Zn – Zr. Принципы легирования, структура и свойства. Жаропрочные сплавы на основе систем Mg – Zr – РЗМ, принципы легирования, структура и свойства.

Магниевые сплавы n Литейные сплавы (МЛ): высокопрочные (МЛ 4, 5, 6, 12, 15, 17, 18) жаропрочные (МЛ 9, 10, 11, 19) n Деформируемые сплавы (МА): высокопрочные сплавы (МА 1, 2, 3, 8, 14, 15, 19, 20) жаропрочные сплавы (МА 11, 12) n Сверхлегкие сплавы (МА): с низкой плотностью (МА 18, 21, ИМВ 1)

Состав высокопр. литейных сплавов по ГОСТ 2856 -79 Марк а Al Основные компоненты Mn Zn Zr Cd Прочие МЛ 4 5, 07, 0 0, 150, 5 2, 03, 0 - - - МЛ 5 7, 59, 0 0, 150, 5 0, 20, 8 - - - МЛ 6 9, 010, 2 0, 10, 5 0, 61, 2 - - 5, 56, 6 0, 71, 1 0, 20, 8 - - 4, 05, 0 0, 61, 1 - - 4, 0 - 0, 7 - МЛ 8 МЛ 12 -

Литейные сплавы системы Mg-Al-Zn n n Применение: для нагруженных деталей (МЛ 4, МЛ 5); для нагруженных деталей с повышенной корр. стойкостью (МЛ 4 пч, МЛ 5 пч); Режимы ТО: Т 4, Т 6 Предельные рабочие температуры: длит. применение – 150 0 С кратковременное применение – 250 0 С

Условия выбора легирующих элементов • Основной легирующий элемент должен достаточно хорошо растворяться в магнии, а величина растворимости - уменьшаться с понижением температуры, что допускает применение термической обработки – закалки и старения. • Наиболее важный фактор – размерный, связанный с разным атомным радиусом магния и добавки. К числу хороших упрочнителей относятся алюминий, цинк, цирконий. • Количество основного легирующего элемента должно быть близко к пределу растворимости. • Структура должна быть мелкозернистой, что достигается модифицированием сплавов (например, цирконием) или путем перегрева расплава перед разливкой. • Легирующие элементы должны образовывать ультрадисперсные частицы стабильных фаз сложного состава, вызывающие появление микрогетерогенности внутри зерен твердого раствора.

Фазовый состав и структура литейных сплавов системы Mg-Al-Zn Литье в песчаную форму. Первичные кристаллы -фазы и Mg 17 Al 12 в виде вырожденной эвтектики

Микрорыхлота сплавов системы Mg-Al-Zn Природа: в основном усадочного происхождения, но может усиливаться в случае выделения водорода во время кристаллизации Сплав МЛ 5, закаленное состояние, Х 100: а) слабая степень микрорыхлоты; б) средняя степень микрорыхлоты; в) сильная степень микрорыхлоты.

Фазовый состав и структура литейных сплавов системы Mg-Al-Zn после закалки Температура нагрева под закалку: ~420 0 С МЛ 5(Mg-8, 5%Al-0, 5%Zn-0, 3%Mn) Закалка на воздухе

Общая характеристика литейных сплавов системы Mg-Al-Zn n Сплав МЛ 4 (6%Al; 0. 3%Mn; 2. 5%Zn): наивысшая склонность к образованию микрорыхлоты; литейные свойства удовлетворительные, но склонен к образованию горячих трещин; из-за сильной усадки рекомендуется только для литья в песчаные формы. n Сплав МЛ 5 (8%Al; 0. 3%Mn; 0. 5%Zn): наиболее распространенный сплав для нагруженных деталей; получают литьем в землю и в оболочковые формы, а также кокиль и под давлением. n Сплав МЛ 6 (9, 5%Al; 0. 3%Mn; 0. 9%Zn): наиболее легированный сплав; имеет наилучшие литейные свойства; обладает более высокими упругими свойствами.

Механические свойства литейных сплавов системы Mg-Al-Zn Марка сплава Способы литья Т/О Механические свойства В , 0, 2, , % МПа МЛ 4 З, О Т 4 Т 6 220 230 - 5 2 МЛ 5 З, О, К Т 4 Т 6 230 85 - 5 2 МЛ 6 З, О, К Т 4 Т 6 220 110 140 4 1

Литейные сплавы системы Mg-Zn-Zr n n n Преимущества по сравнению со сплавами системы Mg-Al-Zn : • более высокие прочностные характеристики; • малая чувствительность механических свойств отливок к толщине сечения; • более высокое отношение предела текучести к временному сопротивлению разрыву; • меньшая чувствительность механических свойств к влиянию микрорыхлоты. +Zr измельчает зерно; + La повышает жаропрочность, но снижает прочность и пластичность; + Cd повышает механические и технологические свойства; + Ag повышает прочность и пластичность.

Фазовый состав и структура литейных сплавы системы Mg-Zn-Zr

Фазовый состав и структура литейных сплавы системы Mg-Zn-Zr

Общая характеристика литейных сплавов системы Mg-Zn-Zr n n Сплав МЛ 12 (4. 5%Zn; 0. 9%Zr): получают крупные отливки литьем в землю и в кокиль. Сплав МЛ 8 (6%Zn; 0. 9%Zr; 0. 5%Cd): обладает высокими механическими свойствами; превосходит сплав МЛ 5 по в на 25%, а по 0, 2 в 2 раза; отливают сложные отливки, работающие в условиях больш. статических и знакопеременных нагрузок. Сплав МЛ 15 (4, 5%Zn; 0. 9%Zr; 0. 9%La): хорошие литейные свойства, получают сложные крупногабаритные и каркасные детали; обладает наивысшими жаропрочными свойствами. Сплав МЛ 18 (7, 5%Zn; 0. 9%Zr; 0. 7%Cd; 1, 3%Ag):

Механические свойства литейных сплавов системы Mg-Zn-Zr Марка сплава Способы литья Т/О МЛ 8 З, К Т 61 МЛ 12 З, К без т/о МЛ 15 МЛ 18 З, К Т 1 Т 61 Механические свойства В , 0, 2, , % МПа 290 190 6 300 200 7 220 120 7 250 150 6 220 340 350 150 260 4 7 8