Файл: Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях..pdf

тически не наблюдается как па начальных стадиях пластической деформации, так и при степенях деформации, близких к разруше­ нию. Однако сростки дендритов служат концентраторами напря­ жений и при больших степенях пластической деформации, разъ­ единяясь друг от друга, могут способствовать возникновению заро­ дышевых трещин (рис. 72).

Локальная деформация сплава AI — 9,5% Mg — 1% Mn характеризуется несколько меньшим разбросом значений по сравне­ нию с а-твердым раствором в двойном сплаве AI—9,5%Mg (см. рис. 65).

Марганец, входящий в и-твердый раствор, повышает напряже­ ние разрушения сплава, выравнивая протекание пластической деформации. С появлением в структуре сплава избыточной фазы Al1 0 Mg2 Mn механические свойства заметно не изменяются, но наблюдается падение работы разрушения сплава и ударной вяз­ кости (см. табл. 11).

Анализ рассмотренных материалов свидетельствует о сле­ дующем:

1.Первичные металлические фазы, образуемые титаном, цир­ конием, молибденом, в литых сплавах системы AI—Mg (рассмо­ тренные на примере сплава AI—9,5%Mg) при размерах от 20 мкм

ивыше разрушаются при напряжении, близком к пределу теку­ чести матрицы, и снижают работу разрушения и ударную вяз­ кость сплавов.

2.Введение в сплавы добавок переходных металлов с помощью солей позволяет измельчать частицы первичных интерметаллидов до размеров меньше 20 мкм и тем повысить работоспособность сплавов в условиях действия растягивающих напряжений.

88

3. Монолитные частицы первичной металлической фазы Al1 0 Mg2 Mn не разрушаются при деформировании. При кристал­ лизации ее в виде сростков дендритов наблюдается разрушение указанных сростков, что приводит к возникновению зародыше­ вых трещин и вызывает падение работы разрушения и ударной вязкости сплавов.

Сплавы системы A I — С и — M g

В жаропрочные сплавы системы AI—Си—Mg в качестве леги­ рующих элементов вводят значительные количества железа и ни­ келя и малые добавки титана, циркония и хрома (сплавы АК4, АК4-1, Алі, Ал21 и др.).

Железо и никель в сплавах этой системы образуют фазы типа Al9 FeNi, Al7 Cu2 Fe, Al6 Cu3 Ni [115]; хром, взаимодействуя с маг­ нием, образует фазу Al1 2 Mg2 Cr [114], титан и цирконий не взаимо­ действуют с медью и магнием, образуя, как и в бинарных сплавах с алюминием, фазы А13 Ті и Al3 Zr.

В связи с тем, что железо и никель являются обязательными составляющими указанных сплавов, сначала исследовалось влия­ ние железа и никеля на характер разрушения сплава AI—2,2% Си—1,6%Mg в сравнении со сплавом без этих элементов, а затем — дополнительное влияние титана, циркония, хрома на сплавы, содержащие железо и никель.

Химический состав, механические свойства при 20° С и дли­ тельная прочность сплавов при 300° С приведены в табл. 12.

Сплавы исследовали в литом и деформированном состояниях Литые сплавы после отливки и гомогенизации подвергали терми­ ческой обработке по реяшму: закалка 535° С в воду, старение — при температуре 185° С, 10 час. Деформированные сплавы под­ вергали термической обработке по такому же режиму.

Введение в сплав 1 % Fe приводит к образованию фазы Al7 Cu2 Fe. Указанная фаза кристаллизуется в виде эвтектики а и выделения фазы Al7 Cu2 Fe пластинчатой формы и отдельных первичных частиц компактной формы (рис. 73, а).

Введение в сплав 1% Ni приводит к образованию эвтектики а+выделение фазы Ale Cu3 Ni, которая кристаллизуется в весьма

Это связано с тем, что фаза Al9 FeNi кристаллизуется при темпера­ туре 640° С в окружении жидкой эвтектики, затвердевающей в смесь a+Al2 CuMg с температурой плавления 507° С (рис. 73, в). При введении железа и никеля по 1,5% каждого в структуре сплава наблюдаются первичные частицы Al9 FeNi, кристаллизую­ щиеся в основном в виде ромбов (рис. 73, г). При избытке железа

89

Т а б л и ц а 12

Химический состав, механические свойства и время до разрушения при 300° С алюминиевых сплавов системы AI—Си—Mg с добавками металлов переходных групп

или никеля над количеством, необходимым для образования фазы AlgFeNi, образуются дополнительно эвтектические выделения соответственно фаз Al,Cu2 Fe или Ale Gu3 Ni.

В литых сплавах, содержащих железо и никель, наблюдается повышение прочностных характеристик (пределов прочности и текучести) и понижение относительного удлинения, что связано, во-первых, с образованием каркаса из эвтектических выделений по границам зерен, а во вторых с уменьшением величины зерна

всплавах, в которых образуется фаза Al9 FeNi.

Всплавах, где железо или никель имеются в количествах, больших, чем необходимо для образования этой фазы, образуются,

Исследование деформационного микрорельефа свидетельствует, что в сплавах, содержащих железо и никель, в отличие от сплавов без добавок, трещины, распространяющиеся по границам зерен,

кроме того, интерметаллидные фазы служат своеобразными ши­

жен способствовать как повышению прочности сплавов, так и уве­ личивать длительность жизни сплавов после возникновения микро­ трещин до разрушения. При этом разрушения самих частиц интерметаллидов не наблюдается.

91