Файл: Алюминиевые и магниевые сплавы, армированные волокнами..pdf

JO

го

Рис. 13. Зависимость механи веских свойств магния и маг­ ниеволитиевых сплавов от скорости деформирования при растяжении [26]

г — магний — 14% лития

18 мм, изготовленных из этих сплавов, от скорости деформирования при растяжении (ѵ = 0,005—20 смімин). Результаты эксперимен­ тов (рис. 13, а, б, в, г) показали, что для магния и его сплавов с 8 и 14% лития при увеличении скорости деформации прочность монотонно повышается, а пластичность снижается. Причем величи­ на предела прочности в ряде случаев почти линейно зависит от скорости деформации. Тип кристаллической решетки этих сплавов (ГПУ для магния или ОДК для сплава Mg — 14% Li) практически не оказывал влияния на качественный характер изменения проч­ ности и пластичности при увеличении скорости растяжения.

159

Пластичность магниевых сплавов с 8 и 14% лития с ростом скорости деформирования изменялась более интенсивно, чем проч­ ность. Так, при увеличении скорости растяжения сплава Mg — 14% Li в 4- ІО3 раз относительное сужение снизилось от 93 до 22% (т. е. в 4,2 раза), а предел прочности при этом возрос всего в 1.5 раза.

других скоростях растяжения значения пластичности магниевых сплавов с 8 и 14% лития были близки. Прочность двухфазного сплава (Mg — 8% Li) во всем исследованном диапазоне скоростей деформирования была на 2—4 кГ/мм2 выше, чем сплава на основе литиевого твердого раствора (Mg— 14% Li)).

Как показали полученные авторами результаты экспериментов, для магния и его сплавов с 8 и 14% лития характерен обычный ход изменения прочности и пластичности в зависимости от скорости растяжения. Прочность возрастает по закону, близкому к скорост­ ной зависимости сопротивления деформированию Прандтля [27]. Пластичность падает по параболическому закону, причем с увели­ чением скорости деформации интенсивность ее падения замедля­ ется.

Для сплава Mg — 4% Li была обнаружена аномальная зависи­ мость прочности и пластичности с ростом скорости растяжения, предел прочности в этом случае практически не изменялся, а отно­

механических свойств сплава Mg — 4% Li была предположительно объяснена авторами особенностями механизма деформации и- твердого раствора системы магний—литий, где, как было показано, возможны два вида скольжения: по базисной и призматической плоскостям. Вероятность появления каждого из них зависит от многих факторов, в том числе и от скорости деформации.

В большинстве случаев при стандартных скоростях растяжения максимальная пластичность в магниеволитиевых сплавах в дефор­ мированном состоянии наблюдается у сплавов на основе (а + ß)- фаз. Полученные данные оказались несколько неожиданными, так как можно было ожидать, что у магниеволитиевых сплавов на основе однородного ß-твердого раствора с ОЦК решеткой пластич­ ность будет максимальной. Вероятно, основной причиной понижен­ ной пластичности сплавов, богатых литием, является неблагоприят­

предпочтительным.

Если исследованию механических свойств магниеволитиевых сплавов при кратковременных испытаниях посвящено сравни­ тельно большое количество работ, то поведение этих материалов при воздействии длительных нагрузок почти не изучалось

Нами была исследована ползучесть и длительная прочность прессованных прутков диаметром 18 мм магния и сплавов магния

160

Рис. 14. Кривые длительной прочности сплава магний — литий при 20° С [28|

/ — Mg — 8% Li; 2 — Mg — 14% Li

с 4,8 и 14% лития (рис. 14). Пределы длительной прочности (в кГ/мм2) следующие:

Появление в структуре сплава ß-фазы с ОЦК решеткой значи­ тельно снижает сопротивление длительным нагрузкам, особенно в случае однофазного ß-сплава магний — 14% лития. Например если величина длительной прочности за 100 ч, равная 6,2 кГІмм2 наблюдается у магния при температуре испытания 100°, то для сплава магний — 8% лития такое же значение длительной (100 ч) прочности наблюдается уже только при комнатной температуре. Сплав магний — 14% лития имеет самое низкое сопротивление

деформации при длительном приложении нагрузки, у него сгщ почти в 2 раза ниже, чем у сплава магний — 8% лития.

Полученные данные показывают, что при сравнительно невысо­ кой Температуре испытания (60° С) пределы длительной прочности за І00 ч для магния и сплава магний — 4% лития очень близки; при более же высоких температурах введение в магний 4% лития заметно разупрочняет сплав по сравнению с чистым магнием. Причем разница в значениях пределов длительной прочности магния и спла­ ва магний — 4% лития растет с увеличением температуры испыта­

ния.

Аналогичная закономерность наблюдается и при испытаниях магния и сплава магний — 4% лития на ползучесть (рис. 15, а). Скорости ползучести магния и сплава магний — 4% лития при

нормальных температурах практически одинаковы. Значительное же увеличение скорости ползучести сплава относительно магния наблюдается лишь при температурах свыше 60°.

Увеличение содержания лития в сплаве до 8% приводит к резко­ му ускорению ползучести материала, что хорошо заметно при срав­ нении кривых ползучести (Т = 60 °С ) сплавов магния с 4 и 8% лития, которые испытывались соответственно при напряжениях 3,5 и 2 кГІмм2 (см. рис. 15). В этих условиях магниеволитиевый сплав на основе (а + Р)-фаз при меньшем напряжении показал намно­ го большую ползучесть по сравнению со сплавом на основе а-твер- дого раствора. Деформация образца из сплава магний — 4% лития за 200 ч составила 0,3%, а сплава магний — 8% лития — 5,3%

Повышение лития в сплаве до 14% и переход в однофазную область на основе литиевого твердого раствора приводит к еще более значительному падению сопротивления ползучести (см. рис. 156). Скорость установившейся ползучести сплава магний — 8% лития составляет 0,02% в час, а сплава магний — 14% лития равна

0,14% в час.

Полученные результаты показали, что введение лития в маг­ ний резко уменьшает сопротивление ползучести только в случае наличия в структуре сплава ß-литиевого твердого раствора. При­ чем особенно низким оно становится в магниеволитиевых сплавах на основе ß-фазы. Введение лития в магний существенно меняет

Рис. 1 Кривые ползу­ чести магния и магние­ волитиевых сплавов

6 — напряжение о = 2 к Г / м м - , t = 60”f

1 — Mg — 8% Li;

2 — Mg — 14% Li

162

их физические свойства; например, снижает удельный вес сплавов; если для сплава Mg — 4% Li удельный вес был равен 1,60 г/см3,

то для сплава Mg — 14% Li — 1,30 гісм3.

С увеличением содержания лития до 14—16% в магниеволитие­ вых сплавах по сравнению с магнием заметно (в 1,5 раза) увели­ чивается коэффициент линейного расширения, резко (в 2—4 раза) падает теплопроводность и на 30—40% повышается удельная тепло­ емкость.

Наблюдаемые изменения физических свойств магниеволитиевых сплавов обусловлены прежде всего свойствами металлического ли­ тия, которые сильно отличаются от соответствующих характеристик магния (табл. 6).

Результаты изучения физико-механических свойств сплавов на основе магния с различным содержанием лития показывают, что сплав магний — 8% лития обладает наиболее удачным сочетанием удельного веса и прочности, пластичности и ударной вязкости. Кроме того, согласно ранее проведенным исследованиям [15, 22], коррозионная стойкость и свариваемость этого сплава не уступает соответствующим свойствам большинства магниевых сплавов.

Многокомпонентные магниеволитиевые сплавы. Двойные магние­ волитиевые сплавы, несмотря на ряд присущих им интересных свойств, не находят широкого применения как конструкционный материал в связи с их невысокой прочностью, особенно при повы­ шенных температурах. Поэтому для получения таких материалов на основе системы магний — литий была предпринята попытка их упрочнения путем легирования. Следует отметить, что работы в направлении создания многокомпонентных магниеволитиевых спла­ вов ведутся уже более 30 лет и к настоящему моменту имеется не­ сколько композиций, которые нашли промышленное применение или находятся в стадии опробования [15, 28—31].

6* 163