Реферат: Алюминий-литиевые сплавы

Алюминий-литиевые сплавы являются новым классом широко известных алюминиевых систем и характеризуются прекрасным сочетанием механических свойств: малой плотностью, повышенным модулем упругости и достаточно высокой прочностью. Это позволяет создавать аэрокосмическую технику с меньшей массой, что даёт возможность экономии горючего, увеличения грузоподъемности и улучшения других характеристик летательных аппаратов.

Алюминиевые сплавы, легированные литием, относятся к стареющим системам и отличаются сложностью фазовых и структурных превращений в процессе их термообработки. Эти изменения оказывают сильное влияние на характеристики трещиностойкости, вязкости разрушения, коррозионной стойкости и сопротивления циклическим нагрузкам. Поэтому их понимание представляет большое научное и практическое значение.

Перечислю кратко основные свойства сплавов Al-Li . Увеличение содержания лития уменьшает плотность алюминия. Добавки лития в пределах твердого раствора приводят к непрерывному увеличению удельного сопротивления. Модуль упругости алюминия возрастает с увеличением содержания лития. При максимальной растворимости лития в твердом растворе модуль упругости составляет 8000кГ/мм2 . Увеличение содержания лития приводит к повышению прочностных характеристик алюминия. При содержании лития до 2% прочность сплавов возрастает без снижения пластичности, при дальнейшем увеличении содержания лития пластичность резко снижается. Литий при концентрациях до 0,8% сообщает алюминиевым сплавам повышенную стойкость к коррозии, более высокую, чем у чистого алюминия.

В данной работе я хочу остановиться на рассмотрении промышленных алюминий-литиевых сплавах . Рассмотрим сначала их общую характеристику.

Повышенный интерес к легированию алюминиевых сплавов литием, самым легким из металлов с плотностью ~ 0,54 г/см3 , обусловлен тем, что каждый процент лития снижает плотность алюминия на 3%, повышает модуль упругости на 6% и обеспечивает в сплавах значительный эффект упрочнения после закалки и искусственного старения.

Возможно вы искали - Реферат: Архимед

К настоящему времени создан целый класс сплавов пониженной плотности различного назначения;

сплавы для изготовления сварных конструкций;

высокопрочные сплавы для замены сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu типа В95;

сплавы с высокой трещиностойкостью для замены сплавов типа Д16 системы Al-Cu-Mg;

жаропрочные сплавы.

Похожий материал - Реферат: Ативизация познавательной деятельности учащихся посредством физического эксперимента

На базе системы Al-Mg-Li разработан оригинальный сплав 1420. Он самый легкий (плотность 2,47г/см3 ), коррозионностойкий, свариваемый,имеет сравнительно высокую (по сравнению с предыдущими сплавами) прочность и повышенный модуль упругости (7500 кГ/мм2 ).Сплав закаливается как при охлаждении в воде, так и на воздухе. Механические свойства сплава в процессе старения при 200 С не изменяются, что позволяет легко производить всевозможные технологические операции по деформации в закаленном состоянии. Этот сплав относится к среднепрочным и широко применяется в сварных конструкциях, обеспечивая снижение массы до 20-25% при повышении жесткости до 6%. Также из этого сплава изготовляют плиты, панели, профили, прутки, листы (в состоянии Т1 (см. ниже)).

С целью повышения прочностных свойств, особенно предела текучести, предложены модификации сплава 1420 (1421 и 1423), которые дополнительно легированы скандием и различаются лишь содержанием магния.

Высокопрочные сплавы 1450 и1451 системы Al-Cu-Li характеризуются высокой прочностью не только при комнатной, но и при повышенных температурах, а также обладают хорошей коррозионной стойкостью. При замене сплава В95 сплавами 1450 и 1451 (последний предназначен главным образом для изготовления листов) масса конструкции может снизиться на 8-10% при повышении жесткости до 10%. Высокой жаропрочностью при температурах до 2250 С обладает сплав ВАД23, дополнительно содержащий марганец и кадмий.

Для замены сплавов типа Д16 на базе системы Al-Mg-Li-Cu разработаны сплавы 1430 и 1440 с более низкой (на ~ 8%) плотностью, повышенным (на 10%) модулем упругости и достаточно высокой трещиностойкостью. Сплав 1430 отличается от сплава 1440 повышенной (в 1,5-2 раза) пластичностью и несколько уступает ему по характеристикам малоцикловой усталости.

Интенсивные работы по созданию алюминий-литиевых сплавов велись также в США, Великобритании и Франции. В середине 80-х годов появились сплавы 2090 системы Al-Cu-Li, 2091 системы Al-Cu-Li-Mg, 8090 и 8091 системы Al-Li-Cu-Mg и публикация состава сплава Navalite системы Al-Mg-Li-Cu.

Очень интересно - Реферат: Атмосферное излучение

Сплавы 2090 (аналог отечественного сплава 1450) и 8091 предложены для замены высокопрочных сплавов типа 7075 (отечественные сплавы типа В95), по сравнению с которыми они имеют пониженную на 8-10% плотность и повышенный модуль упругости.

Сплавы 8090 (аналог отечественного сплава 1440), 2091 и Navalite (аналог сплава 1430) рекомендованы для замены сплавов средней прочности с повышенной трещиностойкостью типа 2024 и 2014 (типа Д16 и АК8), по сравнению с которыми они имеют пониженную (на ~ 8%) плотность и повышенный (на ~ 10%) модуль упругости.

Химический состав (основных легирующих и примесных элементов) алюминий-литиевых сплавов приведен в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1 . Химический состав, плотность ρ n и модуль упругости Е алюминий-литиевых сплавов

Марка

сплава

Массовое содержание элементов, %

Вам будет интересно - Реферат: Ядерная энергетика 3

ρ,

г/см3

Е,

ГПа

Li Mg Cu Zr Sc Fe

Si

Похожий материал - Реферат: Атомная энергетика, атомные станции

(не более)

1420 1,8-2,3 4,5-6,0 - 0,08-0,15 - 0,2 0,15 2,47 76
1423 1,8-2,2 3,2-4,2 - 0,06-0,10 0,10-0,20 0,15 0,10 2,50 77
1430 1,5-1,9 2,3-3,0 1,4-1,8 0,08-0,14 - 0,15 0,10 2,57 79
1440 2,1-2,6 0,6-1,1 1,2-1,9 0,10-0,20 - 0,15 0,10 2,56 80
1450 1,8-2,3 ≤0,2 2,7-3,2 0,08-0,16 - 0,15 0,10 2,6 79,5
1451 1,5-1,8 ≤0,2 2,7-3,2 0,08-0,16 - 0,15 0,10 2,63 78,5
ВАД23 0,9-1,4 - 4,8-5,8 0,4-0,8 Mn 0,1-0,25 Cd 0,3 0,2 2,72 76
8090 2,2-2,7 0,6-1,3 1,0-1,6 0,04-0,16 - 0,30 0,2 2,54 79,5
8091 2,4-2,8 0,5-1,2 1,6-2,2 0,08-0,16 - 0,50 0,3 2,56 80
2090 1,9-2,6 0,25 2,4-3,0 0,08-0,15 - 0,12 0,1 2,59 80
2091 1,7-2,3 1,1-1,9 1,8-2,5 0,04-0,16 - 0,30 0,2 2,57 78
Navalite 1,6-2,8 1,7-3,9 0,9-1,4 0,14 - - - - -

Отечественные сплавы несколько отличаются от соответствующих зарубежных аналогов по содержанию основных легирующих элементов и дополнительным комплексным микролегированием. Кстати, за рубежом нет аналога отечественному сплаву 1420. Это объясняется значительными трудностями при плавке и литье сплавов системы Al-Mg-Li. Поэтому зарубежные фирмы сосредоточили свои усилия на разработке и освоении более технологичных, но менее плотных, чем 1420, сплавов систем Al-Cu-Li и Al-Cu-Li-Mg.

В процессе освоения промышленного производства полуфабрикатов из сплава 1420 у нас были решены сложные технологические проблемы, характерные и для других алюминий-литиевых сплавов, обусловленные:

присутствием химически активных элементов – лития и магния;