строение (557054), страница 59
Текст из файла (страница 59)
В настоящее время существует реальная перспектива получения сплавов системы А! — Ы вЂ” С:и — Мя с содержанием лития до 3 %, с меньшей на 10 % плотностью и на 10 ' более высокой жесткостью наряду с механическими свойствами, аналогичными свойствам средне- и высокопрочных алюминиевых сплавов, и с высокой коррозионной стойкостью. В настоящее время А! — Ы сплавы получают методом литья, когда легирующие элементы растворяют в расплаве алюминия и из полученного сплава льют слитки.
Такой процесс ограничивает содержание лития тремя процентами. Более высокое содержание лития и, следовательно, более низкая плотность могут быть достигнуты порошковой металлургией. Она позволяет получать новые химические составы сплавов с более мелким зерном и более однородным распределением легирующих элементов для оптимального соотношении прочности и вязкости. Порошковая металлургия алюминий — литиевых сплавов повышает содержание лития до 5 % и снижает плотность сплава на !4%, обеспечив при этом сочетание высокой прочности, коррозионной стойкости и способности сплава работать при температурах до 250 'С.
Техника сверхзвуковых летательных аппаратов связана с разработкой алюминий-литиевых сплавов. В соответствии с равновесной диаграммой состояния бинарной системы А! — Ы растворимость лития в твердом состоянии в алюминии при 600 'С достигает б %, при комнатной температуре 1 % . Литий с алюминием образует стабильную 6-фазу (АП 1 и А1Ы,) метастабильную упорядоченную 6'-фазу (А1Ы) при старении 20... !60 'С. Выделение 6'-фазы в А! — Ы сплаве сопровождается понижением пластичности. Добавки циркония в сплавы системы А! — Ь1 измельчают зерно и повышают стойкость к коррозии.
Марганец также измельчает зерно и увеличивает коррознонную стойкость, но в меньшей сте- Т а 6л н ца 21. лнмнчесхнй состав сплавов с хостнгнугммн ллоеносеьМ н жсс»нос»ью, % ы мх мп сс Марка сплава, страна сп хг 7 8 10 ркс. 199. Влкннне своаств мате. рвала ва снкженке массо оамолета пени, чем цирконий. Кроме того, марганец понижает температуру солидуса. Кремний увеличивает предел текучести сплава, уменьшает склонность к охрупчиванию. Сплав 01420 (содержит от 0,1 до 2 % 1!) — самый легкий из всех алюминиевых сплавов, его плотность 2600 кг7мв. Модуль упругости сплава — 76000 МПа в отличие от модуля упругости традиционных сплавов типа Д16, равного 72000 МПа. Широкое применение сплава 01420 вместо сплава Д16 в конструкциях снижает массу от 13 % до 20 %. Сплав 01420 обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью. Он сваривается всеми видами сварки.
Прочность сварного соединения составляет по сравнению с прочностью основного материала 84 % . Повторная термическая обработка сплава после сварки дает 100 %-ную прочность. Сплав 01420 закаливают с 460 'С охлаждением в воде или на воздухе с последующим искусственным старением при 120 'С 12 ч. Закалка с охлаждением на воздухе обеспечивает высокую коррозионную стойкость, закалка в воде — получение более высоких характеристик пластичности. В табл. 21 приведен химический состав литийсодержащих сплавов и достигнутое в них снижение плотности и увеличение жесткости по сравнению с традиционными алюминиевыми деформируемымн сплавами. При оценке снижения веса, вследствие улучшения комплекса свойств материала решающее преиму1б щество заключается в уменьшении плотности по сравнению с повышением прочности, жесткости, усталостной долговечности (рис.
!39). Дальнейшие разработки алюмичв ~Ф Елрв ьнра ний-литиевых сплавов связаны с пое й б в о вышением вЯзкости РазРУшениЯ. ИзУОбсо" срн чение структурного состояния сплаАннгпль вов системы А! — 1.1 — С:ц — Мй и опре- деление характеристик пластичности б б а ж гб гб и Разрушения позволили разработать псььггггре ай»об % оптимальную обработку сплавов для получения наилучшего сочетания прочности и вязкости. В настоящее время основным способом повышения вязкости алюминий-литиевых сплавов является измельчение зерна легированием, термомеханической обработкой и использованием методов порошковой металлургии. Технологнчность сплавов Т а б л н ц а 22. Свойства тралнцнонно прнменнеммх алммннневмх н А! — ь! сплавов Е, гпа Марка сплава ».
кгум' 'гв' мпа ов.в мпа овг» 290 420 380 260 !0,3 14,3 13,9 10,4 15,3 17,1 19,1 16,8 72,66 72,0 77,25 76,0 10 7 4 6 2780 2800 2720 2500 430 480 520 520 Д16 В95 ВАД23 01420 Алюминий-литиевые сплавы хорошо деформируются в горячем состоянии, поэтому стадии горячей листовой прокатки осуществляются легче, чем при работе с традиционными высокопрочиыми алюминиевыми сплавами. Алюминий — литиевые сплавы быстро упрочняются при холодной деформации, причем при высокой степени деформации в них появляется склонность к охрупчиванию. Сплавы хорошо прессуются, штампуются и обрабатываются резанием. Технология получения новых сплавов мало отличается от технологии производства традиционных сплавов.
Сравнительные свойства алюминиевых и новых алюминиево — литиевых сплавов приведены в табл. 22. Положительное влияние повышения модуля упругости в алюминий-литиевых сплавах увеличивает удельную жесткость сплава, что способствует уменьшению интенсивности развития усталостной трещины. Большая часть современных деталей из алюминий-литиевых сплавов изготавливается способом слитковой металлурги на специальном оборудовании, предусматривающем защиту сплавов при плавке от водорода. Применение порошковых алюминий-литиевых сплавов расширяет возможный диапазон химических составов, улучшает микроструктуру и, следовательно, механические свойства и снижает сложность технологического процесса. Поэтому разработку сверхлегких алюминиевых сплавов осуществляют в двух направлениях: слитковой металлургии, порошковой металлургии. Многим алюминий-литиевым сплавам присуще явление сверхпластичности, что значительно расширяет возможности их применения.
Следует отметить, что удельная прочность сплава 01420 является оптимальной по сравнению с удельной прочностью остальных сплавов. в, аз гт в й 7. Материалы для остекленна Алюминий-литиевые сплавы окажут значительное влияние на проектирование, производство и эксплуатационно-экономические характеристики будущих самолетов.
Рве. (ЗО. Схема распределения (злюра) суммарных внутренних напряжений в закалеяном н отожженном листовых стеклах: о †закаленн;  †закаленн и отожжевяое (е) — яох действием изгибающей нагрузки (Р) Неорганические стекла являются при нормальной температуре аморфными, изотропными, хрупкими и большей частью прозрачнымн материалами, образующимися при охлаждении неметаллического минерального расплава. В состав большинства промышленных стекол входят один нлн несколько кислотных стеклообразующих оксидов (ЯО„ВзО„А1зОю ЪОз, РзОз и др.), а кроме тою, ряд основных оксидов (К,О, Ха,О, 1л,О, СаО и др.).
У большинства стекол термостойкость колеблется от 90 до 200 С, а у кварцевою стекла, самого прочного, термостойкого и нерасширяющегося, достигает 800... !000 'С. Толстые изделия менее термостойки. Температурная зависимость прочности стекол имеет минимум при 200 'С. Максимальная рабочая температура обычно не превышает 400... 500 'С, что примерно соответствует температуре стеклования. Кварцевое стекло допускает длительную эксплуатацию при 1100 ... 1200 'С (прочность повышена на 50 %) н кратковременное использование при нагреве до 1400...
1500 'С. Изделия из легированною кварцевого стекла массой до 50 кг можно кратковременно эксплуатировать в условиях высокого вакуума при нагревании до 1800 ... 2000 С. Термическое упрочнение (закалка) осуществляется быстрым и равномерным охлаждением стекла, нагретого выше температуры стеклования в потоке воздуха или в маслах. Упрочнение стекла закалкой связано с появлением в стекле значительных, но более или менее равномерно распределенных напряжений, которые в наружных слоях стекла вызывают напряжения сжатия, а во внутренних слоях — напряжения растяжения. Под влиянием внешнего изгибающего усилия такое стекло, по сравнению с обычным (отожженным), испытывает большее сжатие в верхнем слое и меньшее растяжение в нижнем (рис.
140). Предел прочности стекла при сжатии примерно в 10...15 раз больше, чем предел прочности при растяжении. Увеличение сжимающих усилий в верхнем слое закаленного стекла при его изгибе практически не влияет на его прочность, тогда как значительное уменьшение растягивающих усилий в нижнем слое существенно повышает его прочность' и упругость. Термостойкость закаленною стекла более высокая, так как возникающие при резком изменении температуры усилия в наруж- 252 и -вг ных и внутренних слоях имеют противоположные знаки и взаимно компенсируются. Термохимическое упрочнение основано на закалке стекла и, кроме тою, на глубоком изменении самой структуры и свойств его поверхностною слоя.
Такое упрочнение производится быстрым охлаждением стекла, нагретого выше температуры стеклования, в подогретых полимерных кремнийорганических жидкостях, Дополнительное упрочнение объясняется образованием на поверхности стекла полимерных пленок. Закаленные стекла обладают в 3 ... 4 раза большей сопротивляемостью по отношению к статическим нагрузками в 2... 3 раза большей термостойкостью, чем отожженные стекла.
Еще более высокую прочность и термостабильность имеют термохимически упрочненные стекла. Классий)икании иеорганнческнх стекол, их свойства, применение По содержанию модификаторов стекла бывают щелочными (до !5 % 5!азО, К,О, СаО), «бесщелочными» с содержанием щелочных модификаторов до — 5 % и кварцевые. Одним из самых распространенных высококачественных стекол, применяемых в авиационных конструкциях„является алюмоборосиликатное (на основе системы А1,0,— В,О,— ЯО,) малощелочное стекло. По назначеншо техническое стекло делят на оптическое, лабораторное, электротехническое, транспортное, приборное, защитное, теплозвукоизоляционное, светотехническое, стекловолокна и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
