Реферати

Реферат: Алюминий-литиевие сплави

Сутність личностно-ориентированного навчання і його відмінність від традиційної системи утворення. Характеристика методики і розкриття сутності личностно-ориентированного навчання в педагогічній практиці. Комплексний аналіз різних підходів до проблеми личностно-ориентированного навчання і визначення його відмінностей від традиційної системи навчання.

Про творчість Ч. Айтматова. Навіщо Ч. Айтматов вводить в роман "Плаха" християнські образи? Як екологічні проблеми сплітаються з етичними в його романі?

Цивільне право. Принципи цивільного права. Чинність закону в часі. Цивільний закон у просторі. Цивільне право по колу облич.

Фінансовий аналіз підприємства. Розрахунок показників динаміки і структури балансу. Аналіз показників стійкості, ліквідності і платоспроможності підприємства. Аналіз оборотності оборотних коштів. Оцінка рівня і динаміки показників балансового і чистого прибутку підприємства.

Види маркетингу і їхньої особливості. Теоретичні основи маркетингової діяльності. Сутність понять потреба, попит, обмін і угода. Особливості маркетингу в російській економіці. Маркетингові дослідження на підприємстві чорної металургії. Характеристика промислового підприємства.

Роботу надрукувала студентка V курсу

групи керамика Петракова Екатеріна.

Київ-2001.

Алюминий-литиевие сплави є новим класом широко відомих алюмінієвих систем і характеризуються прекрасним поєднанням механічних властивостей: малою густиною, підвищеним модулем пружності і досить високою міцністю. Це дозволяє створювати аерокосмічну техніку з меншою масою, що дає можливість економії пального, збільшення вантажопідйомності і поліпшення інших характеристик літальних апаратів.

Алюмінієві сплави, леговані літієм, відносяться до старіючих систем і відрізняються складністю фазових і структурних перетворень в процесі їх термообробки. Ці зміни впливають сильний чином на характеристики трещиностойкости, в'язкість руйнування, корозійної стійкості і опору циклічним навантаженням. Тому їх розуміння представляє велике наукове і практичне значення.

Перерахую краткоосновние властивості сплавовAl. Збільшення змісту літію зменшує густину алюмінію. Добавки літію в межах твердого розчину приводять до безперервного збільшення питомого опору. Модуль пружності алюмінію зростає із збільшенням змісту літію. При максимальній розчинності літію в твердому розчині модуль пружності становить 8000кГ/мм2. Збільшення змісту літію приводить до підвищення прочностних характеристик алюмінію. При змісті літію до 2% міцність сплавів зростає без зниження пластичності, при подальшому збільшенні змісту літію пластичність різко знижується. Літій при концентраціях до 0,8% повідомляє алюмінієвим сплавам підвищену стійкість до корозії, більш високу, ніж у чистого алюмінію.

У даній роботі я хочу зупинитися на рассмотрениипромишленних алюминий-литиевих сплавах. Розглянемо спочатку ихобщую характеристику.

Підвищений інтерес до легування алюмінієвих сплавів літієм, самим легким з металів з густиною ~ 0,54 г/см3, зумовлений тим, що кожний відсоток літію знижує густину алюмінію на 3%, підвищує модуль пружності на 6% і забезпечує в сплавах значний ефект зміцнення після гартування і штучного старіння.

До теперішнього часу створений цілий клас сплавів зниженої густини різного призначення;

сплави для виготовлення зварних конструкцій;

високоміцні сплави для заміни сплавів системи Al-Zn-Mg-Cu типу В95;

сплави з високої трещиностойкостью для заміни сплавів типу Д16 системи Al-Cu-Mg;

жароміцні сплави.

На базі системи Al-Mg-Li розроблений оригінальний сплав 1420. Він самий легкий (густина 2,47 г/см3), коррозионностойкий, що зварюється, має порівняно високу (в порівнянні з попередніми сплавами) міцність і підвищений модуль пружності (7500 кГ/мм2). Сплав загартовується як при охолоджуванні у воді, так і на повітрі. Механічні властивості сплаву в процесі старіння при 200С не змінюються, що дозволяє легко виробляти всілякі технологічні операції по деформації в загартованому стані. Цей сплав відноситься до среднепрочним і широко застосовується в зварних конструкціях, забезпечуючи зниження маси до 20-25% при підвищенні жорсткості до 6%. Також з цього сплаву виготовляють плити, панелі, профілі, прутки, листи (в стані Т1 (див. нижче)).

З метою підвищення прочностних властивостей, особливо межі текучості, запропоновані модифікації сплаву 1420 (1421 і 1423), які додатково леговані скандием і розрізнюються лише змістом магнію.

Високоміцні сплави 1450 и1451 системи Al-Cu-Li характеризуються високою міцністю не тільки при кімнатній, але і при підвищених температурах, а також володіють хорошою корозійною стійкістю. При заміні сплаву В95 сплавами 1450 і 1451 (останній призначений головним чином для виготовлення листів) маса конструкції може знизитися на 8-10% при підвищенні жорсткості до 10%. Високою жароміцністю при температурах до 2250С володіє сплав ВАД23, додатково вмісний марганець і кадмій.

Для заміни сплавів типу Д16 на базі системи Al-Mg-Li-Cu розроблені сплави 1430 і 1440 з більш низькою (на ~ 8%) густиною, підвищеним (на 10%) модулем пружності і досить високої трещиностойкостью. Сплав 1430 відрізняється від сплаву 1440 підвищеною (в 1,5-2 рази) пластичністю і дещо поступається йому за характеристиками малоцикловой втоми.

Інтенсивні роботи по створенню алюминий-литиевих сплавів велися також в США, Великобританії і Франції. У середині 80-х років з'явилися сплави 2090 системи Al-Cu-Li, 2091 системи Al-Cu-Li-Mg, 8090 і 8091 системи Al-Li-Cu-Mg і публікація складу сплаву Navalite системи Al-Mg-Li-Cu.

Сплави 2090 (аналог вітчизняного сплаву 1450) і 8091 запропоновані для заміни високоміцних сплавів типу 7075 (вітчизняні сплави типу В95), в порівнянні з якими вони мають знижену на 8-10% густину і підвищений модуль пружності.

Сплави 8090 (аналог вітчизняного сплаву 1440), 2091 і Navalite (аналог сплаву 1430) рекомендовані для заміни сплавів середньої міцності з підвищеної трещиностойкостью типу 2024 і 2014 (типу Д16 і АК8), в порівнянні з якими вони мають знижену (на ~ 8%) густину і підвищений (на ~ 10%) модуль пружності.

Хімічний склад (основних легуючих і домішкових елементів) алюминий-литиевих сплавів приведений в таблиці 1.

ТАБЛИЦЯ 1. Хімічний склад, густинаρnи модуль пружності Е алюминий-литиевих сплавів

Марка

сплаву

Масовий зміст елементів, %

ρ,

г/см 3

Е,

ГПа

Li

Mg

Cu

Zr

Sc

Fe

Si

(не більш)

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

-

-

-

-

-

Вітчизняні сплави дещо відрізняються від відповідних зарубіжних аналогів за змістом основних легуючих елементів і додаткового комплексного микролегированием. До речі, за рубежем немає аналога вітчизняному сплаву 1420. Це пояснюється значними труднощами при плавці і литті сплавів системи Al-Mg-Li. Тому зарубіжні фірми зосередили свої зусилля на розробці і освоєнні більш технологічних, але менше за щільні, ніж 1420, сплави систем Al-Cu-Li і Al-Cu-Li-Mg.

У процесі освоєння промислового виробництва напівфабрикатів з сплаву 1420 у нас були вирішені складні технологічні проблеми, характерні і для інших алюминий-литиевих сплавів, зумовлені:

присутністю хімічно активних елементів - літію і магнію;

високою мірою легування, що досягає 14% (атомний зміст);

сильною локалізацією деформації в смугах ковзання і інтенсивним зміцненням з різким зменшенням пластичності при холодній пластичній деформації;

відсутністю режимів пом'якшувального відпалу, що забезпечує разупрочнение і підвищення пластичності до рівня, необхідного для здійснення значної холодної деформації;

зниженою пластичністю і в'язкістю руйнування у висотному напрямі масивних напівфабрикатів.

Велика увага була приділена таким питанням:

зменшення газосодержания в сплаві;

підвищення чистоти по таких домішках, як Na, K, Fe, Si;

відробляння технології отримання напівфабрикатів з регламентованою мікроструктурою, включаючи листи з ультрамелкозернистой структурою для сверхпластичной формування;

відробляння технології зварювання плавленням, що забезпечує високі ресурсні характеристики.

З алюмимний-литиевих сплавів виготовляють практично всі види напівфабрикатів - пресовані, штампування, плити, листи.

Тепер рассмотримвлияние різних чинників на властивості промислових сплавовAl.

Працездатність алюминий-литиевих сплавів визначається головним чином такими ресурсними характеристиками, як швидкість росту тріщини втоми, коефіцієнт інтенсивності напружень у вершині тріщини (Кс, К1с), малоцикловая втомна довговічність, опір корозійному розтріскуванню, расслаивающая і межкристаллитная корозія.

На рівень вказаних властивостей великий вплив оказиваетряд чинників. До найбільш важливих чинників відносяться:

- характер зеренной структури: міра рекристалізації, анізотропії форми зерна, наявність і густина виділень на межах зерен і субзерен, наявність прикордонних зон, вільних від виділень;

- холодна деформація розтягнення між гартуванням і старінням напівфабрикатів;

- режим штучного старіння.

Вплив зеренной структури на властивості сплавів. Напівфабрикати з переважно рекристаллизованной структурою володіють більш високими характеристиками в'язкості руйнування і трещиностойкости при декілька знижених прочностних властивостях в порівнянні з нерекристаллизованной структурою.

Найкращі результати звичайно отримують на напівфабрикатах з дрібним, близьким до рівноважної форми, зерном. Однак підвищення в'язкості руйнування не завжди пов'язане з найменшим розміром зерна. Позитивний ефект спостерігається також на напівфабрикатах, в яких в процесі перебудування виділяються частинки повторних фаз - Т2, S. Полуфабрікати з рекристаллизованной структурою характеризуються підвищеним опором расслаивающей корозії.

Якщо в листах алюминий-литиевих сплавів зерна мають розміри < 15 мкм, то вони володіють ефектом сверхпластичности і використовуються для виготовлення деталей складного рельєфу. Хороші показники сверхпластичности отримують на листах з сплаву 2090 і 1450 з нерекристаллизованной структурою. У процесі сверхпластической формування цих листів протікає динамічна рекристалізація і забезпечується висока пластичність.

Вплив холодної деформації між гартуванням і старінням. Значний ефект в підвищенні прочностних властивостей, характеристик в'язкості руйнування і трещиностойкости, опору корозії спостерігається на сплавах систем Al-Cu-Li і Al-Li-Mg-Cu при використанні регламентованої холодної деформації розтягненням загартованих напівфабрикатів перед штучним старінням. Внаслідок такої обробки збільшуються густина і дисперсність виділень зміцнюючих фаз, що гетерогенно зароджуються, меншають ширина прикордонних зон, вільних від виділень, розмір і кількість частинок стабільних фаз на межах.

Режими термомеханической обробки, що включають суворо регламентовану деформацію розтягненням на 3-6 % перед штучним старінням, є основними при виробництві листів, плит, пресованих напівфабрикатів з алюминий-литиевих сплавів. Листи, плити і профілі з сплаву 2090 в стані Т8Е41 зазнають деформації на 6 % перед старінням, а напівфабрикати з сплавів 8090, 2091, 8091 - на 3 %. Внаслідок такої обробки підвищується опір корозійному розтріскуванню і расслаивающей корозії.

Вплив режимів старіння. Алюминий-литиевие сплави можуть бути постарені до трьох станів: недостаренное (м'який режим), до максимальної міцності («пік» старіння) і перестаренное. Для того, щоб забезпечити потрібне поєднання міцності, пластичності, в'язкості і корозійної стійкості, розроблялися оптимальні режими старіння. Встановлено, що для більшості сплавів висока пластичність і в'язкість руйнування в поєднанні зі середнім рівнем прочностних властивостей досягаються після низькотемпературного старіння в м'якому режимі - недостаренное стан. Однак краща корозійна стійкість забезпечується в результаті перестаривания або старіння на максимальну міцність. Найкращий комплекс властивостей (механічні властивості при розтягненні - в'язкість руйнування) отриманий при поєднанні високої деформації (2-8%) після гартування з низькотемпературним старінням.

І, нарешті, рассмотримсвойства промислових напівфабрикатів з сплавовAl. З промислових сплавів виготовляють різні напівфабрикати - листи, плити, штампування і різноманітної форми пресовані вироби, які можуть застосовуватися в залежності від необхідного комплексу і рівня властивостей в декількох станах.

У системі позначень станів сплавів, що термічно зміцнюються, прийнятій за рубежем, вказуються різні види термічної обробки і поєднання, що використовуються і послідовності холодної деформації і старіння. Деякі з них приведені нижче (буква Т означає термічну обробку для отримання стабільних багатств):

Т1 - охолоджування від температур гарячої деформації з подальшим природним старінням для отримання більш стабільного багатства.

Т2 - охолоджування від температур гарячої деформації, нагартовка і подальше природне старіння для отримання більш стабільного багатства.

Т3- гартування, холодна деформація і подальше природне старіння. Після гартування напівфабрикати піддають холодній деформації для підвищення міцності, при цьому вплив холодної деформації при прогладке або розтяжці обмовляються в технічній документації.

Т4 - загартований і природно постарений стан.

Т5 - охолоджування від температур гарячої деформації і подальше штучне старіння.

Т6-гартування і штучне старіння. Напівфабрикати не піддають холодної деформації після гартування. Вплив холодної деформації при прогладке або виправленню не обмовляються в технічній документації.

Т7-гартування і перестаривание. Перестаривание забезпечує отримання властивостей за максимумом міцності на кривій старіння при деяких спеціально контрольованих характеристиках з метою досягнення стабільності розмірів, більш низького рівня залишкових напружень або підвищення корозійної стійкості.

Т8-гартування, холодна деформація і подальше штучне старіння. Застосовні для напівфабрикатів, що піддаються холодній деформації для підвищення міцності, а також для яких вплив холодної деформації при прогладке або розтяжці обмовляються в технічній документації. Міра холодної деформації означається цифрою 8.

Т9 - гартування, штучне старіння і подальша холодна деформація.

Т10 - охолоджування від температур гарячої деформації, холодна деформація і подальше штучне старіння.

Гартування або обробка на твердий розчин складається в нагріві або деформованих напівфабрикатів, що ллються до відповідної температури, витримці при цій температурі, тривалість якої достатня для переходу складових в твердий розчин, і швидкому охолоджуванні для фіксації твердого розчину. Наприклад, у деяких сплавів серії 6000 необхідні механічні властивості досягаються або при охолоджуванні з піччю від температури нагріву під гартування, або при охолоджуванні від температур гарячої деформації з швидкістю, достатньою для того, щоб уникнути розпаду твердого розчину, що аналогічно операції гартування. У таких випадках для диференціації відповідних станів використовують позначення Т3, Т4, Т6, Т7, Т8 і Т9.

Крім термічної обробки, в цій системі позначень існують ще позначення таких станів: F - без якої- небудь додаткової обробки після виготовлення; Про - випалений стан; W - загартований стан, нестабільний. Ці стану менш стабільні, ніж стану, що отримуються при термічній обробці.

Для деформованих напівфабрикатів, в яких залишкові термічні напруження зменшують за допомогою холодної деформації, використовують наступні позначення:

ТХ51-зменшення залишкових напружень після гартування за допомогою растяжкис певною залишковою деформацією (0,5-3,0%) в залежності від вигляду напівфабрикату. Обробка з таким позначенням застосовується головним чином для плит, катаних і холоднодеформированних смуг і прутков, що не піддаються додатковому виправленню після розтягнення. Застосовно до пресованим пруткам, смугам, профілям і трубам використовують позначення: ТХ510 - без додаткового виправлення після розтяжки; ТХ511 - з незначним виправленням після розтяжки для позначення стандартних вимог по допусках.

ТХ52-зменшення залишкових напружень стисненням. Застосовується для напівфабрикатів, в яких зменшення залишкових напружень після гартування проводиться за допомогою виправлення стисненням із залишковою деформацією 1-3%.

ТХ54-зменшення залишкових напружень розтягненням і стисненням. Застосовується для штампування, залишкові напруження в яких зменшують шляхом холодного калібрування в остаточному штампі.

Замість букви «Х» в позначеннях вигляду обробки напівфабрикатів, зухвалої зниження залишкових напружень, в залежності від стану вказуються відповідні цифри 3, 6, 7 або 8 (наприклад, замість ТХ52 буде Т652 або Т852).

Ті ж самі цифри можуть використовуватися в поєднанні з символом стану W для позначення нестабільного загартованого стану напівфабрикатів, для яких необхідне виправлення для зменшення залишкових напружень.

Для деформованих напівфабрикатів, термообработанних з стану Про і F без виправлення після гартування, використовуються такі позначення: Т42 - гартування з станів Об илиF і подальшу природну старениедо отримання стійкого багатства; Т62-гартування з станів Об илиF і подальше штучне старіння.

Змінюючи режими термічної і термомеханической обробки алюминий-литиевих сплавів, можна отримувати різний комплекс властивостей.

Алюминий-литиевие сплави найбільш ефективно застосовуються в літальних апаратах. Це пов'язано з тим, що вони мають більш високу вартість, але при цьому більш низьку густину і більш високий модуль пружності в порівнянні з традиційними алюмінієвими сплавами систем Al-Cu-Mg і Al-Zn-Mg-Cu.

Оптимальне поєднання прочностних властивостей, корозійної стійкості, характеристик трещиностойкости і в'язкості руйнування забезпечується отриманням напівфабрикатів із заданою регламентованою структурою і застосуванням термомеханической обробки, що включає гартування, визначене холодну деформацію і старіння. Наприклад, для забезпечення високої трещиностойкости з метою заміни сплаву 2024Т3 рекомендується застосовувати листи сплаву 2091 в стані Т8Х, які після гартування піддають 3%-ний холодній деформації розтягненням і подальшому штучному старінню при 1350С, 10 ч. Середня міцність при деякому пониженні характеристик трещиностойкости досягається на листах з сплаву 2091 в стані Т8 - гартування, розтягнення на 3%, старіння при 1850С, 24 ч. Аналогічні режими термомеханической обробки застосовують і при виготовленні напівфабрикатів з вітчизняних алюминий-литиевих сплавів.

Алюминий-литиевие сплави займають особливе положення серед інших старіючих алюмінієвих систем, що зумовлено їх більш високим модулем пружності і меншою густиною, властивостями, що відкриває нові можливості застосування металевих легких матеріалів, зокрема для аерокосмічної техніки. Однак при цьому ним свойствен один недолік - низька пластичність в стані максимальної міцності. Для його подолання проведено багато досліджень впливу різних чинників на пластичність і характеристики руйнування алюминий-литиевих сплавів. З'ясовано, що причинами зниженої пластичності і в'язкості руйнування є неоднорідність деформації; наявність зон, вільних від виділень зміцнюючої фази, пов'язаних із зародженням різних фаз, вмісних літій, по межах зерен; поява пір біля великих частинок і наявність природних домішок, таких як K, Na, S, H2, Fe, Si, створюючих або легкоплавкі евтектики по межах зерен, або виділення по них фаз. Перерахую основні заходи, які були запропоновані для розв'язання цієї проблеми (підвищення пластичності). Насамперед це легування алюминий-литиевих сплавів міддю і магнієм, які утворять потрійні фази з літієм і спричиняють твердорозчинне зміцнення. Ці фази нарівні з проміжною сприяють зміцненню сплавів при старінні, і більш однорідній його деформації. Цій же меті служить і легування алюминий-литиевих сплавів цирконием і скандием. Ще є метод двоступеневого старіння. Таке старіння спричиняє більш рівномірний розподіл фаз виділення і стабілізацію дисперсної структури. Однак потрібно сказати, що ще не вичерпані всі можливі способи поліпшення пластичності сплавів Al-Li.

Дослідженню алюминий-литиевих сплавів, удосконаленню технології виробництва різних напівфабрикатів, розробці нових композицій сплавів і оцінці перспективності їх застосування, особливо в авіаційній техніці, приділяється велика увага в багатьох країнах.

Список літератури.

1. І. Н. Фрідляндер, К. В. Чуїстов, А. Л. Березіна, Н. Н. Колобнев. Алюминий-литиевие сплави. Структура і властивості. - Київ, «Наукова думка», 1992.

2. І. Н. Фрідляндер. Металознавство алюмінію і його сплавів. - М.: «Металургія», 1971.

3. І. Н. Фрідляндер. Конструкційні сплави (серія Алюмінієві сплави). - М.: «Металургія», 1968.

4. Алюміній: властивості і фізичне металознавство: Справ. - М.: «Металургія», 1989.

5. Застосування алюмінієвих сплавів (серияАлюминиевие сплави): Довідкове керівництво (під ред. А. Т. Туманова). - М.: «Металургія», 1973.