высокопрочные сплавы. Высокопрочные алюминиевые сплавы Содержание
 Скачать 47.61 Kb.
|
|
высокопрочные алюминиевые сплавы Содержание Введение…………………………………………………………………………….3 1 Теоретическая часть…….…………………………………...…………………4 1.1 История открытия сплавов………………………………...………..……4 1.2 Характеристики высокопрочных алюминиевых сплавов.………..……6 1.3 Развитие высокопрочных алюминиевых сплавов ……….………….…8 2 Применение и марки высокопрочных алюминиевых сплавов……………..13 2.1 Применение высокопрочных алюминиевых сплавов.……………….13 2.2 Марки высокопрочных алюминиевых сплавов………………...….....16 Заключение………...……………….……………………………………………….19 Список использованной литературы…………………...…………………………20 Введение Высокопрочные и сверхпрочные алюминиевые сплавы являются одними из основных конструкционных материалов современной авиационно-космической техники. Благодаря достаточной технологичности при изготовлении и высоким удельным прочностным показателям для повышения весовой эффективности, высокопрочные алюминиевые сплавы широко применяются в самолетостроении. Алюминиевые сплавы имеют высокую коррозионную стойкость, высокую тепло- и электропроводность (передают тепло и электрический ток с минимальными потерями), прочность и пластичность, хорошую технологичность. Их широко используют в авиастроении: например, во многих пассажирских самолетах изделия из алюминия составляют более 20 процентов массы всех конструкций. В данной курсовой работе мы рассмотрим, что представляют собой высокопрочные алюминиевые сплавы, их состав, обработку, применение в самолетостроении и самые распространенные марки высокопрочных алюминиевых сплавов. 1 Теоретическая часть 1.1 История открытия сплавов Развитие высокопрочных сплавов началось с открытия в 1923—1926 гг. немецкими учеными Зандером и Мейснером чрезвычайно высокого эффекта закалки и старения в трехкомпонентных сплавах Al-Zn-Mg. В начале 40-х годов был разработан сплав В95. Он нашел широкое промышленное применение как высокопрочный сплав, и до настоящего времени наряду со сплавом Д16Т является основным конструкционным материалом авиационной техники. В 1956 г. И. Н. Фридляндер и Е. И. Кутайцева создали более прочный сплав В96Ц, в который впервые в мировой практике был введен цирконий вместо марганца и хрома. Это позволило повысить пластичность и улучшить прокаливаемость высокопрочных сплавов. Позднее были разработаны еще два сплава с цирконием — самый прочный сплав В96Ц-1 (в основном для прессованных полуфабрикатов), и менее легированный ковочный сплав В96Ц-3 с высокой технологической пластичностью. В 1957 г. для изготовления массивных поковок и штамповок создан оригинальный отечественный сплав В93, который легирован небольшим количеством железа взамен традиционных элементов — антирекристаллизаторов марганца, хрома, циркония. Это обеспечило повышенную прокаливаемость и однородность прочностных свойств во всех направлениях при хорошей технологичности литья, ковки, штамповки. Специально для заклепок разработан сплав В94, обладающий хорошей расклепываемостью в искусственно состаренном состоянии и сопротивлением срезу в расклепанном состоянии. По сравнению со среднепрочными сплавами, высокопрочные сплавы менее пластичны и более чувствительны к надрезам, перекосам, что необходимо учитывать при обработке деталей и сборке конструкций из них. При применении сплавов следует тщательно подходить к конструированию деталей: выбирать формы с минимальными концентраторами напряжений, с большой плавностью переходов при изменении сечения, уменьшать эксцентриситеты. Высокопрочные сплавы не теплопрочны и при длительной эксплуатации их можно использовать до температур не выше 100—120°С. На первом этапе применения основных высокопрочных сплавов В95 и В93 главным требованием, предъявляемым к ним, состояло в обеспечении максимальной статической прочности. С учетом этого был установлен химический состав сплавов с довольно широкими допусками на содержание примесей железа и кремния и режим термообработки Т1, отвечающий фазовой стадии старения. При этом полуфабрикаты из таких сплавов обычной чистоты по примесям в состоянии Т1 имели ряд недостатков, к числу которых следует отнести склонность к коррозионному растрескиванию и расслаивающей коррозии, большую чувствительность к всякого рода концентраторам напряжений, пониженную пластичность и статическую выносливость. В 60-е годы обострилась проблема надежности, долговечности, экономичности современной техники, что существенно изменило подход к оценке работоспособности высокопрочных сплавов. Они должны обладать оптимальным комплексом свойств: высокая прочность должна сочетаться с высоким сопротивлением коррозии, усталости и с достаточно высокими значениями характеристик пластичности и трещиностойкости, введенных в расчеты при проектировании самолетных конструкций по новому принципу безопасной повреждаемости. Поэтому для дальнейшего надежного и эффективного применения высокопрочных сплавов были разработаны новые модификации с ограниченным содержанием примесей железа и кремния (а для сплава В95 с одновременным снижением концентрации цинка) — сплавы В95пч, В95оч и В93пч повышенной и особой чистоты. Это позволило существенно повысить пластичность и трещиностойкость при сохранении статической прочности и некотором увеличении сопротивления малоцикловой усталости [1]. 1.2 Характеристики высокопрочных алюминиевых сплавов Самыми высокопрочными среди алюминиевых сплавов являются сплавы на основе системы Al-Zn-Cu-Mg. В связи с этой системой, маркировка сплавов начинается с буквы В: В93, В94, В95, В96. Отличие этих сплавов от дюралюминов заключается в более низком содержании меди (в среднем от 1,0 до 2,5%), и большом содержании цинка (в среднем от 6,0 до 8,0%). При этом среднее содержание магния (от 1,9 до 2,65%) в высокопрочных сплавах немного превышает среднее содержание его в большинстве дюралюминов (за исключением ВД17 и Д19). Содержание марганца мало отличается от содержания его в сплавах других систем (за исключением сплавов типа АМц) и составляет в среднем 0,35-0,40%. Изменения химического состава по сравнению с дюралюминами изменяет фазовый состав. В высокопрочных сплавах отсутствуют упрочняющие фазы CuAl2, S(CuMgAl2), содержащиеся в дюралюминах, а в структуре литых и отожжённых сплавов появляются новые, образованные с участием цинка, такие как MgZn2, AlZnMgCu (Т-фаза). При примерно равных количествах Fe и Si образуется соединение AlFeSi, а в присутствии Mn – AlFeSiMn, устраняя тем самым образование Mg2Si, которая оказывает меньший упрочняющий эффект по сравнению с MgZn2 и AlCuMgZn. В этом случае магний полностью высвобождается для участия в фазовых превращениях в процессе термической обработки. Основной упрочняющей фазой является MgZn2, поэтому эффект упрочнения под влиянием термической обработки зависит от суммарного содержания Mg и Zn, которое должно быть не менее 3-4%. Термическая обработка высокопрочных сплавов включает закалку и естественное или искусственное старение. Искусственное старение закалённого твёрдого раствора начинается с образования ЗГП1, затем ЗГП2, метастабильных фаз и при длительной выдержке заканчивается образованием стабильных фаз. Естественное старение ограничивается первой стадией. При этом прочностные характеристики повышаются, а пластические снижаются. Для достижения максимального упрочнения при естественном старении требуются выдержки в течение нескольких месяцев. Поэтому на практике применяют искусственное старение. Естественно состаренные высокопрочные сплавы обладают свойством возврата в свежезакалённое состояние под воздействием повышенных температур. Чем выше температура, тем быстрее происходит возврат. Например, получение свежезакалённого состояния сплава В95 при 1200 достигается в течение 1 часа, при 1600 – 5 минут, а при 2500 – 10 секунд. Легирующие элементы Zn и Mg имеют высокий коэффициент диффузии в алюминии, поэтому сплавы имеют невысокую жаропрочность и применяются при температурах не выше 1200. Высокое отношение Zn и Mg, меняющееся для среднего состава сплавов от 2,60 до 4,40, обеспечивает наибольшую прочность и восприимчивость к термической обработке, но при этом наблюдается наибольшая склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Для повышения коррозионной стойкости ограничивают содержание железа и кремния. Хром, марганец, цирконий вызывают некоторое упрочнение, но их роль состоит в повышении коррозионной стойкости. Высокопрочные сплавы (типа В95, В96, В93, В94) наиболее низкой коррозионной стойкостью обладают после закалки и естественного старения. Их применяют исключительно в закалённом и искусственно состаренном состоянии. Режим старения подбирают с учётом получения максимальной коррозионной стойкости. Сплавы на основе системы Al-Zn-Mg-Cu обладают наивысшей прочностью до 800МПа в долевом направлении для прессованных полуфабрикатов среди алюминиевых сплавов. Они имеют особенно высокий предел текучести, который на 40—50 % выше, чем у сплавов типа Д16 в естественно состаренном состоянии. Максимальные значения прочности полуфабрикатов из сплавов на основе системы Al—Zn—Mg—Сu достигаются при температурах закалки 460—475 °С с последующим искусственным старением. Режимы старения: сплава В93 — ступенчатый (120°С - 3 часа; + 165°С - 4 часа); сплава В94 — ступенчатый (100° С - 3 часа; + 165°С - 3 часа); сплава B95— плакированные листы — 120°С - 24 часа; сплавов В95 — неплакированные полуфабрикаты, В96, В96ц — 135-145°С в течение 16 часов или ступенчатый (120°С — 3 часа; + 160°С — 3 часа) [6]. 1.3 Развитие высокопрочных алюминиевых сплавов Существуют возможности совершенствования высокопрочных сплавов традиционной системы Al-Zn-Mg-Cu, учитывая их достаточную технологичность и освоенность в металлургическом и машиностроительном производстве. Начиная с 50-х годов, высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu заняли позицию основных материалов в силовых элементах планера самолета вместе с высокоресурсными сплавами типа дуралюмин. Созданная в ВИАМе академиком И.Н. Фридляндером научная школа авиационного материаловедения позволила разработать сплавы различного назначения. Из этих сплавов, совместно с ВИЛСом и металлургическими заводами, освоены все виды полуфабрикатов. В связи с постоянно возрастающими требованиями к длительности ресурса, надежности, новыми конструктивными решениями высокопрочные сплавы прошли несколько этапов в своем развитии: разработка и введение широко распространенных сплавов В95пч, В95оч, В93пч повышенной и особой чистоты по примесям железа и кремния как способа повышения трещиностойкости и пластичности; разработка и внедрение ступенчатых режимов «смягчающего» старения типа T2 и Т3 вместо режима T1 решили проблему опасных видов коррозии (расслаивающей и под напряжением); разработка сплавов, легированных малой эффективной добавкой циркония. Следует отметить создание сплава 1933 с высокой вязкостью разрушения, предназначенного для крупногабаритных кованых и прессованных полуфабрикатов. В 90-х годах произошел поворот к освоению в авиационной технике сверхпрочных высоколегированных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu, которые на 20% по пределу прочности и на 40% по пределу текучести при растяжении и сжатии превышают традиционные высокопрочные сплавы. К этим сплавам относится российский сплав В96Ц-3пч, разработанный значительно раньше аналогичных зарубежных сплавов 7055 и 7449. Практически все эти сплавы содержат добавку переходного металла циркония. Россия имеет мировой приоритет в создании и применении (с 1956 г.) самых прочных сплавов типа В96Ц с цирконием. Впервые было установлено, что введение циркония (в пределах 0,10-0,13% вес.) обеспечивает структурное (субзеренное) упрочнение, повышение пластичности и прокаливаемости. В настоящее время совместно с заводами ОАО КУМЗ и ОАО ВСМПО освоено литье крупногабаритных плоских и круглых слитков из сплава В96Ц-3пч. Изготовлены все виды авиационных полуфабрикатов (плиты, листы, прессованные профили, поковки, штамповки), на поставку которых имеются ТУ. Сплав показал хорошую технологическую пластичность при деформации. Для достижения сочетания высокой прочности с приемлемым уровнем коррозионной стойкости и вязкости разрушения, к сверхпрочным сплавам практически не применимы широко распространенные двухступенчатые режимы искусственного старения типа Т2 и Т3, так как они приводят к некоторой потере прочности. Наиболее оптимальны более сложные, трехступенчатые режимы старения, которые непросты в практическом промышленном исполнении, так как требуют регламентации скоростей нагрева и охлаждения на разных стадиях старения. Такие режимы имеют обозначение Т12. Электронно-микроскопические исследования совместно с ИФМ УрО РАН показали, что после старения по трехступенчатому сокращенному режиму Т12 внутри зерна присутствовали выделения η'-фазы двух размеров, более тонкие выделения образовывались на третьей ступени, способствуя повышению прочности. На высокоугловых границах зерен отдельно расположены частицы стабильной η-фазы, что увеличивает коррозионную стойкость, местами сохраняются мелкие, плотно расположенные частицы метастабильной η'-фазы [2]. Наибольшие прочностные характеристики существуют у прессованных полуфабрикатов из высокопрочных сплавов типа В96Ц, что обусловлено сохранением после закалки нерекристаллизованной (полигонизованной) структуры, и достигается это введением Zr>0,l%, который служит активным тормозом рекристаллизации при деформации и последующей термической обработке. Однако реализация в авиационных конструкциях очень непростая, так как требуется комбинация прочности и других эксплуатационных характеристик: трещиностойкости и коррозионной стойкости. Для получения общего баланса свойств сверхпрочных сплавов необходима оптимизация состава по всем компонентам и технологическим режимам всего цикла производства полуфабрикатов (начиная от литья слитка и заканчивая упрочняющей термообработкой). Учитывая повышенную чувствительность сверхпрочных сплавов к концентраторам напряжений, очень важно жестко ограничивать содержание примесей (Fe, Si и др.) и, соответственно, контролировать в структуре объемной доли нерастворимых грубых интерметаллических частиц (с типичным размером 1-5 мкм), образующихся при кристаллизации слитка. Подобное отрицательное действие оказывают растворимые избыточные интерметаллиды (например, фаза S), содержащие легирующие элементы (Сu, Mg). Положительное влияние серебра на комплекс свойств высокопрочных сплавов систем Al-Zn-Mg-Cu было установлено в работах И.Н. Фридляндера, но эти исследования с легированием серебра были приостановлены из-за сложности использования серебра в производстве. Сейчас во всем мире имеется большой научный и практический интерес к изучению влияния малых добавок серебра на характер формирования структуры и свойств алюминиевых сплавов различных систем. В ВИАМе был разработан высокопрочный сплав В-1963, содержащий добавки до 0,2% Ag и Sc, по основным легирующим компонентам близкий к номинальному составу сплава В96Ц-3пч (суммарное содержание Zn+Mg+Cu=11,8%, 0,10% Zr). Было исследовано влияние добавок 0,1 и 0,2% Ag на структуру и свойства поковок из сплава В-1963 после старения по трем режимам: двухступенчатому Т2, идентичному стандартному режиму Т2 для сплава В96Ц-3пч; трехступенчатому Т101 (с низкотемпературной третьей ступенью); трехступенчатому Т102 с высокотемпературной третьей ступенью. Исследования показали, что зеренная структура поковок нерекристаллизованная, со средним размером субзерна 2-4 мкм. Ученые установили, что основной структурный эффект от присутствия 0,1-0,2% Ag в сплаве В-1963 состоит в ускорении процесса М' и М-превращения, увеличении объемной доли частиц М-фазы в сплаве и размера зернограничных выделений М-фазы, а также в уменьшении ширины зоны, свободной от выделений, у границ и субграниц. Вне зависимости от содержания серебра в сплаве, наибольшая плотность частиц метастабильной М'-фазы и наименьший размер (7-8 нм) наблюдались после старения образцов по режиму с низкотемпературной третьей ступенью (Т101). В результате повышения температуры последней ступени старения (двухступенчатый режим Т2 и трехступенчатый Т102) объемная плотность М'-фазы снизилась, особенно при содержании 0,2% Ag (в 1,5-2 раза). Создание за счет легирования литием алюминиевых сплавов пониженной плотности, повышенной жесткости и прочности, открывает новые возможности для создания авиакосмической техники с высокой весовой эффективностью. Освоение в металлургическом производстве сплавов, легированных литием, осложнялось их повышенной агрессивностью в жидком состоянии. В России создано уникальное плавильно-литейное оборудование и разработана технология плавки и литья широкой гаммы алюминий-литиевых сплавов [4]. В начале семидесятых годов впервые из сверхлегкого (d=2,47 г/см3) отечественного алюминий-литиевого сплава 1420 были изготовлены клепаные фюзеляжи палубных самолетов вертикального взлета Як-36 и Як-38. Использование сплава 1420 снизило вес конструкции до 10%. Еще больший выигрыш в весе (до 24%) дало применение сплава 1420 при изготовлении впервые в мире сварного фюзеляжа истребителя МиГ-29М. В настоящее время осваиваются высокопрочные алюминий-литиевые сплавы нового поколения, дополнительно легированные серебром, скандием и другими микродобавками. Так же в ВИАМе разработан на основе системы Al-Сu-Li-Mg высокопрочный конструкционный свариваемый сплав В-1469 с плотностью 2670 кг/м3, легированный Ag, Zr и Sc. На прессованных полосах и листах из сплава В-1469Т1 был достигнут высокий уровень механических свойств. При этом получен одновременно достаточно высокий уровень характеристик трещиностойкости. Для исследования микротекстурных состояний полуфабрикатов из сплава В-1469 применили количественный текстурный анализ с помощью построения функции распределения ориентировок [3]. Совершенствование данных высокопрочных сплавов дает возможность использовать для конструкции самолетов высокопрочные сплавы, которые ранее не использовались из-за низких характеристик вязкости разрушения, коррозионной стойкости и пластичности. Сплав рекомендуется применять для изготовления верха крыла пассажирских и транспортных самолетов, а также верха и низа крыла боевых самолетов. Что касается сварных баков, то тут производители получили возможность уменьшить вес баков на 30-40% за счет перехода на алюминиево-литиевые сплавы типа 1460. Данные сплавы отличаются пониженной плотностью по сравнению с традиционными алюминиевыми сплавами, но при этом обладают более высокой жесткостью и прочностью [8]. 2 Применение и марки высокопрочных алюминиевых сплавов 2.1 Применение высокопрочных алюминиевых сплавов За последнее время ученые ВИАМ разработали современные высокопрочные и высокоресурсные алюминий-литиевые сплавы третьего поколения: В-1461, В-1469, В-1480 и В-1481. Эти сплавы по своим характеристикам превосходят зарубежные аналоги и являются альтернативой основным конструкционным алюминиевым сплавам 1163 и В95, широко применяемым в отечественном авиастроении. Третье поколение алюминий-литиевых сплавов не обладает недостатками, в отличие от предыдущих сплавов, благодаря подбору оптимальных концентраций легирующих элементов и разработке технологий деформации и термической обработки, которые обеспечивают повышенную пластичность и улучшенную структуру. Таким образом, сплавы В-1469 и В-1480 по удельной прочности превосходят на 7–15% все существующие алюминиевые деформируемые сплавы и обладают при этом высокими характеристиками коррозионной стойкости, трещиностойкости и усталостной долговечности. Сплав В-1481 имеет очень высокие характеристики вязкости разрушения и трещиностойкости, превосходящие на 10–15% свойства обычно применяемого для обшивки фюзеляжа сплава 1163. Металлургическим предприятием в России, имеющим специальное плавильно-литейное оборудование, является Каменск-Уральский металлургический завод (ОАО «КУМЗ»). КУМЗ серийно выпускает алюминий-литиевые сплавы для ракетно-космической техники, в первую очередь — самый легкий алюминий-литиевый сплав 1420, а также для авиационной техники сплав 1441, примененный в гидросамолетах Бе-103 и Бе-200. ОАО КУМЗ является единственным в своем роде предприятием со специальным оборудованием для создания алюминий-литиевых сплавов. В середине 1960-х годов советский авиаконструктор Ростислав Беляков использовал сплав 1420 при создании самолета МиГ-29М — для кабины пилота и для центроплана. В результате было создано девять самолетов, показавших уникальные характеристики по аэродинамическим качествам и по энерговооруженности. Эти самолеты существенно превосходили по своим параметрам западные аналоги — F-16 и F-18. МиГ-29М, в конструкции которого использовался сварной вариант алюминий-литиевого сплава, был построен по схеме падающего листа. Подъемная сила самолета была разнесена с центром тяжести, и он имел достаточно высокую маневренность. В 2005–2010 годах ВИАМ активно сотрудничал с компанией Airbus, специалисты которой сделали листы из сплава 1424, а из этих листов отсек фюзеляжа, прошедший испытания — 75 тысяч циклов — без существенных замечаний. Реализация проекта подтолкнула компанию Boeing к активной работе в данном направлении. В России постепенно идет внедрение алюминий-литиевого сплава 1441 системы Al–Cu–Mg–Li. Листы из сплава 1441 используются с начала 1990-х годов в гидросамолетах ТАНТК им. Г.М. Бериева Бе-103 и Бе-200. На базе высокопрочного алюминий-литиевого сплава В-1469 и высокоресурсного алюминий-литиевого сплава 1441 была реализована концепция гибридной панели крыла с использованием слоистых металлополимерных композиционных материалов. Испытания показали возможность использования данных конструкций для повышения весовой эффективности изделия при сохранении остальных эксплуатационных характеристик. Специалистами ВИАМ совместно с ПАО «Туполев» разработана концепция сварной панели верха крыла из высокопрочного алюминий-литиевого сплава В-1469. Для этого были изготовлены промышленные прессованные панели, которые сваривались с использованием высокоэффективной сварки трением с перемешиванием. В итоге были получены фрагменты панели крыла с высоким уровнем механических и коррозионных свойств. Проведенные в ЦАГИ испытания показали, что применение панелей из сплава В-1469-Т1 взамен базового сплава В95о.ч.-Т2 из-за повышенной удельной прочности позволяет снизить массу крыла на 15%, а также повысить устойчивость и несущую способность. В настоящее время Правительством Российской Федерации поставлена задача восстановления производства пассажирского самолета Ил-114 и создания транспортных самолетов Ил-112 и Ил-276, а также принципиально нового пассажирского самолета SSJ-75. В конструкциях всех перечисленных выше авиалайнеров планируется применение алюминий-литиевых сплавов, а для самолета SSJ-75 прорабатывается вопрос изготовления сварных отсеков фюзеляжа из алюминий-литиевых сплавов с использованием прогрессивных технологий лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием. За рубежом сварные конструкции из этих сплавов применяются в основном для топливных баков космических аппаратов. Из сплава 2198 с использованием сварки трением с перемешиванием изготовлены баки для топлива и окислителя первой и второй ступеней изделия SpaceX Falcon 9. Из листов сплава 2195, заменившего сплав 2219, изготавливают внешние топливные баки для ракетно-космической техники NASA Space Shuttle. Благодаря применению легких алюминий-литиевых сплавов, масса изделия была снижена примерно на 3000 кг. За рубежом алюминий-литиевые сплавы третьего поколения с добавками скандия нашли широкое применение и в современных самолетах. Канадская компания Bombardier создала проект семейства пассажирских узкофюзеляжных двухмоторных реактивных самолетов средней дальности С-серии, в конструкции которых широко применяются алюминий-литиевые сплавы, составляющие до 25% от всех материалов планера. Кроме этого, алюминий-литиевые сплавы находят применение в современных модификациях самолетов компании Airbus (А-380, А-350) [5]. 2.2 Марки высокопрочных алюминиевых сплавов ВАЛ12 – высокопрочный сплав системы Al–Zn–Mg–Cu, литье в кокиль и жидкая штамповка, рабочая температура 250°С (длительно), 300°С (кратковременно), σв≥550 МПа, δ≥3%. ВАЛ20 – высокопрочный литейный сплав системы Al–Cu–Mg, предназначен для литья в песчаные формы фасонных отливок сложной конфигурации деталей внутреннего набора (корпуса, качалки, кронштейны), рабочая температура 200°С (длительно), 250°С (кратковременно), σв≥420 МПа, δ≥7%. АЛ4МС – высокопрочный высокотехнологичный сплав системы Al–Si–Cu–Mg, обеспечивает при литье в кокиль σв=360–400 МПа, δ≥4%, не склонен к трещинообразованию, рабочая температура 250°С, можно отливать детали любыми способами, в том числе прогрессивным способом литья по газифицируемым и выжигаемым моделям [6]. В95 - это высокопрочный термоупрочняемый сплав алюминия с цинком, магнием и медью. Это самый прочный из наиболее известных сплавов алюминия. Он применяется для высоконагруженных конструкций, работающих под большим давлением на сжатие. Сплав обладает высокой твёрдостью и прочностью в виду образования твёрдых кристаллических образований в нём. Под высоким точечным напряжением В95 проявляет склонность к коррозии. В различных направлениях при поперечном и продольном приложении усилий материал склонен проявлять различные механические свойства (анизотропию). В95 обладает достаточной коррозионной стойкостью в обычных условиях, кроме как под большой точечной нагрузкой. Но в естественно состаренном состоянии антикоррозионные свойства проявляются плохо, поэтому в большинстве случаев используется сплав искусственно состаренный — В95Т1. Высокопрочный сплав алюминия В95 хорошо обрабатывается резанием. В отличие от В96, он не сваривается аргонодуговой сваркой, но подлежит только контактной сварке. Химический состав В95 описан в ГОСТ 4784-97. Он включает в себя до 91,5 % алюминия, до 7 % меди, до 2,8 % магния, до 2 % меди, а также марганец в концентрации до 0,6 %. Добавлением марганца делает сплав более прочным и делает структуру сплава более плотной. Механические свойства этого материала деградируют при температуре свыше 120 °C. Сплав В95 выпускается с различными состояниями материала: В обычном состоянии, М - после отжига в пластичном состоянии, Т - после закалки и естественного старения, Т1 - выпускаются чаще всего, - после закалки и искусственного старения, А также Н - с нагартовкой. С плакировкой. Алюминиевые листы В95 обычно выпускаются с плакировкой 2-4% технического алюминия, для защиты от химического и электрического воздействия. Из В95 выпускают различные детали для техники, крепления, заклёпки и заклёпочная проволока [7]. Среднепрочный высокотехнологичный коррозионностойкий свариваемый сплав В-1341, дополнительно легированный модифицирующими добавками кальция, который измельчает зерно и снижает склонность к образованию горячих трещин. Сплав В-1341 применен в виде листов толщиной 0,6-3,0 мм в конструкции российского самолета 881-100 для изготовления трубопроводов, в том числе сварных, и патрубков сложной конфигурации элементов системы кондиционирования воздуха; элементов законцовки и лобовика крыла. Высокотехнологичный среднепрочный высокомодульный алюминий-литиевый сплав 1441 обладает высокой технологической пластичностью (холодной рулонной прокаткой получают тонкие листы толщиной до 0,3 мм), высокими ресурсными характеристиками (сопротивление усталости и трещиностойкость) и рекомендуется как альтернатива сплаву 1163-АТ для обшивки фюзеляжа центральной части изделия (листы), стрингерного набора (прессованные профили), а также для элементов внутреннего набора. Новые российские высокопрочные свариваемые сплавы третьего поколения В-1461 и В-1469 разработаны на базе этой системы в качестве альтернативы высокопрочному сплаву В95п.ч./о.ч. Высокопрочный высокомодульный сплав В-1469 пониженной плотности является первым в России алюминий-литиевый сплавом, легированный серебром. По удельной прочности превосходит существующие алюминиевые деформируемые сплавы и обладает высокими характеристиками коррозионной стойкости, трещиностойкости и усталостной долговечности, сваривается всеми основными видами сварки. Сверхпрочный сплав В-1977 с повышенной вязкостью разрушения рекомендован в качестве перспективного конструкционного материала для основных силовых элементов (обшивки и стрингеры верха крыла, силовые стойки, балки и др.) изделий авиационной техники. Одним из основных сплавов для деталей внутреннего силового набора современных изделий авиационной техники является высокопрочный сплав 1933. Он освоен в промышленном производстве в виде штамповок и поковок, массивных прессованных полос толщиной до 250 мм, которые широко применяются для деталей новых серийных самолетов Як-130 и 881-100. Детали внутреннего силового набора (шпангоуты, фитинги, кронштейны, нервюры и др.), как правило, изготавливают из поковок и штамповок [9]. Заключение Высокопрочные алюминиевые сплавы, обладая наибольшими удельными прочностными характеристиками, широко используются для силовых аэрокосмических конструкций, чтобы уменьшить их вес и летать выше, дальше и быстрее. Однако интенсивные работы, ведущиеся в области в освоения углепластиков, других легких и прочных неметаллических композитов в авиационной технике будущих поколений, создали вызов доминирующему положению алюминиевых сплавов и заставляют искать принципиальные решения в области разработки сплавов, эффективности производства полуфабрикатов, деталей и конструкций. При этом следует учитывать новые требования авиационных конструкторов к эксплуатационным характеристикам, весовой эффективности, стоимости, безопасности и комфортности самолетов. Таким образом, в данной работе мы рассмотрели историю появления высокопрочных алюминиевых сплавов, их состав и обработку, а также выяснили, что в настоящее время идет разработка новых высокопрочных алюминиевых сплавов для применения в самолетостроении. Высокопрочные и высокоресурсные алюминий-литиевые сплавы третьего поколения В-1461, В-1469, В-1480 и В-1481 уже используются в современных самолетах, но также используются и сплавы марки В95, В96, которые не перестают совершенствоваться. Список использованной литературы Агаева, Е.В., Горохов, А.А. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении. Учеб. пособ. для ВУЗов // Е.В. Агаева, А.А. Горохов / Курск: ЗАО Университетская книга, 2014. – 130 с. Антипов В.В. Современные алюминиевые и алюминий-литиевые сплавы / В.В. Антипов, Ю.Ю. Клочкова, В.А. Романенко / Авиационные материалы и технологии. – 2017. – С. 195-208. Гончаренко Е.С., Трапезников А.В. Литейные алюминиевые сплавы (к 100-летию со дня рождения М. Б. Альтмана) / Гончаренко Е.С., Трапезников А.В., Огородов Д.В. // Труды ВИАМ. – 2014. – 16 с. Гуреева М.А., Грушко О.Е. Алюминиевые сплавы в сварных конструкциях современных транспортных средств / М.А. Гуреева, О.Е. Грушко // Москва: Машиностроение и инженерное образование. – 2009. – С. 27-41. Каблов Е.Н. Будущее авиации – за алюминий-литиевыми сплавами. Электрон. журн. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rareearth.ru/ru/pub/20180702/04001.html Конструкционные высокопрочные сплавы на основе системы Аl—Zn—Mg—Cu (алюминий-цинк-магний). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.metmk.com.ua/18spr_alum.php Сенаторова О.Г., Грушко О.Е. Новые высокопрочные алюминиевые сплавы и материалы / О.Г. Сенаторова, О.Е. Грушко, Е.А. Ткаченко, В.В. Антипов // ВИАМ. – 2006. – 17 с. Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы в летательных аппаратах в периоды 1970-2000 и 2001-2015 гг. / И.Н. Фридляндер // ВИАМ. – 2001. – 13 с. Шеметев, Г.Ф. Алюминиевые сплавы: составы, свойства, применение. Учеб.пособ. / Г.Ф. Шеметев // Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2012. – 155 с. |