Деформовані алюмінієві сплави

До сплавів, що не зміцнюються термічною обробкою, належать сплави АМц системи Аl -Мn (їх структура складається з a-твердого розчину та фази МnАl ₆ та сплави АМг системи Аl-Мg (структура – a-твердий розчин та Мg₂Аl ₃).

Сплави АМц та АМг зміцнюють за допомогою пластичної деформації та використовуються у наклепаному чи відпаленому стані для рам вагонів, кузовів автомобілів та інших виробів, що виготовляються глибокою витяжкою та зварюванням.

До сплавів, що зміцнюються термічною обробкою, належать авіалі (марка АВ), сплави для кування (АК8), високоміцні (В95), однак найбільш поширеними є дюралюміни – сплави системи Аl - Си - Мg.

За міцністю дюралюміни (що маркуються буквами Д, ВД, ВАД) поділяють на сплави нормальної міцності (Д1), підвищеної міцності (Д16), підвищеної жароміцності (Д19, ВАД1, ВД17), підвищеної пластичності (Д18). Цифри вказують на умовний номер сплаву. Термічна обробка для зміцнення сплавів складається з гартування та старіння.

Нагрівання при гартуванні ведеться до температури повного розчинення інтерметаліду СиАІ₂, (рис. 6.1). При нагріванні до цієї температури значно зростає концентрація міді в a-твердому розчині (при 20 °С – 0,1 %, при 548°С – 5,65 %). При наступному швидкому охолодженні у воді фіксується перенасичений a-твердий розчин.

Розпад перенасиченого a-твердого розчину під час старіння відбувається в декілька стадій в залежності від температури та тривалості. Якщо старіння ведеться при кімнатній температурі, то воно зветься природним, а якщо при підвищених температурах – штучним. В інтервалі температур старіння 20...150°С в ГЦК кристалічній ґратці на площинах (100) утворюються двовимірні диски, збагачені атомами міді – зони Гіньє-Престона (ГП). Природне старіння завершується утворенням зон ГП-1. Нагрівання при 150 °С веде до утворення зон ГП-2. Вони мають упорядковану структуру, на відміну від структури твердого розчину, та підвищену концентрацію міді. Старіння при 150...200°С веде до утворення в місцях розташування зон ГП-2 метастабільної q''-фази. Вона відрізняється від стабільної q-фази (СuАl₂) когерентним зв'язком із матрицею. При підвищенні температури до 200...250 °С когерентний зв'язок порушується, спотворення кристалічної ґратки зменшується і q''-фазаперетворюється в стабільну q - фазу.Старіння при 250...300°С викликає коагуляцію частинок q''-фазиі перестарювання.

Рисунок 6.1 - Діаграма стану системи Al - Си

Після утворення зон ГП-1 (зонне старіння) та ГП-2 (фазове старіння) сплави мають підвищену пластичність, корозійну стійкість, задовільні значення меж міцності та плинності (s_0,2/s_В £0,7). Ця загальна схема розпаду перенасиченого твердого розчину в сплавах Аl-Си справедлива і для інших алюмінієвих сплавів, однак у деяких із них стабільні фази виникають безпосередньо із зон Гіньє-Престона.

Дуралюміни широко використовуються в авіації для виготовлення лопастей повітряних гвинтів, тяг управління, шпангоутів, кузовів автомобілів, будівельних конструкцій.