Системы сплавов алюминия с малой растворимостью легирующих элементов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Системы сплавов алюминия с малой растворимостью легирующих элементов

15.06.2021

Al—В. Небольшие добавки бора (< 0,1 %) вводят в алюминиевые сплавы главным образом с целью измельчения зерна или для повышения электропроводности путем образования выделений с титаном и (или) ванадием из расплава. При 660 °C алюминий и B2Al образуют эвтектику, содержащую 0,022 % В. Растворимость бора в твердом алюминии незначительна. Соединение B2Al образуется в результате перитектической реакции из B12Al.

Al—Cr. Многие промышленные алюминиевые сплавы легированы хромом в небольших количествах (< 0,35 %). Добавка хрома повышает температуру рекристаллизации, а также способствует получению хорошего оттенка при анодировании "под золото". В соответствии с равновесной диаграммой системы Al-Cu при содержании хрома свыше 0,4 % со стороны алюминия имеет место перитектическая реакция, при которой соединение, соответствующее по формуле CrAl7, образует твердый раствор на основе алюминия. Растворимость хрома в твердом алюминии сравнительно невелика, уменьшаясь с 0,8 % при 660 °C до 0,3 % при 430 °C. Считается, что первичные выделения CrAl7 исчезают при 2,5 % Cr и 790 °C. Вместо них появляются выделения, имеющие формулу Cr2Al11.

Al—Fe. Железо является основной примесью фактически во всех промышленных алюминиевых сплавах. Иногда железо специально вводят в сплав, хотя общее его содержание обычно составляет не более 1 %. В системе со стороны алюминия образуется эвтектика при 655 °C и содержании железа в интервале от 1,7 до 2,2 %. Фаза, находящаяся в равновесии с алюминием, обычно обозначается как FeAl3 (40,7 % Fe), хотя есть некоторые данные, что состав кристаллов, экстрагированных из сплавов, близок к FeAl7 (37,3 % Fe ).Соединение FeAl3 образуется непосредственно из расплава при 1150 °C (не по перитектической реакции). В сплаве, закристаллизованном при высоких скоростях охлаждения, выделяется метастабильная фаза FeAl6 (22,6 % Fe).

Al—Ti. Титан представляет собой обычную примесь в алюминии, поскольку TiO2 присутствует почти во всех бокситах. Титан обычно также вводится в большинство промышленных сплавов как высокоэффективная рафинирующая добавка при литье. Co стороны алюминия в системе имеет место эвтектическая реакция при 665 °C, содержание титана в эвтектике от 0,12 до 0,15 %. В равновесии с алюминием находится фаза, состав которой соответствует формуле TiAl3 (37,2 % Ti); эта фаза образуется по перитектической реакции в интервале концентраций титана от 36,5 до 37,5 %.

Al—V. Ванадий — второстепенная примесь в алюминии; источником его в большинстве случаев, являются бокситы. Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов существенно не увеличиваются при добавках ванадия или феррованадия. Незначительное повышение прочности при малых добавках ванадия объясняется главным образом его рафинирующим действием, но не упрочнением за счет изменения кристаллического строения сплава.

Фаза VAl10 (15,8 % V) образуется по перитектической реакции при ~ 670 °C в интервале концентраций от 15,1 % V (V2Al21) до 15,9 % V из расплава и фазы, которая может быть обозначена как VAl7 или V7Al45. Образование V7Al45 происходит по перитектической реакции при 690 °C из VAl6. Фазу VAl6 обозначают также как V4Al23, она образуется по перитектической реакции при 735 °C из VAl3.

Al—Zr. Цирконий вводится в некоторые сплавы системы Al-Mg-Zr, например в сплав 7005, для уменьшения склонности к коррозионному растрескиванию. Цирконий обладает также рафинирующим действием во многих алюминиевых сплавах, но не используется в промышленном масштабе с этой целью. Равновесная диаграмма состояния со стороны алюминия представляет собой систему перитектического типа. Перитектическая горизонталь лежит при 660 °C, в реакции участвуют ZrAl3 и твердый раствор на основе алюминия, максимальное содержание циркония в котором составляет 0,28 %. Перелом на кривой ликвидуса в конце перитектической горизонтали соответствует содержанию циркония, равному 0,11 %. Растворимость циркония в твердом алюминии уменьшается при снижении температуры и составляет около 0,005 % при 500 °C.

Al—Fe—Si. Железо и кремний являются самыми привычными примесями в промышленных деформируемых и литейных алюминиевых сплавах. В равновесии с алюминием могут существовать две тройные фазы: Fe2SiAl8 (а) и FeSiAl5 (в). Другой фазой, часто присутствующей в сплавах с большим содержанием кремния, является FeSiAl4 (b); четверная фаза, FeSiAl3 (7), образуется при высоких содержаниях железа и кремния.

Выделения фазы FeSiAlg8 (31,6 % Fe, 7,8 % Si) имеют форму китайских иероглифов (часто состав фазы обозначают как Fe3SiAl12). Фаза FeSiAl5 (25,6 % Fe, 12,8 % Si) образуется в виде очень тонких пластинок, которые в поперечном сечении представляют собой длинные иголки. Большинство промышленных сплавов не являются равновесными и часто в них одновременно присутствуют фазы FeAl6, FeAl3, Fe2SiAl8, FeSiAl6 и FeSi2Al4. В термически упрочняемых сплавах равновесное состояние может достигаться благодаря диффузии в твердом состоянии, и фаза FeSiAl5 может принимать форму китайских иероглифов, характерную для Fe2SiAl8 или тонких пластин, типичных для FeSi2Al4. Таким образом, идентификация фаз только по их форме может привести к ошибке.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: