Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

Весьма представительная часть изделий из алюминиевых сплавов при эксплуатации испытывает воздействие повышенных температур. В этой связи пригодность марки сплава для данной конструкции, а также качество его термической и других видов обработки должны оцениваться с учетом способности изделий работать в условиях нагрева. Способность сплава сохранять прочностные свойства при нагреве определяется стабильностью его микроструктуры, эффективно управлять которой можно тепловой обработкой.

Для изучения влияния температуры на свойства алюминиевых сплавов выбран сплав 1160 (Д 16) (хим.состав % веc.: 4,76 Cu - 0,79 Мn - 1,39 Mg - 0,4 Fe - 0,29 Si - 0,10 Zn -0,045 Ni - 0,05 Ti) и поставлен эксперимент, который заключался в реализации выдержки сплава различной продолжительности при температуре 250 °С и последующем определении свойств, как при комнатной температуре, так и при температуре 250 °С. Исследованиям подвергались прессованные прутки диаметром 50 мм после закалки и естественного старения. Время выдержки при температуре 250 °С составляло 5 мин, 30 мин, 3, 8 и 30 часов.

Установлено, что свойства сплава, определяемые при комнатной температуре, с увеличением выдержки при температуре 250 °С меняются немонотонно. Уже после пятиминутной выдержки наблюдается резкое снижение пределов прочности и текучести, а также рост пластичности. Так sв снижается ~ 80 МПа, а относительное удлинение увеличивается с 15% (исходное состояние) до 24%.

Дальнейшее увеличение выдержки (до 30 минут) приводит к противоположным результатам: растет прочность, а пластичность падает. После указанного подъема прочности свойств наблюдается немонотонное снижение (sв снижается до 360 МПа, s0,2 до 270 МПа). Для сравнения укажем, что исходные значения (до нагрева и выдержки при 250 °С) составляли sв - 535 МПа, s0,2 - 390 МПа. Пластичность сплава также монотонно снижается до значения 8% (исходная пластичность сплава - 15%).

Установленный характер изменения свойств можно объяснить тем, что при кратковременных выдержках при температуре 250 °С активно идет процесс растворения зон Гинье-Престона, что приводит к снижению прочностных свойств и росту пластичности. Последующий рост прочности связан с началом выделения метастабильных фаз типа CuAl2 и Al2CuMg. Дальнейшее разупрочнение вызвано процессом коагуляции выделившихся частиц упрочняющих фаз. Описанная картина структурных изменений подтверждается данными рентгеновских и электронно-микроскопических исследований.

Кинетика изменения свойств сплава 1160 в процессе выдержки при температуре 250 °С исследовалась и непосредственно при испытаниях при 250 °С. В последнем случае с увеличением выдержки установлено монотонное снижение прочностных свойств сплава и рост его пластичности. Отсутствует установленный ранее для случая испытаний при комнатной температуре провал прочностных свойств при кратковременных выдержках. Имеет место уменьшение предела прочности и предела текучести от 325 МПа и 290 МПа (в исходном состоянии) до 210 МПа и 190 МПа (после 30 часовой выдержки); рост относительного удлинения составил от 12,5% до 16%.

Cовершенствованиe термической обработки алюминиевых сплавов, с целью улучшения их работоспособности при повышенных температурах, должно обеспечивать увеличение устойчивости зонных выделений к растворению, а также замедление процессов коагуляционного характера.