Kādas ir 2xxx sērijas alumīnija sakausējumu īpašības, galvenie leģējošie elementi un funkcijas?
(1) 2xxx sērijas alumīnija sakausējumu raksturojums
2xxX sērijas alumīnija sakausējumi ir alumīnija sakausējumi ar varu kā galveno sakausējuma elementu. Tajos ietilpst Al-Cu-Mg sakausējumi, Al-Cu-Mg-Fe-Ni sakausējumi un Al-Cu-Mn sakausējumi. Šie sakausējumi ir termiski apstrādāti alumīnija sakausējumi.
2xXX sērijas alumīnija sakausējumus raksturo augsta izturība, un tos parasti sauc par cietajiem alumīnija sakausējumiem. Tiem ir labas karstumizturības un apstrādes īpašības, taču to izturība pret koroziju nav tik laba kā lielākajai daļai citu alumīnija sakausējumu. Noteiktos apstākļos notiks starpkristālu korozija. Tāpēc plāksne bieži ir jāpārklāj ar tīra alumīnija slāni vai 6xXx sērijas alumīnija sakausējuma slāni, kam ir elektroķīmiska aizsardzība serdes plāksnei, lai ievērojami uzlabotu tās izturību pret koroziju. Starp tiem Al-Cu-Mg-Fe-Ni sakausējumam ir ārkārtīgi sarežģīts ķīmiskais sastāvs un fāzes sastāvs. Tam ir augsta izturība augstā temperatūrā un laba procesa veiktspēja. To galvenokārt izmanto karstumizturīgām daļām, kas darbojas zem 150 ~ 250 grādiem; lai gan AI-Cu-Mn sakausējuma izturība istabas temperatūrā ir zemāka nekā Al-Cu-Mg sakausējuma 2A12 un 2A14 izturība, tā izturība ir augstāka par abiem pie 225–250 grādiem vai augstāka. Turklāt sakausējumam ir laba procesa veiktspēja un tas ir viegli metināms. To galvenokārt izmanto karstumizturīgās metināmās konstrukcijas daļās un kalumos. Šīs sērijas sakausējumus plaši izmanto aviācijas un kosmosa jomā.
(2) Galvenie sakausējuma elementi un to nozīme
①Galvenās AI-Cu-Mg sakausējumu kategorijas ir 2A01, 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12 utt. Galvenie pievienotie elementi ir Cu, Mg un Mn.
To ietekme uz sakausējumiem ir šāda.
a. Cu un Mg satura ietekme uz sakausējumu mehāniskajām īpašībām. Ja Mg saturs ir 1% ~ 2%, kad Cu saturs palielinās no 10% līdz 4%, sakausējuma stiepes izturība rūdītā stāvoklī palielinās no 20{{14 }}MPa līdz 380 MPa; sakausējuma stiepes izturība rūdītā dabiskā novecošanās stāvoklī palielinās no 300 MPa līdz 480 MPa. Kad Cu saturs ir robežās no 1% ~ 4%, kad Mg saturs palielinās no 0,5% līdz 2,0%, sakausējuma stiepes izturība palielinās; kad Mg saturs turpina palielināties, sakausējuma stiprība samazinās.
Sakausējuma, kas satur 4.0% Cu un 2.0% Mg, stiepes izturība ir visaugstākā; sakausējumam, kas satur 3% ~ 4% Cu un 0,5% ~ 1,3% Mg, ir vislielākais rūdīšanas un dabiskās novecošanās efekts. Tests parāda, ka trīskāršā AI-Cu-Mg sakausējuma, kas satur 4% ~ 6% Cu un 1% ~ 2% Mg, stiepes izturība dzēšanas un dabiskās novecošanas stāvoklī var sasniegt 490 ~ 510 MPa.
b. Cu un Mg satura ietekme uz sakausējuma karstumizturību. No AI-Cu-Mg sakausējuma, kas satur 0,6%Mn pie 200 grādiem un 160MPa spriegumu, izturības testa vērtībām. redzams, ka sakausējumam, kas satur Cu 3,5% ~ 6% un Mg1,2% ~ 2,0%, ir visaugstākā izturība. Šobrīd sakausējums atrodas uz AI-S (AlCuMg) pseidobinārās sadaļas vai tās tuvumā. Sakausējums prom no pseidobinārās sekcijas, tas ir, ja Mg saturs ir mazāks par 1,2% un maksimālā izturība ir lielāka par 2,0%, tā izturības spēks samazinās. Ja Mg saturu palielina līdz 3,0% vai vairāk, sakausējuma izturība strauji samazināsies.
Līdzīgi noteikumi tika iegūti testā pie 250 grādu un 100 MPa sprieguma. Literatūrā norādīts, ka sakausējums ar vislielāko noturības spēku pie 300 grādiem atrodas +S fāzes apgabalā pa labi no AI-S binārā sekcijas ar lielāku Mg saturu.
c. Cu un Mg satura ietekme uz sakausējumu izturību pret koroziju. Al-Cu binārajiem sakausējumiem ar Cu saturu 3% ~ 5% ir ļoti zema izturība pret koroziju dzēšanas un dabiskās novecošanas stāvoklī. 0,5% Mg pievienošana var samazināt cietā šķīduma potenciālu un daļēji uzlabot sakausējuma izturību pret koroziju. Ja Mg saturs ir lielāks par 1.{6}}%, sakausējuma lokālā korozija palielinās, un pagarinājums pēc korozijas strauji samazinās. Sakausējumiem, kuru Cu saturs ir lielāks par 4.{8}}% un Mg saturs ir lielāks par 1.{10}}%, Mg samazina Cu šķīdību Al. Rūdītā stāvoklī sakausējumam ir nešķīstoša CuAl₂ un S fāzes, un šo fāžu klātbūtne paātrina koroziju. Sakausējumi ar Cu saturu 3% ~ 5% un Mg saturu 1% ~ 4% atrodas tajā pašā fāzes reģionā, un to izturība pret koroziju ir līdzīga rūdīšanas un dabiskās novecošanas stāvoklī. Sakausējumiem aS fāzes reģionā ir sliktāka izturība pret koroziju nekā a-CuAl₂-S reģionā. Starpgranulārā korozija ir galvenā Al-Cu-Mg sakausējumu korozijas tendence.
Mn: Mn tiek pievienots Al-Cu-Mg sakausējumam galvenokārt, lai novērstu Fe kaitīgo ietekmi un uzlabotu izturību pret koroziju. Mn var nedaudz palielināt sakausējuma izturību istabas temperatūrā, bet samazināt plastiskumu. Mn var arī aizkavēt un vājināt Al-Cu Mg sakausējuma mākslīgo novecošanas procesu un uzlabot sakausējuma karstumizturību. Mn ir arī viens no galvenajiem faktoriem, kas nodrošina Al-Cu-Mg sakausējuma ekstrūzijas efektu. Mn pievienošana parasti ir mazāka par 1.0%. Ja saturs ir pārāk augsts, var veidoties rupji (FeMn)Al6 trausli savienojumi, kas samazina sakausējuma plastiskumu.
d. Nelielais mikroelementu daudzums, kas pievienots Al-Cu-Mg sakausējumiem, ietver Ti un Zr, un piemaisījumi galvenokārt ir Fe, Si un Zn utt., un to ietekme ir šāda.
Ti: pievienojot sakausējumam Ti, var uzlabot liešanas graudus un samazināt tendenci veidot plaisas liešanas laikā.
Zr: nelielam Zr daudzumam ir līdzīga iedarbība kā Ti, attīrot lietos graudus, samazinot plaisāšanas tendenci liešanas un metināšanas laikā, kā arī uzlabojot lietņu un metināto savienojumu plastiskumu. Zr pievienošana neietekmē Mn sakausējumus saturošu auksti deformētu izstrādājumu izturību
Tas nedaudz uzlabo Mn nesaturošu sakausējumu izturību. Si: Al-Cu-Mg sakausējumiem, kuros Mg saturs ir mazāks par 1.0%, Si saturs, kas pārsniedz 0,5%, var uzlabot mākslīgās novecošanas ātrumu un izturību, neietekmējot dabiskās novecošanas spēju. Tā kā Si un Mg veido Mg2Si fāzi, tas ir labvēlīgs mākslīgās novecošanas efektam. Tomēr, palielinot Mg saturu līdz 1,5%, pēc dabiskās novecošanas vai mākslīgās novecošanas apstrādes, sakausējuma stiprība un karstumizturība samazinās, palielinoties Si saturam. Tāpēc pēc iespējas jāsamazina Si saturs. Turklāt Si satura palielināšanās palielinās tādu sakausējumu kā 2A12 un 2A06 tendenci veidot plaisas liešanas laikā un samazinās plastiskums kniedēšanas laikā. Tāpēc Si saturs sakausējumā parasti ir ierobežots līdz mazāk nekā 0,5%. Sakausējumiem, kuriem nepieciešama augsta plastiskums, Si saturam jābūt mazākam.
Fe: Fe un Al veido FeAl3 savienojumus un izšķīst savienojumos, ko veido tādi elementi kā Cu, Mn un Si. Šie rupjie savienojumi, kas nešķīst cietā šķīdumā, samazina sakausējuma plastiskumu, un sakausējums deformācijas laikā ir pakļauts plaisāšanai. Un stiprinošais efekts ir ievērojami samazināts. Nelielam Fe daudzumam (mazāk par 0,25%) ir maza ietekme uz sakausējuma mehāniskajām īpašībām, uzlabojas plaisu veidošanās tendence liešanas un metināšanas laikā, bet samazina dabisko novecošanās ātrumu. Lai iegūtu ļoti plastiskus materiālus, Fe un Si saturam sakausējumā jābūt pēc iespējas mazākam.
Zn: neliels daudzums Zn ({0}},1%~0,5%) maz ietekmē Al-Cu-Mg sakausējumu mehāniskās īpašības istabas temperatūrā, bet samazina sakausējuma karstumizturība. Zn saturam sakausējumā jābūt mazākam par 0,3%.
② Al-Cu-Mg-Fe-Ni sakausējums Šīs sērijas sakausējumu galvenās sakausējumu kategorijas ir 2A70, 2A80, 2A90 utt.Katra sakausējuma elementa loma ir šāda.
Cu un Mg: Cu un Mg satura ietekme uz iepriekšminēto sakausējumu stiprību istabas temperatūrā un karstumizturību ir līdzīga AI-Cu-Mg sakausējuma ietekmei. Tā kā Cu un Mg saturs šajā sakausējumu sērijā ir mazāks nekā AI-Cu-Mg sakausējuma saturs, sakausējums atrodas a+ S (AlCuMg) divfāžu reģionā, tāpēc sakausējumam ir augstāka izturība istabas temperatūrā un labs siltums. pretestība; turklāt, ja Cu saturs ir zems, zemas koncentrācijas cietajam šķīdumam ir neliela tendence sadalīties, kas ir labvēlīga sakausējuma karstumizturībai.
Ni: Ni un Cu sakausējumā var veidot nešķīstošu trīskāršu savienojumu. Kad Ni saturs ir zems, veidojas (AICuNi), un, ja Ni saturs ir augsts, veidojas Al3(CuNi)2. Tāpēc Ni klātbūtne var samazināt Cu koncentrāciju cietā šķīdumā. Režģa konstantes mērījumu rezultāti rūdītā stāvoklī arī pierāda Cu izšķīdušās vielas atomu samazināšanos sakausējuma cietajā šķīdumā. Ja Fe saturs ir ļoti zems, Ni satura palielināšanās var samazināt sakausējuma cietību un samazināt sakausējuma stiprinošo efektu.
Fe: Tāpat kā Ni, Fe var arī samazināt Cu koncentrāciju cietā šķīdumā. Kad niķeļa saturs ir ļoti zems, sakausējuma cietība sākumā ievērojami samazinās, palielinoties Fe saturam, bet, kad Fe saturs sasniedz noteiktu vērtību, tas atkal sāk palielināties.
Ni un Fe: ja sakausējumam AICu2.2Mg1.65 vienlaikus pievieno Fe un Ni, cietības izmaiņu raksturlielumi dabiskās novecošanas, mākslīgās novecošanas, rūdīšanas un atkausēšanas laikā ir līdzīgi, un maksimālā vērtība parādās pozīcijā. kur Ni un Fe saturs ir līdzīgs, un režģa konstante dzēšanas stāvoklī šajā brīdī ir minimālā vērtība.
Ja Fe saturs sakausējumā ir lielāks par Ni saturu, parādīsies Al7Cu2Fe fāze. Gluži pretēji, ja Ni saturs sakausējumā ir lielāks par Fe saturu, parādīsies AlCuNi fāze. Iepriekš minētās Cu saturošās trīskāršās fāzes parādīšanās samazina Cu saturu cietajā šķīdumā. Tikai tad, kad Fe un Ni saturs ir vienāds, tiek ģenerētas visas AlgFeNi fāzes. Šajā gadījumā, tā kā nav liekā Fe vai Ni, lai veidotu nešķīstošu Cu saturošu fāzi, sakausējumā esošais Cu ne tikai veido S (Al2CuMg) fāzi, bet arī palielina Cu koncentrāciju cietajā šķīdumā, kas ir labvēlīgi ietekmē sakausējuma stiprību un karstumizturību.
Fe un Ni saturs var ietekmēt sakausējuma karstumizturību. AlgFeNi fāze ir ciets un trausls savienojums ar ļoti mazu šķīdību Al. Pēc kalšanas un termiskās apstrādes, kad tie ir izkliedēti un sadalīti konstrukcijā, tie var ievērojami uzlabot sakausējuma karstumizturību. Piemēram, sakausējums AICu2.2Mg1.65 satur 1.0% Ni un sakausējums ar 0,7%~0},9% Fe ir visaugstākā noturīgās stiprības vērtība.
Si: 0,5% līdz 1,2% Si pievienošana 2A80 sakausējumam uzlabo sakausējuma izturību istabas temperatūrā, bet samazina sakausējuma karstumizturību.
Sakausējumam Ti:2A70 pievienojot {{0}},02%~0,1% Ti, tiek uzlaboti lietie graudi un uzlabota kalšanas procesa veiktspēja, kas ir labvēlīga karstumizturībai, bet maz ietekmē veiktspēju istabas temperatūrā.
③ Al-Cu-Mn sakausējums. Šīs sērijas sakausējumu galvenās sakausējumu kategorijas ir 2A16, 2A17 utt.
Galveno sakausējuma elementu funkcijas ir šādas.
Cu: istabas temperatūrā un augstā temperatūrā, palielinoties Cu saturam, sakausējuma stiprība palielinās. Kad Cu saturs sasniedz 5.0%, sakausējuma stiprums ir tuvu maksimālajai vērtībai. Turklāt Cu var uzlabot sakausējuma metināšanas veiktspēju.
Mn: Mn ir galvenais elements karstumizturīgā sakausējuma uzlabošanai. Tas palielina atomu aktivācijas enerģiju cietā šķīdumā, samazina izšķīdušo atomu difūzijas koeficientu un cietā šķīduma sadalīšanās ātrumu. Cietajam šķīdumam sadaloties, arī nogulsnētās fāzes T (Al2oCu2Mn3) fāzes veidošanās un augšanas process notiek ļoti lēni, tāpēc sakausējums ir arī ļoti stabils, ilgstoši karsējot noteiktā augstā temperatūrā. Atbilstoša Mn (0.6%~0.8%) pievienošana var uzlabot sakausējuma izturību istabas temperatūrā un noturību rūdīšanas un dabiskās novecošanas stāvoklī. Tomēr, ja Mn saturs ir pārāk augsts, T fāze palielinās, saskarne palielinās, difūzijas efekts tiek paātrināts un sakausējuma karstumizturība samazinās. Turklāt Mn var arī samazināt plaisu tendenci sakausējuma metināšanas laikā.
Al-Cu-Mn sakausējumam pievienotie mikroelementi ir Mg, Ti un Zr, savukārt galvenie piemaisījumu elementi ir Fe, Si, Zn utt., un to iedarbība ir šāda.
Mg: ja Cu un Mn saturs 2A16 sakausējumā paliek nemainīgs, tiek pievienots 0,25%~0,45% Mg, lai izveidotu sakausējumu 2A17. Mg var uzlabot sakausējuma izturību istabas temperatūrā un uzlabot karstumizturību zem 150~225 grādiem. Tomēr, temperatūrai paaugstinoties vēl vairāk, sakausējuma izturība ievērojami samazinās. Tomēr Mg pievienošana var pasliktināt sakausējuma metināšanas veiktspēju, tāpēc 2A16 sakausējumā, ko izmanto karstumizturīgai metināšanai, piemaisījuma Mg saturs nedrīkst pārsniegt 0.05%. Ti: Ti var uzlabot lietos graudus, paaugstināt sakausējuma pārkristalizācijas temperatūru, samazināt pārsātinātā cietā šķīduma sadalīšanās tendenci un stabilizēt sakausējuma struktūru augstā temperatūrā. Tomēr, ja Ti saturs ir lielāks par {{20}},3%, veidojas rupji adatveida TiAls savienojumi, kas samazina sakausējuma karstumizturību. Ti saturs sakausējumā ir norādīts kā 0,1%~0,2%. Zr: ja 2219 sakausējumam pievieno 0,1% ~ 0,25% Zr, graudus var rafinēt, kā arī var palielināt sakausējuma pārkristalizācijas temperatūru un cietā šķīduma stabilitāti, tādējādi uzlabojot sakausējuma karstumizturību un uzlabojot sakausējuma metināmību. sakausējums un metinājuma plastiskums. Tomēr, ja Zr saturs ir augsts, var rasties trauslāki savienojumi ZrAl3.
Fe: kad Fe saturs sakausējumā pārsniedz {{0}},45%, veidojas nešķīstoša fāze AlCu2Fe, kas var samazināt sakausējuma mehāniskās īpašības rūdīšanas un novecošanas stāvoklī un noturības izturību plkst. 300 grādi. Tāpēc Fe saturs jāierobežo līdz mazāk nekā 0,3%.
Si: Nelielam Si daudzumam ({{0}},4%) nav acīmredzamas ietekmes uz telpas temperatūras mehāniskajām īpašībām, taču tas samazina izturību pie 300 grādiem. Ja Si saturs pārsniedz 0,4%, sakausējuma mehāniskās īpašības istabas temperatūrā samazinās. Tāpēc Si saturs ir ierobežots līdz mazāk nekā 0,3%.
Zn: neliels Zn daudzums ({{0}},3%) neietekmē sakausējuma telpas temperatūras īpašības, taču tas var paātrināt Cu difūzijas ātrumu Al un samazināt sakausējuma izturību. sakausējums 300 grādu leņķī, tāpēc tas ir ierobežots līdz mazāk nekā 0,1%.
Kādi ir 2xxx sērijas alumīnija sakausējumu veidi un lietojumi?
Sakausējums 2011
Veidi: stiepļu vilkšanas caurules, auksti apstrādāti stieņi, auksti apstrādāti stieples
Pielietojums: skrūves un mehāniski apstrādāti izstrādājumi, kam nepieciešama laba griešanas veiktspēja
Sakausējums 2014
Veidi: plāksnes, biezas plāksnes, stieptas caurules, ekstrudētas caurules, stieņi, profili, stieples, auksti apstrādāti stieņi, auksti apstrādātas stieples, kalumi
Pielietojums: izmanto lietojumos, kuriem nepieciešama augsta izturība un cietība (ieskaitot augstu temperatūru). Smagos kalumus, biezas plāksnes un presētus materiālus izmanto gaisa kuģu konstrukciju daļām, daudzpakāpju raķešu pirmās pakāpes degvielas tvertnēm un kosmosa kuģu daļām, riteņiem, kravas automašīnu rāmjiem un piekares sistēmas daļām
Sakausējums 2017
Veidi: plātnes, ekstrudēti profili, auksti apstrādāti stieņi, auksti apstrādātas stieples, kniedes stieples, kalumi
Pielietojums: tas ir pirmais 2XXX sērijas sakausējums, kas tiek izmantots rūpnieciski. Tā pašreizējais pielietojuma diapazons ir salīdzinoši šaurs, galvenokārt kniedes, vispārējās mašīnu daļas, lidmašīnas, kuģi, transports, ēku konstrukciju daļas, transporta līdzekļu konstrukcijas daļas, dzenskrūves un piederumi
2024. gada sakausējums
Šķirnes: plāksnes, biezas plāksnes, stieptas caurules, ekstrudētas caurules, profili, stieņi, stieples, auksti apstrādāti stieņi, auksti apstrādātas stieples, kniežu stieples
Pielietojums: Gaisa kuģu konstrukcijas (apvalki, rāmji, ribas, starpsienas utt.), kniedes, raķešu sastāvdaļas, kravas automašīnu riteņi, propelleru komponenti un citas dažādas konstrukcijas daļas
Sakausējums 2036
Šķirnes: Automobiļu virsbūves loksnes
Pielietojums: Automobiļu virsbūves lokšņu metāla daļas
Sakausējums 2048
Šķirnes: šķīvji
Pielietojums: Aviācijas un kosmosa konstrukcijas daļas un ieroču konstrukcijas daļas
Sakausējums 2117
Šķirnes: Auksti apstrādāti stieņi un stieples, kniežu stieples
Pielietojums: Izmanto kā kniedes konstrukciju daļām ar darba temperatūru, kas nepārsniedz 100 grādus
Sakausējums 2124
Šķirnes: Biezas plāksnes
Pielietojums: Aviācijas un kosmosa konstrukcijas daļas
Sakausējums 2218
Šķirnes: kalumi, folijas
Pielietojums: gaisa kuģu dzinēju un dīzeļdzinēju virzuļi, gaisa kuģu dzinēju cilindru galvas, reaktīvo dzinēju lāpstiņriteņi un kompresora gredzeni
Sakausējums 2219
Šķirnes: plāksnes, biezas plāksnes, folijas, ekstrudētas caurules, profili, stieņi, stieples, auksti apstrādāti stieņi, kalumi
Pielietojums: kosmosa raķešu metināšanas oksidētāju tvertnes un degvielas tvertnes, virsskaņas gaisa kuģu apvalki un konstrukcijas daļas, darba temperatūra -270~300 grādi. Laba metināmība, augsta izturība pret lūzumiem, augsta izturība pret sprieguma korozijas plaisāšanu T8 stāvoklī
Sakausējums 2319
Šķirne: Stieples
Pielietojums: Metināšanas stieņi un pildlodēšana 2219 sakausējuma metināšanai
Sakausējums 2618
Šķirne: biezas plāksnes, ekstrudēti stieņi, kalumi un kalumi
Pielietojums: Dzinēja cilindri un citas detaļas, kā arī karstumizturīgas detaļas, kurām nepieciešams strādāt 150-250 grādu temperatūrā. Biezās plāksnes izmanto kā lidmašīnu apvalkus, stieņus, kalumus un brīvos kalumus izmanto virzuļu izgatavošanai, aviācijā
Sakausējums 2A01
Šķirne: Auksti apstrādāti stieņi un stieples, kniežu stieples
Pielietojums: Izmanto kā kniedes konstrukciju daļām ar darba temperatūru, kas nepārsniedz 100 grādus
Sakausējums 2A02
Šķirne: Stieņi, kalumi
Pielietojums: Aksiālo kompresoru lāpstiņas, lāpstiņriteņi un diski turboreaktīvo dzinēju ar darba temperatūru 200-300 grādi
Sakausējums 2A04
Šķirne: kniedes stieples
Pielietojums: izmanto kniežu izgatavošanai konstrukcijas daļām ar darba temperatūru 120–250 grādi
Sakausējums 2A06
Šķirne: Plāksne, ekstrudēts profils, kniedes stieple
Pielietojums: Gaisa kuģa konstrukcijas daļas ar darba temperatūru 150-250 grādi un gaisa kuģa konstrukcijas kniedes ar darba temperatūru 125-250 grādi
Sakausējums 2A10
Šķirne: kniedes stieple
Pielietojums: lielāka izturība nekā 2A01 sakausējums, ko izmanto, lai ražotu lidmašīnas konstrukcijas kniedes ar darba temperatūru, kas ir mazāka vai vienāda ar 100 grādiem
Sakausējums 2A50
Šķirne: kalumi, stieņi, šķīvji
Pielietojums: Vidēji izturīgas detaļas ar sarežģītām formām
Sakausējums 2B50
Šķirne: kalumi
Pielietojums: gaisa kuģa dzinēja kompresora ritenis, virzošais ritenis, ventilators, lāpstiņritenis utt.
Sakausējums 2A90
Šķirne: Presēti stieņi, kalumi un kalumi
Pielietojums: gaisa kuģa dzinēju daļas un citas detaļas ar augstu darba temperatūru, sakausējuma kalumi pakāpeniski tiek aizstāti ar 2A70