Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Влияние чистоты металла и степени холодной деформации на структуру и свойства листов и плит из алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg

Диссертация: Влияние чистоты металла и степени холодной деформации на структуру и свойства листов и плит из алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Реально в России листы и плиты для обшивки фюзеляжей и нижней поверхности крыльев изготавливаются из сплавов Д16, Д16ч и 1163. Помимо меди и магния в этих сплавах присутствует марганец, в качестве антирекристаллизатора, и неизбежные примеси, в частности железо и кремний. Эти примеси оказывают значительное влияние на технологические и эксплуатационные характеристики сплавов, в особенности на Кс… Читать ещё >

Содержание

  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ВЛИЯНИЮ ЧИСТОТЫ МЕТАЛЛА И СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИСТОВ И ПЛИТ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Cu-Mg
    • 1. 1. Химический и фазовый состав сплавов системы Al-Cu-Mg
    • 1. 2. Закономерности изменения свойств в системе Al-Cu-Mg
    • 1. 3. Термическая обработка
    • 1. 4. Полигонизация
    • 1. 5. Первичная рекристаллизация
    • 1. 6. Собирательная рекристаллизация
    • 1. 7. Разнозернистость и ее влияние на свойства листов из сплава Д16ч толщиной 4,5 мм
    • 1. 8. Выводы. Цель работы, задачи исследования
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧИСТОТЫ МЕТАЛЛА НА СВОЙСТВА ЛИСТОВ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Cu-Mg
    • 2. 1. Методика исследования
    • 2. 2. Микроструктура образцов листов в закаленном и состаренном состоянии
    • 2. 3. Изменение механических свойств листов при солнечном нагреве
    • 2. 4. Испытания на выносливость
    • 2. 5. Выводы
  • 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЧИСТОТЫ МЕТАЛЛА НА СВОЙСТВА ПЛИТ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Cu-Mg
    • 3. 1. Методика исследования
    • 3. 2. Макро и микро структура катанных и ковано-катаных плит
    • 3. 3. Механические свойства плит после естественного и искусственного старения
    • 3. 4. Выносливость и вязкость разрушения плит
    • 3. 5. Выводы
  • 4. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ОТЖИГОВ НА ВЕЛИЧИНУ ЗЕРНА
    • 4. 1. Методика исследования
    • 4. 2. Влияние степени холодной деформации на величину зерна
    • 4. 3. Влияние отжигов на величину зерна
    • 4. 4. Выводы

Влияние чистоты металла и степени холодной деформации на структуру и свойства листов и плит из алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mg (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Реально в России листы и плиты для обшивки фюзеляжей и нижней поверхности крыльев изготавливаются из сплавов Д16, Д16ч и 1163. Помимо меди и магния в этих сплавах присутствует марганец, в качестве антирекристаллизатора, и неизбежные примеси, в частности железо и кремний. Эти примеси оказывают значительное влияние на технологические и эксплуатационные характеристики сплавов, в особенности на Кс (вязкость разрушения). Поэтому представляется важным определить допустимое содержание этих примесей.

Листы поставляются после закалки и старения (обозначение Т), либо в отожжённом состоянии (М — мягкий), плиты, как правило, только в закалённом и состаренном состоянии, их толщина меняется в пределах 15 — 80 мм.

В последние годы обострилась проблема крупного зерна, появляющегося на поверхности обшивочных листов из сплавов Д16ч и 1163, приводя к массовому браку. Такая структура обнаруживается невооружённым глазом, она приводит к ухудшению, как эксплуатационных свойств, так и технологичности листов при формообразовании из них деталей методом пластической деформации, приводя к шероховатости поверхности, так называемой апельсиновой корке.

Цель работы.

Комплексное исследование влияния различных факторов металлургического производства и чистоты металла, химического и фазового составов конструкционных сплавов Д16, Д16ч и 1163, сочетания разных степеней холодной деформации с различными типами отжигов и окончательной термической обработки на формирование зеренной структуры, обеспечивающей высокое качество листов и плит и мелкое зерно в готовых листах, производимых в закалённом и отожжённом состояниях.

Научная новизна работы.

Комплексное исследование влияния чистоты металла, химического и фазового состава сплавов Д16, Д16ч и 1163 в сочетании со степенью холодной деформации и режимами отжигов на свойства плит и листов и величину зерна обшивочных листов для фюзеляжей самолётов.

1. Изучены эксплуатационные характеристики и влияние солнечного нагрева на свойства плит и листов сплавов Д16 и Д16ч.

2. Исследовано влияние степени холодной деформации при прокатке листов на величину зерна и установлена оптимальная граница деформации, необходимая для получения мелкого зерна.

3. Изучены закономерности влияния температуры и продолжительности режимов различных технологических отжигов на величину зерна, установлена температурная граница отжигов, разделяющая области мелкого и крупного зерна.

4. Установлена температурная (360 — 370°) и временная зависимость линейной скорости роста (л.с.р.) границ зерна и скорости зарождения центров рекристаллизации (с.з.ц.), выше которой происходит интенсивный рост (с.з.ц.) и образуется мелкое зерно. Ниже этой температуры возникают крупные зёрна.

Практическая ценность.

1. Показана практическая возможность использования сплавов Д16ч и 1163 определённого химического и фазового состава для получения листов и плит с высокими эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими их надёжное применение для низа крыла самолётов и обшивки фюзеляжей.

2. Установлены деформационные и температурно-временные режимы производства листов, обеспечивающие образование мелких зёрен при поставке листов в отожжённом состоянии (М) в соответствии с требованиями стандартов.

3. Подтверждены температурно-временные режимы закалки, обеспечивающие получение листов с мелким зерном в состоянии после закалки и старения (Т).

4. На защиту выносятся следующие научные результаты и положения:

— установлены закономерности влияния химического и фазового состава алюминиевых сплавов Д 16ч и 1163 на величину зерна в обшивочных листах:

— установление степени деформации при холодной прокатке листов, выше которой создаются условия для получения мелкого зерна:

— установление температурной границы отжигов, выше которых происходит интенсивный рост скорости зарождения центров (с.з.ц.) рекристаллизации зёрен и обеспечивается образование мелких зёрен в листах, поставляемых в отожжённом состоянии (М) — увеличение времени выдержки усиливает эту тенденцию;

— закономерности образования зёрен в листах, поставляемых в закалённом и состаренном состоянии (Т).

Апробация работы Диссертация в целом представляет собой обобщение материалов, опубликованных работ. Материалы неоднократно обсуждались на технических совещаниях предприятий авиационной промышленности и на международных конференциях по алюминиевым сплавам. По теме диссертации опубликованы четыре научные работы.

Публикации.

1. Fridlyander J.N., Tkachenko Е.А., Berstenev V.V., Cherepok G.V., Latush-kina L.V., a.o. Effect of Microstmcture on the Cracking Resistance Characteristics High-Strength Alloy: Proceedings of The 7-th International Conference Aluminium alloy (ICAA-7), Charlottesville, Virginia, USA, v.3 (2000).

2. Fridlyander J.N., Gmshko O.E., Berstenev V.V., Sheveleva L.M., Ivanova L.A.: Influence of Continuous and Discontinuous Recrystallization on the Properties of Cold-Rolled Sheets from Aluminium Alloys: Proceedings of The 8-th International Conference Aluminium alloy (ICAA-8), Cambridge, UK, v.3 (2002).

3. Фридляндер И. Н., Систер В. Г., Грушко O.E., Берстенев В. В. Алюминиевые сплавы — перспективный материал для автомобилестроения. МиТОМ № 9, 2002 с. З -10.

4. Фридляндер И. Н., Берстенев В. В., Ткаченко Е. А., Головизнина Г. М., Ланцова Л. П. Влияние термической обработки и деформации на величину зерна и механические свойства сплавов типа дюралюмин (Al-Cu-Mg). МиТОМ, № 6,2003.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, содержащего 53 наименование. Диссертация изложена на 82 страницах текста, содержит 32 рисунка и 23 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Проведено всестороннее исследование листов из сплавов различной чистоты по содержанию примесей железа и кремния Д16пч, (повышенной чистоты) Д16ч (чистых), Д16 (обычной чистоты). Листы из этих сплавов являются основным материалом для изготовления обшивки фюзеляжей всех типов самолётов.

2. Показано, что сплавы повышенной чистоты Д16пч и Д16ч имеют значительные преимущества перед сплавом обычной чистоты (Д16) по важнейшим эксплуатационным характеристикам — сопротивлению усталостным нагрузкам, скорости развития усталостной трещины. Для обшивки фюзеляжей всех типов самолётов рекомендуются сплавы повышенной чистоты Д1бч и Д16пч.

3. Проведено всестороннее исследование катаных и ковано катаных плит из сплавов Д16пч и Д16ч размером 35×1400×7500мм.

4. Показано, что по выносливости, вязкости разрушения и пластичности плиты из сплавов повышенной чистоты Д16пч и Д16ч существенно превосходят сплав Д16. Сплавы Д16пч и Д16ч рекомендуются для нижней поверхности крыльев самолётов.

5. За последние годы на листах из алюминиевых сплавов Д16ч и 1163 появляется крупное зерно, недопустимое по действующим стандартам.

6. Проведено детальное исследование влияния различных факторов — химического состава (основных компонентов и примесей), степени холодной деформации, различных видов термической обработки (закалки, отжигов) на величину зерна.

7. Установлено, что колебание химического и фазового состава, основных компонентов Си и Mg и их соотношения, и примесей Mn, Fe и Si в установленных стандартами пределах практически не влияет на величину зерна.

8. Крупные зёрна появляются только на листах в отожжённом состоянии, в закаленных и состаренных листах зерно всегда мелкое.

9. Существует большая зависимость величины зерна от степени холодной деформации, лучшие результаты получаются у листов, прокатанных со степенью холодной деформации более 50%.

10. В производственной практике используются 3 вида отжигов: предварительный отжиг горячекатаных рулонов (толщина 6−8 мм), промежуточные отжиги и окончательные отжигивсе они проводятся в районе температур 360 °C различной продолжительности с учётом используемых типов отжиговых печей.

11.В работе чётко показано, что повышение температуры предварительного и окончательного отжигов до 410 — 420 °C позволяет надёжно получать листы с мелкозернистой структурой. Решающую роль в формировании оптимальной структуры играет окончательный отжигпромежуточный отжиг может приводить к укрупнению зернаего можно не использовать.

12. Установлена чёткая температурная граница в районе 350 — 360 °C, ниже которой скорость роста рекристаллизационных зёрен превышает скорость образования центров рекристаллизации, и при этом возникают крупные зёрна, выше установленной температурной границы скорость образования центров рекристаллизации идёт более интенсивно, и зерно получается мельче.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И.Н. Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спечённые и литейные алюминиевые сплавы. Справочное руководство. Москва, «Металлургия», 1972, 552 с.
  2. И.Н. Алюминиевые сплавы деформируемые конструкционные сплавы. Москва, «Металлургия», 1979, 208 с.
  3. Металловедение алюминиевых сплавов / Под редакцией Фридляндера И. Н. «Металлургия», 1983, 279 с.
  4. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / Под редакцией Фридляндера И. Н. Энциклопедия, «Машиностроение», Москва, 2001,879 с.
  5. Авиационные материалы на рубеже XX XXI веков / Под редакцией Р. Е. Шалина, Москва, ВИАМ, 1994, 602 с.
  6. А.А., Бер Л.Б. Диаграммы фазовых превращений при старении алюминиевых сплавов системы Al-Cu и Al-Mg-Si-Cu // ТЛС, 1991, № 3, с.21−24.
  7. Алюминий. Металловедение, обработка и применение. Перевод с английского. / Под редакцией Туманова А. Т., Фридляндера И. Н., М.: Металлургия.1972, 662 с.
  8. Алюминиевые сплавы. Вып.5. Деформируемые сплавы. М.: Металлургия, 1968,406с.
  9. В.Г., Захаров В. В., Захаров Е. Д., Новиков И. И. Диаграммы изотермического распада раствора в алюминиевых сплавах. М.: Металлургия, 1973, 152с.
  10. Ю.Захаров A.M. Промышленные сплавы цветных металлов. Фазовый состав иструктурные составляющие. М.: Металлургия, 1980, 259 с.
  11. И.Каримова С. А. Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов для изделийавиационной техники // Защита металлов, 1993, т.29, № 5, с.729−734.
  12. Ф.И., Фридляндер И. Н. Алюминиевые сплавы типа дуралюмин. М:1. Металлургия, 1984, 239 с.
  13. И.Кишкина С. И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1981,280 с.
  14. М.Колачев В. А., Ливанов В. А., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1998, 480с.
  15. А.В., Инкин С. В., Чулков B.C. и др. Металлические примеси в алюминиевых сплавах. М.: Металлургия, 1988, 141 с.
  16. Л.Н. Алюминиевый деформируемый сплав 1163 // МиТОМ, 1983,№ 8,с.43−44.
  17. Применение алюминиевых сплавов. Справочник / Под редакцией Р. Е. Шалина. М.: Металлургия, 1985, 342 с.
  18. Aluminium. Properties and Physical and Metallurgy. N.Y.: ASM Metal Рагк, 1984,450 p.
  19. Л.Н., Федоренко Т. П. // МиТОМ, 1982, № 3, с.ЗЗ 36. Ю. Лещинер Л. Н. // МиТОМ, 1983, № 8, с. 43 — 44.
  20. Л.Н., Федоренко Т. П., Блинникова Н. А. // МиТОМ. 1983, № 3, с.52−54.
  21. И.Н., Лещинер Л. Н., Латушкина Л. В., Федоренко Т. П. // В кн.: Проблемы металловедения цветных сплавов. М.: Наука, 1978, с. 158 -166.
  22. В.И. // МиТОМ, 1966, № 8, с. 11 13.
  23. И.Н., Должанский Ю. М., Сандлер B.C. и др. // МиТОМ, 1977, № 12, с.29−33.
  24. И.Н., Должанский Ю. М., Костюнин В. И. и др // «Заводская лаборатория», 1974, № 7, с.845 847.
  25. И.Н., Сандлер B.C., Никольская Т. Н. // ФММ, 1971, т.32, № 4, с.767 774.
  26. Mondolfo L.F. Aluminium Alloys: Structure and Properties. London, Butter Words, 1976, 971p.
  27. О.Г. Сб. Металловедение сплавов лёгких металлов. М.: Наука. 1970.
  28. B.H., Комарова Л. Г., Ланцова Л. П. //Технология лёгких сплавов. ВИЛС, 1999, № 6, с.7−13.
  29. В.В., Бавыкина И. М., Бурмистров В. И. и др. // Технология лёгких сплавов. 1987,№ 9, с. 20.
  30. В.В., Бавыкина И. М., Бурмистров В. И. и др. // ФХММ, 1984, № 5, с.40−45.
  31. Алюминиевые сплавы: структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Справочник под ред. Добаткина В. И. М.: Металлургия, 1984,408 с.
  32. С.Ю., Бер Л.Б., Головизнина Г. М., Арышевский В. Ю. Сб. научных трудов ВИЛС: М., 1991 с.269−277.
  33. В.И. Легирование деформируемых алюминиевых сплавов переходными металлами. М.: Металлургия, 1975. 248 с.
  34. В.И., Авдюшин О. А. // Технология лёгких сплавов. 1968, № 2, с.7−9.
  35. С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978,568 с.
  36. И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978,391 с.
  37. В.В., Сироткина О. А. // Технология лёгких сплавов, 1996, с.35−36.
  38. Ю.Н. Сб. Алюминиевые деформируемые сплавы. М.: Оборонгиз, 1961,236 с.
  39. Л.М., Куртасов С. Ф. // Технология лёгких сплавов. 1996, № 1, с.16−20.
  40. Л.В. //Технология лёгких сплавов. 1978, № 4, с.20−27.
  41. С.Ф., Казаков В. Г., Грабарёв Н. Т., Пасхин А. Н. // Технология лёгких сплавов. 1984, № 3, с.29−31.
  42. В.Ю., Гречников Ф. В., Клепачевская С. Ю., Колобов Г. Г. // Сборник трудов международной научно-технической конференции, по-свящённой 40-летию СМЗ. Самара 2000, с.78−90.
  43. Matsumato К., Morisada N. a.o. // Труды 6-ой Международной конференции по алюминиевым сплавам ICAA-6, 1998, Япония, с. 1173−1178.45.US Patent N5,213,639.
  44. П.П., Копнов В. И. // В сб.: «Металлургия лёгких сплавов» -М.: Металлургия, 1983, с. 89−93.
  45. П.П., Яковлев В. И., Копнов В. И. // В сб.: «Обработка лёгких и жаропрочных сплавов» М.: Наука, 1976, с. 162−171.
  46. Ю.С., Владимиров С. А., Ольшевский Н. А. и др. // Физика металлов и металловедение, 1985, т.60, вып. 3, с.542−549.
  47. Р. Пластическая деформация металлов. Гл. 11, 12. // Перевод с английского, М.: Мир, 1972,408 с.
  48. П.И. // в кн.: Материалы в машиностроении. Т.2, М.: «Машиностроение», 1967, с. 210 227.
  49. Хенкин M. JL, Локшин И. Х. Размерная стабильность металлов и сплавов в точном машиностроении и приборостроении. М.: Машиностроение, 1974.255 с. 52.0воденко М.Б., Копнов В. И., Гречников Ф. В. Прокатка алюминиевых сплавов М.: Металлургия, 1992. 270 с.
  50. Ю.М., Гречников Ф. В. Теория и расчет пластического формоизменения анизотропных материалов М.: Металлургия, 1990. 304 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!