2015-06-30
487
Типичные алюминиевые сплавы обычно характеризуются ограниченной переменной растворимостью легирующих элементов в алюминии в твердом состоянии. Для них разработан особый вид двухэтапной упрочняющей термической обработки:
1. Закалка без полиморфного фазового превращения с получением при охлаждении перенасыщенного термодинамически неустойчивого твердого раствора легирующих элементов в алюминии.
2. Старение с распадом перенасыщенного твердого раствора через ряд этапов.
Процессы закалки и старения подробно изучены для сплавов алюминий-
Рис. 18. Диаграмма состояния Al-Cu (левая часть)
| медь, которые можно рассматривать как основу дуралюминов, состоящих из следующих компонентов: Al-Cu-Mg-Mn. Формирование структуры представлено на диаграмме состояния алюминий – медь (рис. 18). В процессе нагрева под закалку до t н происходит растворение частиц CuAl2 в a-растворе. После выдержки ведется охлаждение со скоростью больше крити-ческой скорости закалки для данного сплава (Jохл > Jкрит) (рис. 19). В результате закалки высокотемператур-ное состояние твердого раствора a состава |
Рис. 19. С-кривая начала распада
перенасыщенного a-раствора
в дуралюмине марки 1160
| х 1 сохраняется до комнатных температур. Получаемое состояние раствора a с содержанием меди х 1 > 0,5 % Cu, т.е. перенасыщенного медью, является термо-динамически неустойчивым. В процессе старения происходит распад перенасыщенного твердого раствора a в несколько стадий в зависимости от температуры и времени старения. При пониженных температурах старения (в том числе и комнатных) путем диффузии атомов меди в твердом растворе образуются тонкопластинчатые дискообразные микро- |
объемы - зоны Гинье - Престона (ГП) - с повышенной концентрацией меди. Между зонами ГП и окружающим их твердым раствором a нет границ раздела (когерентные «границы»), у них одинаковая кристаллическая решетка гранецентрированного куба.
При повышенных температурах старения образуются мелкодисперсные частицы метастабильных промежуточных фаз q¢¢ и q¢, соответствующих по химическому составу соединению CuAl2 (q-фазе). Кристаллические решетки фазq¢¢ и q¢ тетрагональные.
Описанные изменения в структуре означают создание препятствий для перемещения дислокаций под действием тангенциальных напряжений. Результатом этого является повышение прочности и твердости материала.
У ряда сплавов при распаде перенасыщенного твердого раствора образуется модулированная (периодическая) структура, в которой выделения образующейся дисперсной фазы с когерентными границами закономерно расположены на определенном расстоянии одних от других.
