автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Исследование влияния легирующих элементов на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg и разработка на их основе высокопрочных сплавов для фасонных отливок

На правах рукописи

003492623

БОРИСОВ Юрий Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМ АЫл-Си И А1-1л-Си-М§ И РАЗРАБОТКА НА ИХ ОСНОВЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ФАСОННЫХ ОТЛИВОК

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

003492623

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология обработки материалов» ГОУ ВПО «МАТИ» - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского.

Научный руководитель: - д.т.н., профессор Никитин Сергей Леонидович Официальные оппоненты: - д.т.н., профессор Конкевич Валентин Юрьевич

Ведущая организация: ОАО «НИАТ».

Защита состоится 24 декабря 2009 года в 16 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.110.04 в ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского по адресу: Москва, ул. Оршанская, 3, «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского, ауд. 220А. Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью организации) просим направлять по адресу: 121552, Москва, ул. Оршанская, 3, «МАТИ»- РГТУ им. К.Э. Циолковского.

Факс:(495)417-89-78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан 23 ноября 2009 года.

к.т.н., доцент Ряховский Александр Павлович

Ученый секретарь диссертационного совета

Скворцова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие авиакосмической техники, приборостроения, автомобильной промышленности и других отраслей машиностроения требует использования в конструкциях качественно новых легких и высокопрочных материалов, отличающихся высокими эксплутационными свойствами. К таким материалам относятся литейные алюминиевые сплавы.

Отливки из алюминиевых сплавов широко используются в конструкциях различных типов: литых, клепаных, сварных, комбинированных и т.д. Производство отливок из алюминиевых сплавов во всем мире характеризуется постоянным и прогрессирующим ростом. Это обусловлено тем, что литье готовых деталей обладает принципиальными преимуществами не только из-за более низкой трудоемкости и стоимости процесса, но и благодаря возможности изготовления деталей, которые нельзя получить другими способами.

Повышение свойств литейных сплавов является важной задачей. Поэтому закономерно стремление исследователей создавать все более прочные и легкие сплавы с хорошими технологическими свойствами.

С этой точки зрения представляют интерес алюминиевые сплавы, легированные литием, самым легким из металлов с плотностью ~ 540 кг/м3. Каждый процент лития снижает плотность алюминия на 3% и повышает модуль упругости на 6%. Кроме того, литий имеет переменную уменьшающуюся с понижением температуры растворимость в твердом алюминии. Это создает возможность создавать термически упрочняемые литейные сплавы.

Перспективными для создания высокопрочных коррозионностойких литейных сплавов с пониженной плотностью должны быть сплавы системы А1-1л-Си и А1-Ы-Си-М§. Об этом свидетельствуют имеющиеся достижения в области разработки и использования в промышленности деформируемых алюминиевых сплавов на основе этих систем.

Однако в научной литературе практически отсутствуют сведения по литейным алюминиево-литиевым сплавам. Поэтому разработка основ легирования и создания литейных сплавов на основе систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-Л^ -актуальная задача. Она является предметом исследования в настоящей работе.

Цель работы состояла в изучение влияния легирующих элементов на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов систем А1-1л-Си и А1-Ь[-Си-1У^ и разработка на этой основе высокопрочных сплавов с пониженной плотностью для фасонных отливок и режимов упрочняющей термической обработки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Разработать технологические режимы получения фасонных отливок из сплавов систем А1-У-Си и А1-Ы-Си-М§ с высоким содержанием лития (2,5-4,5%) и с добавками С<1, Ве и переходных металлов.

2. Изучить влияние основных компонентов - лития, меди и магния на структуру и свойства фасонных отливок и определить оптимальное содержание этих металлов.

3. Изучить влияние переходных металлов (ПМ) на механические и технологические свойства сплавов систем А1-1л-Си и А1-У-Си-М§ в интервале температур твердо-жидкого состояния и оценить литейные свойства сплавов.

4. На основании установленных закономерностей определить интервалы концентраций основных компонентов и ПМ, обеспечивающих получение оптимального комплекса свойств (высокой прочности, пониженной плотности и хорошей технологичности), и выбрать составы сплавов систем А1-У-Си и А1-и-Си-М§, предназначенных для литья в кокиль.

5. Изучить закономерности изменения структуры и свойств при термической обработке литейных сплавов систем А1-У-Си и А1-1л-Си-1У^ и на этой основе разработать оптимальные режимы гомогенизации, закалки и старения отливок.

6. Опробовать в условиях опытного производства новые литейные сплавы на основе систем А1-Ы-Си и А1-1л-Си-М§.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Впервые изучено влияние основных компонентов на структуру и свойства литейных сплавов систем А1-У-Си и А1-1л-Си-М§ и установлено, что для получения оптимального комплекса свойств - повышенной прочности при умеренной пластичности, высоких литейных свойств и низкой плотности, содержание лития не должно превышать 3,5+3,6%, меди - 1,5-И ,6%, а содержание магния должно находиться в пределах 0,5+1,0%.

2. Изучено влияние переходных металлов (Тл, Хт, Мп, Сг) на структуру и свойства сплавов систем А1-1Л-Си и А1-1л-Си-1У^ и установлены следующие закономерности:

- модифицирующее действие переходных металлов связано с выделением непосредственно из расплава дисперсных алюминидов этих металлов; наиболее сильное модифицирующее действие оказывают титан и цирконий;

- упрочняющее действие титана, циркония и марганца связано с выделением из твердого раствора дисперсных алюминидов, которое может быть усилено путем применения специальной термической обработки - длительного отжига при 540°С пред закалкой;

- марганец в количестве 0,3+0,6% способствует дополнительному твердорастворному упрочнению.

3. На основании изучения механических свойств сплавов систем А1-У-Си и А1-Ь1-Си-М§ в интервале температур твердо-жидкого состояния установлена взаимосвязь между химическим составом и их литейными свойствами и получены математические модели, позволяющие оценивать влияние легирующих элементов и их концентраций на жидкотекучесть и горячеломкость, и показано следующее:

- увеличение содержания лития (>3,5%) и меди (>2%) приводит к повышению горячеломкости вследствие расширения интервала хрупкости в твердо-жидком состоянии и снижения пластичности в этом интервале;

- титан и цирконий, наоборот, приводят к снижению горячеломкости из-за увеличения пластичности в твердо-жидком состоянии;

- увеличение содержания лития в исследованном интервале концентраций приводит к повышению жидкотекучести.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований впервые на базе систем А1-Ь1-Си и А1-Ы-Си-М£ разработаны два высокопрочных термически упрочняемых алюминиевых литейных сплава пониженной плотности (у = 2500+2530 кг/м3), предназначенных для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

Путем систематических исследований разработан для плавки и литья А1-У сплавов покровный флюс, в состав которого входит древесный уголь и борная кислота. Этот флюс обеспечивает защиту от окисления сплавов с высоким содержанием лития (до 5%). Разработана технология получения фасонных отливок в условиях опытного производства из алюминиево-литиевых сплавов с высоким содержанием лития, включающая применение специального флюса, дегазацию расплава аргоном.

Разработаны режимы упрочняющей термической обработки отливок из новых литейных сплавов систем А]-Ы-Си и А]-ЬьСи-1\^, состоящей из гомогенизирующего отжига при 540±5°С, время выдержки 8-10 часов с последующей закалкой в воде (80-100°С) для обоих сплавов и старение по различным режимам:

- для сплава системы А1-У-Си-М§ рекомендован режим старения 150°С, 4-6 часов, он обеспечивает получение следующего уровня механических свойств: ав=350-370 МПа, 6=4-6%;

- для сплава системы А1-Ы-Си разработаны два режима старения: одноступенчатый - 170°С, 10 ч, с уровнем механических свойств - ств=375^385 МПа, 5=4-5% и двухступенчатый - 120°С, 8 ч + 160°С, 4 ч. Он обеспечивает получение более высокой пластичности при близких значениях предела прочности: ств=370-375 МПа, 5=5,5-6,5%.

Сплавы прошли опробование на производственной базе ФГУП «НИЧ «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского» и показали при литье хорошие технологические свойства, о чем свидетельствует полученный акт по разработке и исследованию литейных А1-1л сплавов.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на 7-ой Всероссийской научно-практической конференции «Применение ИПИ-технологий в производстве» (Москва, МАТИ, 12-13 ноября 2009 г.) и на Международном авиакосмическом конгрессе 1АС/09 (Россия, Москва, 23-27 августа 2009 г).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5-ти работах, список которых приведен в конце автореферата, в том числе в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией - 1.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы из 115 наименований. Работа изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 31 таблицу.

Глава I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА А1-У СПЛАВОВ

Рассмотрены вопросы применения в авиации алюминиевых сплавов, легированных литием, отмечаются их ценные свойства и имеющиеся недостатки. В работе кратко рассмотрены структурные и фазовые превращения в двойных А1-1л сплавах, приводятся их свойства. Отмечается, что основными легирующими компонентами отечественных и зарубежных деформируемых А1-Ы сплавов являются Си и М§. Поэтому промышленные А1-1Л сплавы по химическому составу делят на три группы: сплавы систем А1-Ь1-М§, А1-ЬьСи и А1-1л-Си-М§. Для улучшения свойств используют дополнительные легирующие элементы, которые вводят в эти сплавы в значительно меньших количествах, чем медь и магний. Наиболее важными элементами являются переходные металлы - Ъх, Бс, Мп, И и Сг.

В работе рассмотрены промышленные деформируемые сплавы систем А1-Ь1-М§, А1-У-Си и А1-1л-Си-М§. С использованием соответствующих диаграмм состояния и диаграмм фазовых превращений при старении рассмотрен фазовый состав этих сплавов и особенности структурных превращений при термической обработке.

Вместе с тем отмечено, что исследование и разработка литейных алюминиевых сплавов, легированных литием, сталкивается с рядом существенных проблем. Главная из них заключается в том, что в научной литературе практически отсутствуют сведения по литейным алюминиево-литевым сплавам. Имеются лишь данные о проведении работ по литейным сплавам на основе системы А1-У-М§. Практически все исследования в области создания алюминиево-литиевых сплавов нового поколения и их термической обработки относятся к деформируемым сплавам. Эти сплавы имеют свои специфические особенности, связанные с технологией получения из них полуфабрикатов и изделий. Поэтому принципы их легирования без существенной корректировки не могут быть перенесены на литейные сплавы систем А1-1л-Си и А1-У-Си-1^.

Глава заканчивается заключением, в котором формулируется, что основной целью работы является разработка высокопрочного коррозионно-стойкого литейного алюминиевого сплава с пониженной по сравнению со стандартными алюминиевыми сплавами плотностью. Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, приведены во введении.

Глава II. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, СПОСОБЫ ИЗ ПОЛУЧЕНИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Объектом исследований являлись литейные сплавы систем А1-1_л-Си и А1-и-Си-М§. При проведении работы использовали многокомпонентные сплавы этих систем, дополнительно легированные переходными металлами (Мп, ~П, Сг, ЫЬ), а также Ве и Сс1. Для приготовления опытных сплавов в лабораторных условиях использовалась электропечь сопротивления мощностью 10 кВт с выемным графитовым тиглем ёмкостью 30 марок.

В качестве шихтовых материалов использовались чистые металлы и лигатуры, цирконий вводился из фтороцирконата калия К22гР6. Литий в расплав вводили под колокольчиком под покровом флюса. Рафинирование осуществлялось путем продувки расплава аргоном и способствовало повышению качества отливок. Учитывая высокую химическую активность А1-1л сплавов с высоким содержанием лития (2,5-5%), для защиты от окисления и насыщения водородом их плавку осуществляли под покровом специально разработанного флюса, в состав которого входил активированный древесный уголь и борная кислота.

Изучение структуры и фазового состава сплавов, определение физических и механических свойств (НВ, ств, сго,2, 8 и др.) производилось с использованием стандартного оборудования. Температуры фазовых превращений в сплавах определяли методом дифференциального термического анализа (ДТА). При оценке технологических (литейных) свойств использовались как стандартные испытания, так и метод механических испытаний в твердо-жидком состоянии. В качестве критерия склонности сплавов к образованию горячих трещин использовали показатель горячеломкости (ПГ, мм), определенный по большему диаметру стержня, на котором появилась трещина. При оценке жидкотекучести также использовалась стандартная методика, в которой жидкотекучесть (к, мм) определялась по длине спиральной кокильной пробы. При механических испытаниях в твердо-жидком состоянии горячеломкость оценивали по величине минимального значения относительного удлинения (5т;п) и величине температурного интервала хрупкости (А1Хр) сплава, оценивали также запас пластичности (ЗП) в этом интервале.

При оценке влияния легирующих элементов на свойства литейных сплавов систем А1-1л-Си и А1-Ы-Си-М§ использовался метод математического планирования эксперимента.

Глава III. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ А1-У СПЛАВОВ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЛИТИЯ

Плавка и литье алюминиевых сплавов, легированных литием, сопряжена с рядом трудностей. Эти сплавы активно окисляются, особенно при повышенных температурах и в расплавленном состоянии. Кроме того, алюминиево-литиевые сплавы в значительных количествах растворяют водород. Важнейшим показателем качества алюминиево-литиевых сплавов является также содержание примеси натрия

и, как для всех сплавов, содержание неметаллических включений. Пластичность А1-У сплавов в литом состоянии напрямую зависит от содержания натрия в расплаве. Поэтому применение для плавки литейных алюминиево-литиевых сплавов стандартных покровно-защитных флюсов, которые состоят преимущественно из смеси хлористых и фтористых солей магния, калия и натрия не представляется возможным, так как они активно насыщают расплав натрием и калием.

В связи с этим на основании проведенных экспериментальных исследований для плавки и литья литейных А1-1л сплавов был разработан покровный флюс, в состав которого входит активированный древесный уголь и борная кислота (5% (масс.)). Этот флюс и дополнительное легирование небольшой добавкой бериллия (до 0,05%) обеспечивает рафинирование расплава, защиту его от окисления и проникновения водорода в сплавах с высоким содержанием лития (до 5%). Кроме того, после введения всех легирующих элементов и лития под покровом защитного флюса при температуре 730-740°С расплав продували технически чистым аргоном в течение 5-7 минут. Такой режим дегазации обеспечивал удаление из расплава растворенного водорода до концентраций, исключающих образование в отливках газовой пористости. Для повышения качества фасонных отливок в состав кокильной краски добавляли борную кислоту в количестве до 3%.

Эти мероприятия позволили получить качественные фасонные отливки из А1-У сплавов с высоким содержанием лития.

Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ А1-1л-Си^

Для разработки литейного высокопрочного сплава с пониженной по сравнению со стандартными алюминиевыми сплавами плотностью была выбрана система А1-Ы-Си-М§. Сплав должен иметь следующий уровень механических и физических свойств: ств>350 МПа, 8>5%, у<2550 кг/м3. Сплав предназначен для изготовления корпусных деталей радиотехнической аппаратуры специального назначения.

Поскольку для разрабатываемого литейного сплава поставлены очень жесткие требования по значениям плотности, при выборе концентраций основных компонентов (У, Си, Mg), промышленные деформируемые сплавы системы А1-1л-Си-М£ ориентиром быть не могут, т.к. в этих сплавах концентрация тяжелой меди существенно превышает концентрацию лития (Си/1л= 1,5-2,0), и по плотности они не могут удовлетворять поставленным требованиям. Они имеют плотность более 2550-2600 кг/м3.

С учетом того, что литейные сплавы не имеют проблем, связанных с пластической деформацией полуфабрикатов, при разработке на основе системы А1-1л-Си-М§ нового литейного сплава решено было опробовать предельно высокие концентрации легкого лития (у = 540 кг/м3) - 3,0 ... 5,0% при минимально возможном содержании тяжелого металла - меди (у = 8900 кг/м3). Только такой подход позволит разработать сплав с требуемой плотностью. После выбора

основной композиции А1-Ь1-Си-М§ сплава для дальнейшего улучшения свойств предполагалось использовать дополнительные элементы - это прежде всего переходные металлы Ъх, И, Мп, и другие, а также Сё и Ве.

Исследование по определению содержания основных компонентов проводили в два этапа. Сначала определяли содержание Ы и Си. Кроме основных компонентов в качестве переменного фактора использовалась также небольшая добавка Сс1 (в среднем 0,18%). Кроме перечисленных элементов в состав сплавов вводили также Ък (0,2%) и Ве (0,05%), содержание которых во всех сплавах было постоянным, постоянным было также содержание М§ - 0,5%. Этот эксперимент можно считать предварительным. Важно было определить допустимое содержание У - главного элемента, определяющего плотность сплавов. Поэтому его содержание изменялось в широких пределах от 3,0 до 5,0%.

На втором этапе исследования определялось влияние на свойства сплавов всех трех основных компонентов (Ы, Си, Мц), а также оценивалось влияние переходных металлов - 2г, Мп и ЫЬ. Причем верхний и нижний уровень по содержанию лития и меди выбирали с учетом результатов исследования на первом этапе.

Учитывая большое количество переменных факторов, исследования проводили с использованием метода математического планирования эксперимента. В качестве параметров оптимизации были выбраны предел прочности ств (МПа) и относительное удлинение 5 (%) сплавов. В качестве факторов, влияющих на механические свойства, были взяты концентрации легирующих элементов: лития, меди и кадмия. Использовали регрессионный анализ. Уровни и интервалы варьирования факторов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уровни и интервалы варьирования факторов_

Характеристика факторов Натуральные величины

и (X,) Си (Х2) Cd (Хз)

Основной уровень 4,0 1,75 0,175

Интервал варьирования 1,0 0,75 0,075

Верхний уровень 5,0 2,5 0,25

Нижний уровень 3,0 1,0 0,1

Для реализации выбранного плана факторного эксперимента было выплавлено 8 сплавов. Механические свойства определяли после упрочняющей термической обработки.

После реализации полного факторного эксперимента и отбрасывания статистически незначимых коэффициентов получены следующие уравнения регрессии:

У{<7в}=264,1-^5,7Х1-21,1Х2+12,7Хз-36,9Х|Х2-17,4Х1Хз+13,8Х2Хз+13,9Х1Х2Хз (1) У{5} = 1,6-1,13Х,-0,8X2+0,5X3+0,72X1X2-0,45X2X3 (2)

Полученные уравнения регрессии ((1) и (2)) не дали ответа на вопрос, при каком содержании основных компонентов (лития и меди) достигаются максимальные значения механических свойств. Они лишь указывают на направление поиска. Это связано с тем, что основной уровень по содержанию основных компонентов, прежде всего лития (4%), был завышен (табл. 1).

Задача оптимизации химического состава по основным компонентам была решена методом крутого восхождения по поверхности отклика. С учетом проведенных дополнительных экспериментов было установлено, что основной уровень по содержанию лития должен быть снижен до 3%, а меди - до 1,5%.

С учетом этих результатов проводились дальнейшие исследования (второй этап). Они были направлены на отыскание состава литейного сплава на основе системы А1-ЬьСи-М§, базовая композиция которого (А1-3%1л-1,5%Си-0,6%К^) была определена на основании предыдущих исследований. Для решения поставленной задачи было изучено влияние магния (основной уровень - 0,6%), а также переходных металлов - марганца, циркония и ниобия на структуру, механические и технологические (литейные) свойства, уточнялось также содержание лития и меди.

Исследования проводились с использованием метода математического планирования эксперимента. В качестве параметров оптимизации вновь были выбраны механические свойства отливок: ав (МПа) и 6 (%).

Задача решалась с использование регрессионного анализа с выбором плана факторного эксперимента по методу Плакетта-Бермана, что позволило выплавить всего 8 сплавов. Химический состав и механические свойства исследованных сплавов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Химический состав сплавов и результаты механических испытаний_

Номер сплава Натуральные величины факторов, % Параметры оптимизации

и (X,) Си (Х2) Мё (Х3) гг(Х4) Мп (Х5) N1) (Х6) ав, МПа 5,%

301 3,2 1,8 0,9 0,15 0,5 0,05 362 2,4

302 2,8 1,8 0,9 0,25 0,1 0,15 340 3,8

303 2,8 1,2 0,9 0,25 0,5 0,05 304 4,5

304 3,2 1,2 0,3 0,25 0,5 0,15 309 3,7

305 2,8 1,8 0,3 0,15 0,5 0,15 292 3,9

306 3,2 1,2 0,9 0,15 0,1 0,15 337 2,8

307 3,2 1,8 0,3 0,25 0,1 0,05 353 2,5

308 2,8 1,2 0,3 0,15 0,1 0,05 277 2,9

После отбрасывания статически незначимых коэффициентов получены следующие уравнения регрессии:

У(ов) = 321,73 + 18,54Х] + 14,81Х2 + 13,84Х3 + 4,76X4 + 5,19Х5 (3)

¥(§) = 3,44 -0,59Х, - 0,29Х2 + 0,19Х4 + 0,19Х5. (4)

Анализ математических моделей показал, что концентрации легирующих элементов выбраны правильно. Литий, медь и магний значительно увеличивают прочность при незначительном снижении пластичности, а марганец увеличивает пластичность. Введение циркония обеспечивает повышение обоих параметров оптимизации за счёт выделения дисперсных интерметаллидов и модифицирующего действия. Влияние ниобия на механические свойства оценить не удалось, но на основании проведённых дополнительных исследований можно считать, что в своём влиянии на свойства он близок к марганцу.

На основании проведенных исследований установлено, что оптимальное сочетание прочностных свойств и пластичности имеет сплав следующего химического состава:

А1-3%И-1,5%Си-0,8%М8-0,4%Мп-0,2%2г-0,2%Сс1-0,1%ЫЬ-0,05%Ве.

Поэтому дальнейшие исследования по уточнению режимов термической обработки и изучению технологических (литейных) свойств проводились применительно к сплаву данного состава.

Оценку литейных свойств проводили как по показателям стандартных технологических проб, так и по результатам механических испытаний в твердо-жидком состоянии. Механическим испытаниям в твердо-жидком состоянии подвергались сплавы, составы которых приведены в таблице 3. В этой же таблице приведены литейные свойства, определенные по показателям стандартных технологических проб.

Анализ полученных данных показывает (табл. 3), что наиболее резко повышается склонность к образованию горячих трещин при увеличении содержания лития до верхнего предела (5%). Сплавы 202 и 208, содержащие 5%У, имеют наиболее широкий интервал хрупкости и наиболее низкие значения относительного удлинения в этом интервале (0,32 и 0,24% соответственно). Увеличение содержания кадмия практически не влияет на эти характеристики, а медь действует подобно литию, но её влияние в исследованных концентрациях значительно слабее.

Таблица 3

Химический состав, параметры кристаллизации и литейные свойства сплавов

системы Al-Lí-Cu-Mg

Номер Содержание компонентов, % Литейные свойства

сплава Li Cu Mg Cd прочие AtXp, °C Smin,% ПГ, мм А., мм ЗП

201 3 1,0 0,6 0,1 - 24 0,43 4,0 415 -

202 5 1,0 0,6 0,1 - 34 0,32 6,0 400 0,42

203 3 2,5 0,6 0,1 - 29 0,36 4,0 400 -

205 3 1,0 0,6 0,25 - 25 0,44 4,0 430 -

208 5 2,5 0,6 0,25 - 36 0,24 10,0 445 0,24

Оптимальный состав 3 1,5 0,8 0,2 0,2Zr; 0,3Mn; 0,1 Nb 30 0,55 2,0-4,0 425 0,74

Сплав оптимального состава по стойкости против образования горячих (кристаллизационных) трещин и по жидкотекучести превосходит все исследованные сплавы. При величине интервала хрупкости 30°С он характеризуется самым высоким относительным удлинением в этом интервале (5min=0,55%) и самым высоким запасом деформационной способности. Это несомненно связано с комплексным легированием переходными металлами -цирконием, ниобием и марганцем и оптимальным содержанием основных компонентов. Переходные металлы оказывают модифицирующее действие на структуру литейных сплавов. Все это улучшает литейные свойства сплава оптимального состава.

Дальнейшие исследования были направлены на отыскание режима термической обработки, обеспечивающего получение оптимального уровня механических свойств отливок. Все образцы закаливали в воде с температуры 530°С, выдержка при этой температуре составляла 10 часов. Этот режим был определен на основании результатов ДТА образцов, микроструктурных исследований и определения механических свойств отливок в свежезакаленном состоянии.

Для выбора режима старения, обеспечивающего получение оптимального сочетания прочностных свойств и пластичности, изучали кинетику старения сплава. Теоретической основой выбора температурно-временных условий искусственного старения являлась диаграмма фазовых превращений при старении (ДФПС) сплава системы Al-Li-Cu-Mg наиболее близкого химического состава к исследуемому (А1-2,4%Li-l,4%Cu-0,5%Mg-0,15%Zr). С учетом этой диаграммы были выбраны три температуры старения - 120, 150 и 200°С. Время выдержки при старении изменялось от 1 до 16 часов. Как следует из этой диаграммы, при температурах старения ниже 175°С у сплава наблюдается одинаковая последовательность распада пересыщенного a-твердого раствора:

anep-»a+5'-+a+5'+S'.

По-видимому, такая последовательность распада твердого раствора наблюдается и у опытного сплава при 120 и 150°С. Распад твердого раствора приводит к существенному упрочнению сплава, но разупрочняющей стадии старения при выбранной ее длительности старения еще нет. При температуре 150°С эффект упрочнения выше, чем при 120°С. Это связано с большей плотностью выделений дисперсных частиц 5' и S' при 150°С.

При 200°С при незначительном упрочнении при малых выдержках (1ч) следует довольно резкое разупрочнение сплава при дальнейшем увеличении выдержки. Как следует из ДФПС при температуре 200°С распад осуществляется по более сложной схеме:

anep->a+5'+S'-> a+5'+S'(S")+T,. Разупрочнение при этой температуре связано с появлением равновесной Т,(А12иСи)-фазы и коагуляцией - укрупнением основных упрочняющих 5'- и S'-фаз.

Таким образом, в результате проведенных исследований и уточнения допусков по основным и дополнительным компонентам разработан новый высокопрочный сплав системы А1-1л-Си-М§ с хорошими литейными свойствами и пониженной плотностью (у = 2520-2540 кг/м3) следующего химического состава: 2,8-3,2%У; 1,2-1,8%Си; 0,5-0,9%Р^; 0,15-0,25%2г; 0,15-0,25%Сс1; 0,1-0,5%Мп; 0,05-0,15%ЫЬ; 0,02-0,08%Ве, основа - А1. После термической обработки отливок, состоящей из гомогенизирующего отжига при 540±5°С, время выдержки 8-10 часов с последующей закалкой в воде (80-100°С) и старение - 150°С, 5-6 часов сплав имеет следующий уровня механических свойств (литье в кокиль):

ств=360-370МПа; 5=4,5-6,0%.

Сплав прошел опробование в условиях опытного производства, о чем имеется соответствующий акт. Разработанный сплав по физическим и механическим свойствам и коррозионной стойкости удовлетворяет поставленным требованиям. Однако при производстве фасонных отливок выяснились технические сложности с введением в сплав очень тугоплавкого ниобия и обладающего высокой упругостью пара кадмия. Определенные трудности также вызывает легирование сплава химически активным магнием. Поэтому дальнейшие исследования проводили без использования этих элементов. В качестве базовой была выбрана система А1-Ы-Си. Результаты этих исследований приведены в следующей главе.

Глава V. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ АШ-Си И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИИ ЛИТЕЙНОГО СПЛАВА

Сплавы для исследования выбирались с предельно высоким содержанием лития при минимальном содержании тяжелого металла - меди. После выбора основной композиции А1-Ы-Си сплава для дальнейшего улучшения свойств предполагалось использовать дополнительные легирующие элементы - это прежде всего переходные металлы Хг, Т1, Мп, Сг, а также Ве.

Были отлиты четыре группы сплавов с постоянным содержанием меди 0,5; 1,5; 2,5 и 3,0%. Содержание лития изменялось от 0,75 до 3%. Нижний предел (0,75% У) соответствует той концентрации лития, при которой наблюдается минимальный эффект упрочнения при старении в сплавах двойной системы А1-1л, верхний -отвечает предельному содержанию лития в алюминиевом твердом растворе в системе А1-Ы-Си при температуре 545°С (рис. 1).

Составы всех исследованных сплавов нанесены на плоскость концентрационного треугольника этой системы. Из рис. 1 следует, что при температуре 545°С (штрих-пунктирная линия на диаграмме) в равновесных условиях практически все исследованные сплавы являются однофазными твёрдыми растворами лития и меди в алюминии. Согласно поверхности сольвуса в тройной системе А1-Ц-Си (рис. 1), избыточные интерметаллидные фазы в сплавах с максимальным содержанием лития 2,5% появляются при температуре 502°С, а при температуре 327°С и ниже все исследованные сплавы являются гетерофазными.

Рис. 1. Составы опытных сплавов системы А1-Ы-Си показаны кружочками: расположение фазовых областей при 502°С - сплошные линии, при 327"С -штриховые, а линии совместной растворимости лития и меди в алюминии при 545°С - штрих-пунктирная.

Механические свойства сплавов определяли после упрочняющей термической обработки. Для выбора температурных режимов гомогенизации и закалки был проведён дифференциальный термический анализ (ДТА) ряда сплавов, состав которых соответствовал верхнему пределу по содержанию лития и меди. Искусственное старение осуществлялось по режиму 165°С, время выдержки 8 часов.

Результаты механических испытаний представлены на рис. 2. Для сплавов, содержащих 0,5 и 1,5% Си, наблюдается качественно одинаковая закономерность изменения механических свойств: увеличение содержания лития в исследованном интервале концентраций, приводит к монотонному повышению прочностных свойств и к снижению пластичности (рис. 2а,б). В сплавах, содержащих 2,5%Си, на кривой изменения предела прочности при концентрации лития 2,5% имеется максимум, дальнейшее увеличение содержания лития приводит к некоторому понижению прочности (рис. 2в). Это, по-видимому, связано с тем, что в сплавах с высоким содержанием лития и меди (>2,5% каждого элемента) при температуре

закалки фазы, богатые литием (5(А1Ы), Т2(А16СиЫ:!)), полностью не растворяются в алюминиевом твердом растворе. Поэтому эффект старения из-за уменьшения пересыщения твердого раствора литием и медью снижается. Увеличение содержания лития у всех сплавов приводит к понижению относительного удлинения (рис. 2).

300 250

я с: 2

е*200 150

15

55 Ю

«о

5

01 2301 2301 23

и, % и, % и. %

а) 6) в)

Рис. 2. Влияние содержания лития на механические свойства сплавов системы А1-Ы-Си (термообработка - режим Т6): а-0,5%Си; б-1,5%Си; в-2,5%Си.

Таким образом, проведенное исследование показало, что в литейных сплавах с высоким содержанием лития концентрация меди не должна превышать 2,5%. В сплавах, содержащих 0,5 и 1,5% Си, для повышения прочностных свойств и снижения плотности возможно дальнейшее увеличение содержания лития (>2,5%), т.е. соотношение Си/Ы должно быть принципиально иным по сравнению с деформируемыми сплавами этой системы легирования.

Дальнейшие исследования были посвящены изучению влияния переходных металлов на структуру и свойства литейных сплавов системы А1-ЬьСи. Сначала изучали индивидуальное влияние каждого элемента - титана, циркония, марганца и хрома. Содержание основных компонентов во всех сплавах было постоянным и соответствовало установленному на первом этапе составу: А1-2,5%Ьь1,5%Си. Для сравнения был приготовлен модельный сплав (без переходных металлов).

Исследования проводили на отливках, полученных литьем в кокиль. Изучение структуры и определение механических свойств проводили после упрочняющей термической обработки. Для определения индивидуального действия переходные металлы вводили в разных количествах как порознь, так и совместно. Содержание

1,5%Си

2,5%Си

титана в исследованных сплавах изменялось от 0,1 до 0,4%, циркония - от 0,1 до 0,35%, марганца- от 0,15 до 0,5%, хрома - от 0,15 до 0,35%.

Результаты механических испытаний показали, что введение различных переходных металлов приводит к существенному повышению прочностных свойств по сравнению с модельным сплавом. При рассмотрении эффекта упрочнения от введения переходных металлов прослеживается их индивидуальность.

Наибольший эффект упрочнения наблюдается при легировании сплавов системы АЫл-Си титаном и цирконием. При введении этих элементов порознь в количестве 0,2% предел прочности увеличивается в среднем на 25-35 МПа при сохранении пластичности на приемлемом уровне. Однако при большем содержании этих элементов (0,35-0,45%) пластичность снижается достаточно резко. Хорошим упрочнителем литейных сплавов системы А1-Ы-Си является также марганец. Однако эффект упрочнения при легировании марганцем несколько меньший, чем у сплавов с цирконием и титаном. Значительно слабее титана, циркония и марганца проявляется упрочняющее действие хрома. Наибольший эффект упрочнения достигается при комплексном легировании сплавов системы А1-1л-Си несколькими переходными металлами, например, титаном и цирконием или титаном, цирконием и марганцем.

Установлено, по крайней мере, три наиболее важных фактора структурного упрочнения сплавов под действием переходных металлов.

Во-первых, это модифицирование. Наиболее сильное модифицирующее действие на структуру сплавов системы А1-1л-Си сказывают титан и цирконий. В отливках, легированных этими переходными металлами, структура сильно диспергирована: резко уменьшаются размеры дендритных ячеек и толщина интерметаллидных фаз на их границах, уменьшается также макрозерно отливок. Модифицирующее действие марганца и хрома значительно слабее.

Второй фактор - это твердорастворное упрочнение, которое наиболее сильно проявляется при легировании сплавов системы А1-1л-Си марганцем. Этот элемент имеет наиболее высокую предельную растворимость в твердом алюминии из всех исследованных ПМ и его растворное упрочнение проявляется наиболее резко. Несколько слабее растворное упрочнение проявляется при легировании хромом, предельная растворимость которого в алюминии в два раза меньше, чем марганца.

Третий фактор упрочнения - это дисперсионное твердение за счет распада пересыщенного ПМ алюминиевого твердого раствора при технологических нагревах отливок. Эффект упрочнения зависит от размера частиц алюминидов ПМ (от их дисперсности), объемной доли выделяющейся фазы и от расстояния между частицами в твердом растворе. Чем дисперснее частицы, тем выше эффект упрочнения. Приоритет в этом отношении имеет Ъх. Он образует дисперсные частицы алюминида А^г с кубической решеткой ЬЬ и периодом близким к алюминию. Частицы этой фазы имеют размеры порядка 10-70 нм, они когерентны с матрицей и обеспечивают при дисперсном твердении максимальный эффект упрочнения из всех изученных ПМ. Алюминиды марганца и хрома (А16Мп и А17Сг)

имеют размеры на порядок больший 100-1000 нм) и соответственно дают меньший эффект упрочнения, чем алюминиды циркония.

Поскольку дальнейшие исследования, которые направлены главным образом на разработку состава сплава с заданными свойствами, требуют комплексного легирования ПМ и другими элементами, что связано с проведением большого количества экспериментов, то задачу решали методом математического планирования эксперимента с матрицей 24. Всего было приготовлено 16 сплавов.

Базовой композицией всех сплавов был найденный на первом этапе исследований состав А1-3,2%У-2,0%Си. Содержание марганца, положительное влияние которого на структуру и свойства сплавов этой системы было также установлено, во всех сплавах поддерживалось на постоянном уровне - 0,4%. Для снижения окисляемости сплавов при плавке в их состав вводили бериллий в количестве 0,01%.

С целью повышения механических и технологических свойств в работе использовалось комплексное легирование ПМ. В качестве легирующих элементов применялись те металлы, которые показали наилучшие результаты при оценке их индивидуальной роли в сплавах - титан, цирконий и марганец.

В качестве независимых переменных выбраны: литий (X,), медь (Х2), титан (Х3) и цирконий (Х4). Параметрами оптимизации являлись механические свойства отливок ов и 5, их определяли на стандартных образцах, отлитых в кокиль. Сплавы исследовались после упрочняющей термической обработки. Основные параметры факторов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Основные параметры факторов_

Факторы У(Х,),% Си(Х2), % ТКХ3), % гг(Х4), %

Основной уровень 3,2 2,0 0,15 0,15

Интервал варьирования 0,6 0,6 0,10 0,10

Верхний уровень 3,8 2,6 0,25 0,25

Нижний уровень 2,6 1,4 0,05 0,05

После реализации полного факторного эксперимента и отбрасывания статистически незначимых коэффициентов получены следующие уравнения регрессии:

У(ств)=316+16Х,+5,6Х2+6,4Х4+6,ЗХ]Х2+5,0Х2Хз-4Х1Х2Хз-4Х1Х2Х4+11,7Х2ХзХ4 (5) У(5)=4,54-0,61Х,+1,03Х3+1,12X4+0,4Х!Х3-0,4Х3Х4-О,ЗХ2Хз-0,ЗХ,Х3Х4 (6)

Анализ математической модели показал, что увеличение содержания лития, меди и циркония сопровождается повышением предела прочности. Положительное влияние титана проявляется значительно слабее и выражается только через парное взаимодействие с литием и медью.

Положительное влияние У, Си и Zr на прочностные свойства литейных сплавов находятся в хорошем соответствии с ролью этих элементов в деформируемых сплавах системы А1-У-Си, а литий кроме других замечательных

качеств обеспечивает максимальный эффект повышения прочности, т.к. образует важнейшую фазу-упрочнитель - 5'(А13Ы). Это и проявилось в величинах и знаках цифровых коэффициентов перед факторами, определяющими содержание соответствующих элементов в уравнении (5). Именно литий наиболее существенно повышает прочностные свойства сплавов. К сожалению, увеличение его концентрации приводит к снижению пластичности (уравнение (6)).

Дальнейшее улучшение механических свойств обеспечивается легированием титаном и цирконием. Введение титана и циркония приводит к существенному измельчению макро- и микрозерен. Наибольший эффект модифицирования обеспечивается при совместном введении в сплав добавок титана и циркония.

На основании анализа проведенных исследований для дальнейшей работы был выбран сплав следующего химического состава:

А1-3,5%и-1,8%Си-0,4%Мп-0,15%Т1-0,15%2г-0,01%Ве.

Оценку литейных свойств сплавов системы А1-Ы-Си проводили как по результатам механических испытаний в твердо-жидком состоянии, так и по показателям стандартных технологических проб на жидкотекучесть и горячеломкость. Результаты этих испытаний представлены в таблице 5 и на рис. 3.

Таблица 5

Химический состав и литейные свойства сплавов системы А1-1л-Си

Номер Содержание компонентов, % Литейные свойства

сплава и Си Мп Прочие ПГ, мм X, мм Д1хр, °с ЗП

1 4 1,5 0,3 8,0 440 33 0,25 0,30

2 3,5 2,0 0,3 6,0 410 29 0,34 0,38

3 3,0 2,0 0,3 о,15гг 4,0 420 26 0,45 0,52

4 2,5 1,5 0,3 4,0 420 24 0,48 0,47

5 3,0 1,0 0,3 0,2 7\ 4,0 435 25 0,50 0,58

Опти- 0,2 Ту,

мальный 3,2 1,5 0,3 0,2 Ъх\ 4,0 442 27 0,57 0,65

состав 0,4 гг

Анализ полученных данных показывает, что наиболее резко повышается склонность к образованию горячих трещин при увеличении содержания лития до верхнего предела (до 4%). Медь действует подобно литию, но ее влияние значительно слабее. Результаты эксперимента показывают, что исследованные ПМ повышают стойкость сплавов против образования горячих кристаллизационных трещин: относительное удлинение и запас деформационной способности у них выше, чем у сплавов без титана и циркония. Особенно сильно повышается стойкость сплавов против образования кристаллизационных трещин при комплексном легировании титаном и цирконием. Сплав оптимального состава, дополнительно легированный титаном и цирконием, имеет максимальное 5т1П в твердо-жидком состоянии и самое высокое значение запаса деформационной

способности, которая характеризует стойкость сплавов против образования кристаллизационных трещин (табл. 5, рис. 3). Это несомненно связано с модифицирующим действием этих переходных металлов.

8,%

1.5

1,0

0,5

Оптимальный состав

J-L

550 570 590 610 630 650

Температура испытания, °С

Рис. 3. Температурная зависимость относительного удлинения в интервале плавления сплавов системы Al-Li-Cu (цифры у кривых - номера сплавов, составы которых приведены в таблице 5).

Все промышленные сплавы системы Al-Li-Cu подвергаются упрочняющей термической обработке - закалке в воде и искусственному старению. Поэтому для определения возможности получения высоких механических свойств изучали кинетику старения литейного сплава оптимального состава. Исследования проводили на образцах диаметром 12 мм. Все образцы после длительной гомогенизации в течение 10 часов закаливали с температуры 540°С. Искусственное старение проводилось при температурах 120, 150, 175 и 200°С, выдержки изменялись от одного часа до 50 часов. Температурно-временные режимы старения выбирали с учетом ДФПС сплавов системы Al-Li-Cu.

Результаты механических испытаний (рис. 4) показывают, что при температурах 150 и 175°С в исследованном диапазоне выдержек существует только упрочняющая стадия старения. Максимальное значение предела прочности для

опытного сплава составляет 375-385 МПа, при значениях относительного удлинения 3-5%.

Рис. 4. Влияние продолжительности старения при 120, 150, 175 и 200°С на механические свойства опытного сплава системы Al-Li-Cu.

При производстве полуфабрикатов и изделий из промышленных сплавов системы Al-Li-Cu наряду с обычным одноступенчатым старением применяют двухступенчатое старение. Для опытного сплава опробование различных вариантов двухступенчатого старения проводилось с целью повышения пластичности. Опробовалось несколько вариантов ступенчатого старения. В качестве первой низкотемпературной ступени применяли температуры 100 и 120°С. Согласно ДФПС, при этих температурах образуется высокая плотность выделений ЗГП и метастабильной 5'(А131л)-фазы, которые могут являться зародышами выделений при более высокой температуре на второй ступени старения. В качестве второй ступени старения была выбрана температура 160°С, она находится в температурной зоне максимального упрочнения опытного сплава при одноступенчатом старении.

Проведенные исследования показали, что оптимальное сочетание прочностных свойств и пластичности достигается при старении по режиму 120°С, 8ч + 160°С, 4ч: ов= 370-375 МПа; 5 = 5,5-6,5%. Этот режим обеспечивает получение более высокой пластичности по сравнению с одноступенчатым старением - 170°С, 24 ч.

Таким образом, на основании проведенных исследований по влиянию основных компонентов и переходных металлов на структуру, механические и технологические (литейные) свойства сплавов системы А1-У-Си разработан высокопрочный коррозионностойкий литейный сплав, пониженной плотности (у = 2520кг/м3), имеющий следующий химический состав: 3,1-3,5%Ы; 1,3-1,8%Си; 0,2-0,4%Мп; 0,15-0,25%гг; 0,15-0,25%^; 0,02-0,08%Ве; А1-основа.

Сплав отличается хорошей технологичностью в литейном производстве и предназначен для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В работе установлены пределы содержания основных легирующих компонентов в литейных сплавах систем А1-Ы-Си и А1-Ы-Си-М§: показано, что для получения высоких механических и литейных свойств и при низких значениях плотности содержание лития не должно превышать 3,6% и меди 1,6%, а содержание магния должно находится в пределах 0,5-1%.

2. Изучено влияние различных групп переходных металлов на структуру и свойства сплавов системы А1-1л-Си-(\^) и показано, что наиболее сильное упрочняющее действие и повышение литейных свойств достигается при комплексном легировании титаном, цирконием и марганцем; хром оказывает отрицательное влияние на свойства этих сплавов.

3. Установлено, что положительное влияние Т1 и Zr (до 0,2% каждого элемента) на механические и литейные свойства сплавов связано с модифицирующим действием этих элементов; оно может быть усилено за счет длительных отжигов перед закалкой за счет выделения из твердого раствора дисперсных алюминидов этих металлов.

4. Показано, что повышение механических свойств литейных алюминиево-литиевых сплавов при легировании марганцем связано с действием твердорастворного упрочнения.

5. В работе изучено влияние основных компонентов и переходных металлов на механические свойства сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-1\^ в интервале температур твердо-жидкого состояния и показано, что Т1 и Ъх улучшают литейные свойства из-за увеличения пластичности в твердо-жидком состоянии, а увеличение содержания лития (>3,5%) и меди (>2%), наоборот, приводит к увеличению горячеломкости вследствие расширения интервала хрупкости в твердо-жидком состоянии и снижения пластичности в этом интервале.

6. Разработаны математические модели, позволяющие определять содержание легирующих элементов в сплавах систем А1-Ы-Си и А1-Ы-Си-М§, обеспечивающих получение высокого уровня механических и технологических свойств.

7. На основании проведенных исследований на базе системы А1-ЬьСи разработан высокопрочный термически упрочняемый алюминиевый литейный сплав пониженной плотности (у=2510-2520 кг/м3), предназначенный для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

8. Разработаны режимы упрочняющей термической обработки отливок из литейных сплавов систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg.

9. Разработан покровный флюс, обеспечивающий защиту от окисления и рафинирование расплава при плавке литейных сплавов с высоким содержанием лития (до 5%).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ильин A.A., Никитин СЛ., Осинцев O.E., Борисов Ю.В. Исследование влияния легирующих элементов на структуру и свойства литейных сплавов Al-Li-Cu // Металлы. 2009, №4. С. 71-79.

2. Борисов Ю.В. Применение методики оптимизации состава новых сплавов для расширения баз данных САЕ-систем на примере литейных алюминиевых сплавов системы Al-Li-Cu // Сб. трудов 7-ой Всероссийской научно-практической конференции «Применение ИПИ-технологий в производстве», М.: МАТИ, 2009, С. 56-58

3. Никитин C.JI., Борисов Ю.В., Осинцев O.E. Обоснование выбора режимов термической обработки литейного сплава системы Al-Li- Cu-Mg // Сб. «Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского», М.: ИЦ МАТИ, 2009, вып. 15 (87). С. 29-33

4. Никитин С.Л., Борисов Ю.В., Осинцев O.E. Исследование влияния основных компонентов и переходных металлов на литейные свойства сплава системы Al-Li-Cu-Mg, предназначенного для получения фасонных отливок // Сб. «Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского», М.: ИЦ МАТИ, 2009, вып. 16 (88). С. 22-24

5. C.JI. Никитин, Джу Мен Ил, Ю.В. Борисов Исследование сплавов системы Al-Zn-Mg, обладающих высокими механическими свойствами // Технология легких сплавов, 2009, №3, С. 93-98

Подписано в печать 16.11.2009г. Объем - 1 п.л. Формат 60x84 1/16 Тираж -100 экз. Заказ №114 Издательско-типографский центр МАТИ, 109240, Москва Берниковская набережная, 14

Введение.

Глава 1. Общая характеристика А1-1л сплавов.

1.1. Структурные и фазовые превращения и свойства двойных А1-1Л сплавов.

1.1.1. Особенности фазового состава и структуры сплавов системы А1-1Л.

1.1.2. Закономерности изменения структуры и механических свойств при старении А1-1Л сплавов.

1.2. Многокомпонентные А1-1Л сплавы.

1.2.1. Общая характеристика сплавов.

1.2.2. Сплавы системы А1-1л-

§.

1.2.3. Сплавы системы А1-1л-Си.

1.2.4. А1-1л-Си-]У^.

Актуальность работы. Развитие авиакосмической техники, приборостроения, автомобильной промышленности и других отраслей машиностроения требует использования в конструкциях качественно новых легких и высокопрочных материалов, отличающихся высокими эксплутационными свойствами. К таким материалам относятся литейные алюминиевые сплавы.

Отливки из алюминиевых сплавов широко используются в конструкциях различных типов: литых, клепаных, сварных, комбинированных и т.д. [1-4]. Производство отливок из алюминиевых сплавов во всем мире характеризуется постоянным и прогрессирующим ростом. Это обусловлено тем, что литье готовых деталей обладает принципиальными преимуществами не только из-за более низкой трудоемкости и стоимости процесса, но и благодаря возможности изготовления деталей, которые нельзя получить другими способами.

Большой научный вклад в теорию и разработку технологии получения литейных алюминиевых сплавов различных систем легирования внесли российские ученые М.Б. Альтман [5-7], И.Ф. Колобнев [8-10], H.H. Белоусов [11-13], Г.Б. Строганов [14,15], Н.С. Постников [16-18], И.И. Новиков [19,20], B.C. Золоторевский [21,22], В.В. Черкасов [16,23] и многие другие.

Повышение свойств литейных сплавов является важной задачей. Поэтому закономерно стремление исследователей создавать все более прочные и легкие сплавы с хорошими технологическими свойствами.

С этой точки зрения представляют интерес алюминиевые сплавы, 5 легированные литием, самым легким из металлов с плотностью ~ 540 кг/м . Каждый процент лития снижает плотность алюминия на 3% и повышает модуль упругости на 6% [1]. Кроме того, литий имеет переменную уменьшающуюся с понижением температуры растворимость в твердом алюминии. Это дает возможность создавать термически упрочняемые литейные сплавы.

Перспективными для создания высокопрочных коррозионностойких литейных сплавов с пониженной плотностью должны быть сплавы системы А1-1Л-Си и А1-1л-Си-М§. Об этом свидетельствуют имеющиеся достижения в области разработки и использования в промышленности деформируемых алюминиевых сплавов на основе систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ [1,24-26].

Однако в научной литературе практически отсутствуют сведения по литейным алюминиево-литиевым сплавам. Поэтому разработка основ легирования и создания литейных сплавов на основе систем А1-1л-Си и А1-1Л-Си-М§ -актуальная задача. Она является предметом исследования в настоящей работе.

Цель работы состояла в изучение влияния легирующих элементов на структуру и свойства литейных алюминиевых сплавов систем А1-1л-Си и А1-1Л-Си-1У^ и разработка на этой основе высокопрочных сплавов с пониженной плотностью для фасонных отливок и режимов упрочняющей термической обработки.

Основные задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать технологические режимы получения фасонных отливок из сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ с высоким содержанием лития (2,5-4,5%) и с добавками С<1, Ве и переходных металлов.

2. Изучить влияние основных компонентов - лития, меди и магния на структуру и свойства фасонных отливок и определить оптимальное содержание этих металлов.

3. Изучить влияние переходных металлов (ПМ) на механические и технологические свойства сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ в интервале температур твердо-жидкого состояния и оценить литейные свойства сплавов.

4. На основании установленных закономерностей определить интервалы концентраций основных компонентов и ПМ, обеспечивающих получение оптимального комплекса свойств (высокой прочности, пониженной плотности и хорошей технологичности), и выбрать составы сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§, предназначенных для литья в кокиль.

5. Изучить закономерности изменения структуры и свойств при термической обработке литейных сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ и на этой основе разработать оптимальные режимы гомогенизации, закалки и старения отливок.

6. Опробовать в условиях опытного производства новые литейные сплавы на основе систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§.

Научная новизна.

1. Впервые изучено влияние основных компонентов на структуру и свойства литейных сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ и установлено, что для получения оптимального комплекса свойств - повышенной прочности при умеренной пластичности, высоких литейных свойств и низкой плотности, содержание лития не должно превышать 3,5-К3,6%, меди - 1,5-4,6%, а содержание магния должно находиться в пределах 0,5-Н,0%.

2. Изучено влияние переходных металлов (Тл, Ъх, Мп, Сг) на структуру и свойства сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-М§ и установлены следующие закономерности:

- модифицирующее действие переходных металлов связано с выделением непосредственно из расплава дисперсных алюминидов этих металлов; наиболее сильное модифицирующее действие оказывают титан и цирконий;

- упрочняющее действие титана, циркония и марганца связано с выделением из твердого раствора дисперсных алюминидов, которое может быть усилено путем применения специальной термической обработки - длительного отжига при 540°С пред закалкой;

- марганец в количестве 0,3-Ю,6% способствует дополнительному твердорастворному упрочнению.

-73. На основании изучения механических свойств сплавов систем А1-1л-Си и А1-1л-Си-]У^ в интервале температур твердо-жидкого состояния установлена взаимосвязь между химическим составом и их литейными свойствами и получены математические модели, позволяющие оценивать влияние легирующих элементов и их концентраций на жидкотекучесть и горячеломкость, и показано следующее:

- увеличение содержания лития (>3,5%) и меди (>2%) приводит к повышению горячеломкости вследствие расширения интервала хрупкости в твердо-жидком состоянии и снижения пластичности в этом интервале;

- титан и цирконий, наоборот, приводят к снижению горячеломкости из-за увеличения пластичности в твердо-жидком состоянии;

- увеличение содержания лития в исследованном интервале концентраций приводит к повышению жидкотекучести.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований впервые на базе систем А1-1л-Си и А1-Ы-Си-]У^ разработаны два высокопрочных термически упрочняемых алюминиевых литейных сплава пониженной плотности (у = 2500+2530 кг/м3), предназначенных для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

Путем систематических исследований разработан для плавки и литья А1-1Л сплавов покровный флюс, в состав которого входит древесный уголь и борная кислота. Этот флюс обеспечивает защиту от окисления сплавов с высоким содержанием лития (до 5%). Разработана технология получения фасонных отливок в условиях опытного производства из алюминиево-литиевых сплавов с высоким содержанием лития, включающая применение специального флюса, дегазацию расплава аргоном.

Разработаны режимы упрочняющей термической обработки отливок из новых литейных сплавов систем А1-Ы-Си и А1-1л-Си-1^, состоящей из гомогенизирующего отжига при 540±5°С, время выдержки 8-10 часов с последующей закалкой в воде (80-100°С) для обоих сплавов и старение по различным режимам:

- для сплава системы А1-1л-Си-М§ рекомендован режим старения 150°С, 46 часов, он обеспечивает получение следующего уровня механических свойств: св=350-370 МПа, 8=4-6%;

- для сплава системы А1-Ы-Си разработаны два режима старения: одноступенчатый - 170°С, 10 ч, с уровнем механических свойств - св=375-385 МПа, 5=4-5% и двухступенчатый - 120°С, 8 ч + 160°С, 4 ч. Он обеспечивает получение более высокой пластичности при близких значениях предела прочности: ов=370-375 МПа, 8=5,5-6,5%.

Сплавы прошли опробование на производственной базе ФГУП «НИЧ «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского» и показали при литье хорошие технологические свойства, о чем свидетельствует полученный акт по разработке и исследованию литейных А1-1Л сплавов.

Глпва 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА А1-1Л СПЛАВОВ

Алюминиевые сплавы, легированные литием, являются новым классом перспективных алюминиевых сплавов, которые характеризуются ценным сочетанием свойств: малой плотностью, повышенным модулем упругости, достаточно высокими прочностью и коррозионной стойкостью [27-29]. Поэтому прогресс в области создания современных пассажирских, транспортных самолётов, военной авиации, ракет большой грузоподъёмности в значительной степени связан с усовершенствованием существующих и разработкой новых алюминиевых сплавов, в том числе алюминиево-литиевых. Стимулом для проведения таких работ является то, что добавка лития не только существенно упрочняет алюминиевые сплавы, но и значительно повышает модуль упругости и снижает плотность [2429]. Алюминиево-литиевые сплавы, обладая прочностью на уровне лучших промышленных алюминиевых сплавов типа Д16 и В95, имеют значительно более я "я низкую плотность (до 2,47 г/см по сравнению с 2,75 - 2,85 г/см для промышленных сплавов) и более высокий модуль упругости (75000-80000МПа по сравнению с 70000 МПа для серийных сплавов без лития) [26, 28, 29].

Ведущие конструкторские бюро России (им. П.О.Сухого, им. А.Н.Туполева, им. А.И. Микояна) и компании зарубежных стран ("Даймер Бемц Аайроспейс", "Макдоннелл Дуглас", "Боинг", НАСА) рассматривают А1-Ы сплавы в качестве одного из наиболее прогрессивных материалов для нового поколения самолётов и ракетно-космической техники. Экспертные оценки показывают, что применение новых материалов является наиболее существенным фактором снижения массы летательных аппаратов [25, 26].

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В работе установлены пределы содержания основных легирующих компонентов в литейных сплавах систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg: показано, что для получения высоких механических и литейных свойств и при низких значениях плотности содержание лития не должно превышать 3,6% и меди 1,6%, а содержание магния должно находится в пределах 0,5-1%.

2. Изучено влияние различных групп переходных металлов на структуру и свойства сплавов системы Al-Li-Cu-(Mg) и показано, что наиболее сильное упрочняющее действие и повышение литейных свойств достигается при комплексном легировании титаном, цирконием и марганцем; хром оказывает отрицательное влияние на свойства этих сплавов.

3. Установлено, что положительное влияние Ti и Zr (до 0,2% каждого элемента) на механические и литейные свойства сплавов связано с модифицирующим действием этих элементов; оно может быть усилено за счет длительных отжигов перед закалкой за счет выделения из твердого раствора дисперсных алюминидов этих металлов.

4. Показано, что повышение механических свойств литейных алюминиево-литиевых сплавов при легировании марганцем связано с действием твердорастворного упрочнения.

5. В работе изучено влияние основных компонентов и переходных металлов на механические свойства сплавов систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg в интервале температур твердо-жидкого состояния и показано, что Ti и Zr улучшают литейные свойства из-за увеличения пластичности в твердо-жидком состоянии, а увеличение содержания лития (>3,5%) и меди (>2%), наоборот, приводит к увеличению горячеломкости вследствие расширения интервала хрупкости в твердо-жидком состоянии и снижения пластичности в этом интервале.

6. Разработаны математические модели, позволяющие определять содержание легирующих элементов в сплавах систем Al-Li-Cu и Al-Li-Cu-Mg, обеспечивающих получение высокого уровня механических и технологических свойств.

7. На основании проведенных исследований на базе системы А1-Ы-Си разработан высокопрочный термически упрочняемый алюминиевый литейный сплав пониженной плотности (у=2510-2520 кг/м3), предназначенный для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

8. Разработаны режимы упрочняющей термической обработки отливок из литейных сплавов систем А1-Ы-Си и А1-1л-Си-]У^.

9. Разработан покровный флюс, обеспечивающий защиту от окисления и рафинирование расплава при плавке литейных сплавов с высоким содержанием лития (до 5%).

- 148

5.5. Заключение

На основании систематических исследований влияния основных с компонентов и переходных металлов на структуру, механические и технологические (литейные) свойства сплавов системы Al-Li-Cu разработан высокопрочный коррозионностойкий литейный сплав, пониженной плотности у=2520кг/м3), имеющий следующий химический состав:3,1-3,5%1л; 1,3-1,8%Си; 0,2-0,4%Мп; 0,15-0,25%гг; 0,15-025%Т1; 0,02-0,08%Ве; А1 - основа.

Сплав отличается хорошей технологичностью в литейном производстве и предназначен для получения фасонных отливок методом литья в кокиль.

Разработанный сплав системы А1-1л-Си по механическим и физическим свойствам отвечает требованиям заказчика. После закалки и двухступенчатого старения он имеет следующий уровень механических свойств (литье в кокиль): ав=370-375МПа; 5=5,5-7,0%

- 146

1. Машиностроение. Энциклопедия. Цветные металлы и сплавы. Констукционные металлические материалы / Под общ. ред. И.Н. Фридляндера. М.: Машиностроение, 2001, 880с.

2. Промышленные алюминиевые сплавы. Справочник / Под ред. Ф.И. Квасова, И.Н. Фридляндера. М.: Металлургия, 1984, 528с.

3. Применение алюминиевых сплавов: Справ, изд. / Отв. ред. P.E. Шалин, Н.Д. Бобовников. М.: Металлургия, 1985, 334с.

4. ГОСТ 1583-93. Сплавы алюминиевые литейные. М.: Издательство стандартов. 1993

5. Альтман М.Б. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1972, 152с.

6. Альтман М.Б., Стромская Н.П. Повышение свойств стандартных литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1984, 127с.

7. Альтман М.Б., Глотов Е.Б., Засыпкин В.А., Макаров Г.С. Вакуумирование алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977, 240с.

8. Колобнев И.Ф. Жаропрочность литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973, 320с.

9. Аристова H.A., Колобнев И.Ф. Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1977, 113с.

10. Колобнев И.Ф., Крымов В.В., Мельников A.B. Справочник литейщика. Цветное литьё из лёгких сплавов. М.: Машиностроение, 1974, 416с.

11. Алюминиевые сплавы: Плавка и литьё алюминиевых сплавов / Альтман М.Б., Андреев А.Д., Белоусов H.H. и др.: Отв. ред. Добаткин В.И. М.: Металлургия, 1970,416с.

12. Белоусов H.H., Кашевник Л .Я. Справочное руководство: Плавка и литьё алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1970, 323с.

13. Абрамов A.A., Белоусов H.H. и др. Новые литейные алюминиевые сплавы. Л.: ЛДНТП, 1983, 38с.- 14914. Строганов Г.Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. М.:1. Металлургия, 1985,216с.

14. Строганов Г.Б., Глотов Е.Б., Анташов В.Г. В кн.: Современные сплавы и прогрессивные методы литья. М.: ДНТП им. Ф.Э.Дзержинского, 1974, с.38-51.

15. Постников Н.С., Черкасов В.В. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973, 224с.

16. Постников Н.С. Коррозионностойкие алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1976, 301с.

17. Н.С. Постников. Упрочнение алюминиевых сплавов и отливок. М.: Металлургия, 1983, 119с.

18. Новиков И.И. Горячеломкость цветных металлов и сплавов. М.: Наука, 1966, 299с.

19. Новиков И.И. Литейные свойства алюминиевых сплавов/Справочник. Плавка и литьё алюминиевых сплавов. Отв. ред. В.Ч. Добаткин. М.: Металлургия, 1983, с.45-67.

20. Золоторевский B.C. Структура и прочность литых алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1981, 192с.

21. Золоторевский B.C., Белов H.A. Металловедение литейных алюминиевых сплавов. М.: МИСиС. 2005.-376 с.

22. Черкасов В.В. Коррозионностойкие литейные алюминиевые сплавы повышенной прочности: принципы легирования и механизм влияния малых добавок. В сб. Металловедение, литьё и обработка сплавов. М.: ВИЛС, 1995, с. 1628.

23. Фридляндер И.Н., Колобнёв Н.И. Алюминиево-литиевые сплавы новый этап снижения массы летательных аппаратов. В сб. Авиационные материалы на рубкжк XX-XXI веков. М.: ВИАМ, 1994, с.89-92.

24. Российской металлургии на пороге XXI века. РАЕН, Отдел металлургии, Т.2., М.:1998, с.22-60.

25. Фридляндер И.Н., Чуистов К.И., Березина A.JL, Колобнёв Н.И. Алюминиево-литиевые сплавы. Структура и свойства. Киев: Наукова думка, 1992, 192с.

26. Starke Е.А., Sanders Т.Н., Palmer J.G. New approaches to alloy development in Al-Li system//J.Metalls. 1981, №8, P. 24-32.

27. Starke E.A., Csontos, A.S. Aluminum alloys for aerospace applications//Aluminum alloys, V.4, 1998, P.2077-2089.

28. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979, 640с.

29. Диаграммы двойных металлических систем: Справочник. Т1 / Под общ. ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996, 996с.

30. Massalski Т.В. Binary alloy phase diagrams. ASM. Metals park. Ohio, 1986, VI; V2, 1987, P.2224.

31. Sinn-Wen Chen, Chia-Hong Jan, Jen-Chwen Lin, Y. Austin Chany//Metall. Trans. A, 1989, V.20, №11, P. 2247-2258.

32. Sigli C., Sanches G.M. Calculations of phase equilibrium in Al-Li alloys//Acta Met., 1986, V.34, P.1024-1028.

33. Чуистов K.B. Старение металлических сплавов. К.: Наукова думка, 1985,230с.

34. Nobble В., Thomson G.E. Precipitation characteristic of Al-Li alloys/ZMetal Sci., 1971, №5, P. 114-120.

35. Nobble В., Thomson G.E. Precipitation characteristic of Al-Li alloys/ZMetal Sci., 1988 , V.18, P.101-119.

36. Фридляндер И.Н., Сандлер B.C., Никольская Т.И. Распад твёрдого раствора сплавов системы Al-Li//MnTOM, 1972, №3, с.41-43.

37. Willians D.B., Edington G.W. The precipitation of Al3Li in dilute Al-Li alloys //Metal Sci. y., 1975, №9, P. 529-532.

38. Papazian J.M., Sigli C., Sanches G.M. New evidence of G.P. zones in binary Al-Li alloys // Sci. met., 1986, V.20, P.201-206.

39. Замоторин М.И. Исследование твёрдого раствора лития в алюминии // Труды Ленингр. политехи, ин-та, 1955, №180, с.5-12.

40. Смитлз К.Дж. Металлы: Справочное издание. М.: Металлургия, 1980,447с.

41. Ceresara S., Giarda A., Sanches A. A mealing of vacancies and ageing in AlLi alloys // Phil, mag., 1977, V.35, P. 97-110.

42. Balmuth E.S. Particle size determination in Al-3Li alloy using DSC // Ibid., 1984, V.18, P.301-304.

43. Трофимова Л.Н., Чуистов K.B. Особенности морфологии и механизма выделения промежуточной 8'-фазы в зависимости от условий закалки стареющего сплава Al-Li//(J>MM, 1997, т.44, вып.4, с.790-795.

44. Sato Т., Kamio A. Ordered structure in early stage of decomposition in an Al-7,9%Li alloy//Trans.gap.Inst.Metalls, 1990, V.31, P25-30.

45. Williams D.B., Edington G.W. The discontinuous precipitation reaction in dilute Al-Li alloys// Acta met., 1976, V.24, P.323-332.

46. Venables D., Christodoulou L., Pickeus J.R. On the 8'—>5 transformation in Al-Li alloy//Scr. met., 1983, V.17, P.1263-1268.

47. Исследование модуля упругости и внутреннего трения в сплавах Al-Li и Al-Li-Sc в процессе старения. / А.Л. Березин, В.А. Волклова и др. // Металлофизика. 1991, Т. 13, №2, с.54-60.

48. Sato Т., Tanuka N., Takanashi A. High resolution lattlice images of ordered structures in Al-Li alloys // Tran. Л ME, 1988, V.29, №1, P.17-25.

49. Grayle F.W., Vander Sandle J.B. Composite precipitates in an Al-Li-Zr alloy // Scr. met., 1984, V.18, P. 473-478.

50. Братухин А.Г. Технологическое обеспечение высокого качества, надёжности, ресурса авиационной техники. Tl, М.: Машиностроение, 1996, 524с.

51. Абрамов А.А. Свариваемый литейный сплав системы Al-Li-Mg, TJIC, 1996, №2, с.56.

52. Международный транслятор современных сталей и сплавов. Т.З./Под ред. Вс. Кершенбаума. М.: Наука и техника, 1993, 668с.

53. Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния / М.Е. Дриц, Н.Р. Бочвар, Э.С. Кадапер и др.: Отв. ред. Н.Х. Абрикосов. М.: Наука, 1977, 227с.

54. Захаров A.M. Промышленные сплавы цветных металлов. Фазовый состав и структурные составляющие. М.: Металлургия, 1980, 256с.

55. Eridlyander J.N., Kolobnev N.J., Seniyonova E.Y. Peduliarites of structural formation in 1420 alloy sheets//Aluminum, 1990, V.5, №11, P.21-30.

56. Hardy H.K., Silcock S.M. The phase section at 500° and 350°C of aluminum rich Al-Cu-Li alloys/ZMater. Sci and Techn, 1987, P. 176-188.

57. Nobble В., Thompson G.E. T^A^CuLi) precipitation in Al-Li-Cu alloys//Met. sci g., 1972. №6, P. 167-174.

58. Silcock J.M. The structure ageing characteristics of Al-Li-Cu alloys // J. Inst. Metalls, 1959-1960, V.88, P.357-364.

59. Алексеев А.А., Бер Jl.Б. Диаграммы фазовых превращений при старении сплавов систем Al-Zn-Mg-(Cu), Al-Li-Cu, Al-Li-Cu-Mg//THC, №5, 1991, с.15-19.

60. Фридляндер И.Н., Рохлин JI.JI., Добаткина Т.В., Никитина А.И.//МиТОМ,1993, №10, с.16-19.

61. Рохлин JI.JL, Добаткина Т.В., Муратова Е.В., Королькова И.Г.//Металлы,1994, №1,с.113-118.

62. Ананьев В.Н., Колобнёв Н.И.,Хохлатова Л.Б. Исследование распада твёрдого раствора в объёме и на границах зёрен при старении сплава 1430//ТЛС, 1994, №3-4, с.26-32.

63. Бубнов H.H., Романова Р.Р.//В сб. Структура и механические свойства металлов и сплавов. УНЦ АН СССР, Свердловск .1975, с.77-89

64. Schurmann Е., Geissler K.//Giessereiforschung. 1980, Bd.32, №4, S.163-174.

65. Металловедение алюминия и его сплавов. Справ, изд. / А.И. Беляев, О.И. Бочвар, H.H. Буйнов и др. / Отв.ред. И.Н. Фридляндер. М.: Металлургия, 1983, 280с.

66. Плавка и литье алюминиевых сплавов: Справочное руководство Под ред. В.И. Добаткина. - М.: Металлургия, 1970. - 416 с.

67. Цветное литьё. Справочник / Н.М. Голдин, Д.Ф. Чернеги, Д.Ф. Иванчук и др. / Под общ. ред. Н.М. Голдина. М.: Машиностроение, 1989, 528с.

68. Производство отливок из сплавов цветных металлов / A.B. Курдюмов, М.В. Пакунов, В.М. Чурсин, Е.Л. Бибиков. М.: МИСИС, 1996, 504с.

69. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В., Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение, 1984, 432с.

70. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. М.: МИСИС, 1998,400с.

71. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твёрдости. М. Машиностроение, 1979, 191с.

72. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Справочное пособие. Т II. Методы исследования механических свойств металлов. М.: Машиностроение, 1974, 330с.

73. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971, 192с.

74. Мальцев М.В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970, 364с.- 15479. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976, 272с.

75. Приборы и методы физического металловедения/Под редакцией Вейнберга. вып.1. М.: Наука, 1973, 428с.

76. Методы контроля и исследования легких сплавов: Справочник. Вассерман A.M., Далинлкин В.А и др. М.: Металлургия, 1985. 510 с.

77. Панченко Б.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. Лаборатория металлографии. М.: Металлургия, 1965, 439 с.

78. Новиков И.И., Золоторевский B.C., Лисовская Т.Д., Сб. Исследования сплавов цветных металлов, вып.4. Изд-во АНСССР, 1963, с. 130-134.

79. Синявский B.C., Вальков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1986, 386с.

80. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965, 340с.

81. Адлер Ю.П., Маркова Е.П., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента в поиске оптимальных условий. М.:Наука, 1976, 276с.

82. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980, 304с.

83. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. М.: МИСИС, 1969-1972.

84. Ковалёв A.C. Математические модели литейных сплавов на основе алюминия. В сб. Синтез сплавов 4.2, Л.: 1971.

85. Новик Ф.С., Коган Л.Б., Виноградов. Литейные производства, 1969, №11, с.23-28.

86. Лецкий Э.К. В кн. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Пер. с нем. М.: Мир, 1977, с. 161-207.

87. Должанский Ю.М., Новик Ф.С., Чемлева Т.А. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации свойств сплавов. М.: ОНТИ ВИАМ, 1974, 132с.

88. Налимов В.В., Голикова И.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1976, 128с.

89. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1974, 264с.

90. Никитина М.Ф. и др. Оптимизация состава литейного сплава в литейном производстве. Новосибирск, 1977, с.40.

91. Комаров С.Б., Колпачнва Л.М. Влияние защитной среды в кристаллизаторе и условий кристаллизации на содержание водорода в слитках сплава 1420. ТЛС, 1996, №5, с. 17-21.

92. Овсянников Б.В., Макаров Г.С., Комаров С.Б. особенности электрофлюсового рафинирования Al-Li сплавов. ТЛС, 1996, №1, с. 32-35

93. Давыдов В.Г. Особенности технологии при производстве Al-Li сплавов. ТЛС, 1992, №1, с. 5

94. Курдюмов A.B., Инкин C.B. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. Металлургия, 1980, 246с.

95. Комаров С.Б., Овсянников Б.В. Технология легких сплавов, 1993, №9, с.39.41

96. Пасынков Б.И., Можаровский С.М., Комаров С.Б. Развитие технологии производства слитков и полуфабрикатов из Al-Li сплавов на КУМЗе. ТЛС, 1996, №5, с. 9-13

97. Овсянников Б.В. Особенности поведения многокомпонентных флюсов при литье Al-Li сплавов, ТЛС, 1996, №5, с.21-23

98. Овсянников Б.В. Влияние флюсового рафинирования Al-Li сплавов на чистоту металла по натрию и неметаллическим включениям. ТЛС, 1996, №5, с. 2326

99. Комаров С.Б., Макаров Г.С., Грушко O.E. Цветные металлы. 1995, №10, с. 57-60.

100. Постников Н.С., Белов Е.В., Побежимов П.П. и др. Влияние переходных металлов на свойства в твёрдо-жидком состоянии и горячеломкость Al-Mg сплавов.

101. В сб . Вопросы авиационной науки и техники. Авиационные материалы, №3, 1988, с.42-46.

102. Елагин В.И. Легирование деформируемых алюминиевых сплавов переходными металлами. М.: Металлургия, 1975, 248с.

103. Бондарев Б.И., Напалков В.И., Тарарышкин В.И. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. М.: Металлургия, 1979, 223с.

104. Мальцев М.В. Модифицирование структуры металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1964,214с.

105. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справ, изд. / Под ред. Е. Хетча. М.:Металлургия, 1989, 422с.

106. Добаткин В.И., Елагин В.И., Федоров В.М., Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы. М.: ВИЛС, 1995, 341 с.

107. Елагин В.И. Пути развития высокопрочных и жаропрочных конструкционных алюминиевых сплавов в XXI столетии, МИТОМ, №9, 2007, с. 311

108. Захаров В.В., Ростова Т.Д. Влияние скандия, переходных металлов и примесей на урочнение алюминиевых сплавов при распаде твердого раствора, МИТОМ, №9, 207, с. 12-19

109. Колобнёв Н.И., Хохлатова Л.Б. Самохвалов С.В., Должанский Ю.М. Эффект двухступенчатого старения в сплавах системы Al-Cu-Li // ТЛС, №6, 1996, с.27-30.

110. Колобнёв Н.И. Многоступенчатые старения алюминиево-литиевых сплавов//В сб. Металловедение и технология лёгких сплавов. М.:ВИЛС, 2001, с. 58-67.

111. Алексеев A.A., Ананьев В.Н., Бер Л.Б., Шестаков А.Д., Фазовые превращения при старении сплавов Al-Li-Cu-Mg-(zr). ФММ, 1994, т.77, вып. 4, с. 120-130