Материал: Фазовые равновесия и структурообразование сплавов на основе алюминия и магния для авиационной промышленности. Жиляков Д.Г., Горожанкина О.В

Механические свойства силуминов существенно ниже механических свойств деформируемых сплавов, что является следствием более грубой структуры силуминов.

Антифрикционные двойные сплавы на основе алюминия, содержащие сурьму, олово, медь, свинец в количестве 3 – 6 % предназначены для вкладышей подшипников скольжения. Алюминиевые сплавы этого типа получают в виде слоя на стальной ленте обработкой давлением. Вкладыши из сплава алюминий – свинец получают методом порошковой металлургии.

Диаграмма состояния системы Al – Рb представлена на рис. 15.

Рис. 15. Диаграмма состояния системы Al – Рb [3]

26

Характерной особенностью антифрикционных алюминиевых сплавов (как и вообще антифрикционных сплавов) является двухфазная структура, причем фазы обладают существенно разной твердостью. В процессе работы, при трении с шейкой стального вала, мягкая фаза вырабатывается сильнее и образующиеся зазоры служат естественными каналами, по которым смазка распределяется по всей поверхности трения.

Всплаве алюминия с сурьмой и медью твердой фазой являются соединения AlSb и СuА12, а мягкой – сам алюминий.

Всплавах с оловом и свинцом именно эти металлы образуют мягкие прослойки по границам более твердых зерен алюминия.

Всплаве системы Al – Рb с понижением температуры происходит разделение компонентов уже в расплаве с образованием двух жидких фаз (рис.15). Затвердевание начинается практически при температуре плавления алюминия и заканчивается при температуре плавления легирующего элемента (моноэвтектическая кристаллизация).

Всплавах систем Al – Ti (рис.16, а), Аl – Cr (рис.16,б) растворимость элементов составляет десятые доли процента.

а б

Рис. 16. Диаграмма состояния системы Al – Ti (а);

Аl – Cr (б) [3]

27

1.3. Двойные диаграммы алюминиевых сплавов 1.3.1. Диаграмма состояния системы алюминий-

литий (Αl – Li)

Диаграмма состояния Al – Li (рис. 17) характеризуется образованием трех соединений.

Рис. 17. Диаграмма состояния Al – Li [3]

Соединение AlLi (β – фаза) плавится конгруэнтно при 697 °С. Соединения Al2Li3 (γ – фаза) и Al4Li9 (ε – фаза) образуются по перитектическим реакциям при температурах 520 и 335 °С, соответственно. Для соединения Al2Li3 ранее была принята формула А1Л2. Соединение Al4Li9 (ε – фаза) претер-

28

певает полиморфное превращение при температуре – 275 °С. Со стороны А1 и со стороны Li в системе имеют место эвтектические превращения при температурах 600 и 167 °С, соответственно.

Для эвтектического превращения со стороны Аl определялись также значения температуры в пределах 590 – 602 °С и концентрации эвтектической точки в пределах 22,5 – 30 % (ат.) Li. Температура кристаллизации соединения AlLi составляет 718 °С или 660,4 °С по разным источникам. Температура перитектического превращения с образованием соединения АlLi2 равна 521 °С, концентрация Li в жидкой фазе 78 % (ат.).

1.3.2. Диаграмма состояния системы алюминий – кремний (Al – Si)

Диаграмме состояния Al – Si посвящено большое число исследований (рис. 18).

Рис. 18. Диаграмма состояния Al – Si [3]

29

Эта система относится к простому эвтектическому типу с небольшой растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии. Многочисленные результаты различных исследований хорошо согласуются между собой. Представленная на рис.18 диаграмма состояния является обобщением результатов ряда работ. На вставках показана растворимость компонентов в твердом состоянии на основе Аl и на основе Si. Максимальная растворимость Si в твердом (Аl) составляет 1,5±0,1 % (ат.) при эвтектической температуре 577 °С. Растворимость А1 в (Si) носит ретроградный характер, максимальное ее значение равно 0,016±0,003 % (ат.) при температуре 1190 °С. Эвтектическая точка расположена при содержании

12,2±0,1 % (ат.) Si.

1.3.3. Диаграмма состояния системы алюминий – никель (Al – Ni)

Всплавах системы образуется пять соединений, имеющих формулы: Al3Ni, Аl3 Ni 2, ΑΙNi (β), ΑlNi 3(α'), Аl3 Ni 5 (рис. 19).

Всплавах системы образуется пять соединений, имею-

щих формулы: Al3Ni, Аl3 Ni 2, ΑΙNi (β'), ΑlNi 3(α'), Аl3 Ni 5.

Соединение Al3Ni имеет постоянный состав, остальные соединения – существенные области гомогенности.

Соединение AINi плавится конгруэнтно, Al3Ni 2, AINi, AlNi3 – по перитектическим реакциям.

Соединение Al3Ni5 образуется при температуре 700 °С и имеет область гомогенности 32 – 36 % (ат.) Аl.

Соединение AlNi3 в ряде случаев обозначается так же, как γ'– фаза.

Соединение Аl3 Ni 2 ранее неточно обозначалось как Al2Ni. Со стороны Аl в системе имеет место эвтектическое превращение, температура которого по данным различных авторов колеблется в пределах 630 – 640 °С, а концентрация эвтектической точки – в пределах 2,5 – 3,06 % (ат.).

30