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

Установлено образование в системе четырех соедине-

ний: Co2Al9, Со4Аl13, СоАl3 и Со2Аl5. Соединение CoAl плавится конгруэнтно при температуре 1645 °С. Остальные со-

единения Со2Аl9, Со4Аl13, СоАl3 и Со2Аl5 образуются по перитектическим реакциям. Концентрации жидкой фазы при обра-

зовании соединений Со2Аl9 и Со2Аl5 равны 10,3 и 23,4 % (ат.) Со соответственно.

Области гомогенности фаз, определенные на медленно охлажденных от высоких температур сплавах, расположены для соединений Со2Аl9 – от 17,3 до 19,2 % (ат.) Со, СоАl3 – от

24,3 до 25.2 % (ат.) Со, Со2Аl5 – от 27,5 до 28,8 % (ат.) Со и CoAl – от 49.3 до 53,8 % (ат.) Со.

Растворимость Со в (Аl) при эвтектической температуре не превышает 0,009 % (ат.). Растворимость Аl в (εСо) также практически равна нулю.

1.3.7. Диаграмма состояния системы алюминий – титан (Al –Ti)

На основании первых исследований была предложена диаграмма состояния А1 – Ti (рис. 23), которая характеризовалась наличием широких областей твердых растворов на основе α и βΤi и соединения ΤiΑ1(γ). Соединение TiAl3 практически не имеет область гомогенности. Дальнейшие исследования показали, что в твердом состоянии протекают процессы упорядочения, связанные с образованием новых промежуточных фаз. Считается вероятным существование соединений Ti3Al, Ti2Al, ΤiΑ16 и TiAl2. Однако более поздние исследования подтвердили существование только двух соединения

Ti3Al, TiAl2 , кроме уже известных TiAl, TiA13.

Твердый раствор на основе соединения Ti3Alполучил символ α2. Характер и температуры образования соединения Ti3Alи TiAl2, а также положения границ фазовых областей (αΤi)/(αΤi) + α2 в течение длительного времени не получали у исследователей единого мнения.

36

Рис. 23. Диаграмме состояния Al – Ti [15]

Согласно данным рентгеновского, микроструктурного и других анализов соединение Ti3Al образуется по реакции (βΤi) ↔Ti3Al при температуре 1125 °С .

По данным дифференциального термического и элек- тронно-микроскопического анализов, соединение ТiА1 образуется при упорядочении (aTi) в интервале температур 850 – 1180 °С. По данным работы возможно существование двух модификаций фазы TiAl2. Высокотемпературная фаза δ образуется по перитектической реакции при температурах выше 1400 °С и распадается по эвтектоидной реакции при температурах выше 1000 °С на смесь ΤiΑ12 и ΤiΑl3.

1.3.8. Диаграмма состояния системы алюминий – цинк (Al – Zn)

Температуры чистых металлов приведены согласно существующим стандартам. В системе наблюдаются два нонвариантных равновесия: эвтектическое – Ж ↔(Αl) + β при тем-

37

пературе 382 °С и монотектоидное α1 ↔ а + β при температуре 275 °С, где α и а, – твердые растворы на основе Αl, β – твердый раствор на основе (Ζn) (рис. 24).

Рис. 24. Диаграмме состояния Al – Zn [3]

Критическая точка на бинодальной кривой, ограничивающей двухфазную область α + α1 имеет координаты 351,5 °С и 39,5 % (ат.) Ζn. В работах диаграмма состояния Αl – Ζn рассчитана с использованием термодинамических данных. По данным работы различие между рассчитанными и экспериментальными значениями температур ликвидуса и солидуса не превышает ±1,5 °С, а температур монотектоидного превращения и начала расслаивания твердого раствора на две фазы ±3 °С. Максимальная растворимость А1 в (Ζn) при эвтектической температуре 382 °С составляет 2,5 % (ат.), а растворимость Ζnв (Al) – 33,5 % (ат.). При старении закаленных сплавов, содержащих 6 – 30 % (ат.) Ζn, обнаружено расслоение твердого раствора А1.

38

1.4.Сплавы тройных систем алюминия

1.4.1.Сплав системы Al – Mg – Si

Сплав системы Al – Mg – Si состоит из двух тройных эвтектик. Тройная эвтектика Al-Mg2Si-Si, содержащая 12 % Si и 5 % Mg, плавится при температуре 555 °С.

Эвтектика Al – Mg2 Si – Al6Mg2 с температурой плавления 451 °С почти не отличается от двойной системы AlAl3Mg2. Линия ликвидуса, соединяющая обе тройные эвтектические точки, переходит через максимум при температуре 595 °С точно по квазибинарному сечению (8,15 % Mg и 4,75 % Si). Благодаря избытку магния (по отношению к Mg2Si) растворимость кремния в α-твердом растворе сильно уменьшается. Сплавы Al – Mg, особенно литейные, содержат несколько десятых процента кремния и поэтому относятся к частичной системе Al-Mg2Si-Al3Mg2.

На рис.25 приведены алюминиевые углы диаграммы Аl– Mg – Si. Концентрации, отвечающие точкам А, В, С, D и Е, приведены в табл. 6 .

Таблица 6 Изменение концентрации алюминиевого твердого раствора, в

зависимости от температуры

39

а

б

Рис. 25. Алюминиевый угол диаграммы Аl – Mg – Si: а – проекция поверхности ликвидус; б – распределение фазовых областей в твердом состоянии [14]

40