Сплавы авиаль (АВ).
Эти сплавы уступают дуралюминам по прочности, но обладают лучшей пластичностью в холодном и горячем состояниях, хорошо свариваются и сопротивляются коррозии. Авиаль обладает высоким пределом выносливости. Упрочняющей фазой в авиале является соединение Mg2Si.
Авиаль закаливают с 515–525°С с охлаждением в воде, а затем подвергают естественному старению (АВТ) или искусственному при 160°С 12 ч (АВТ1). Искусственное старение надо выполнять сразу после закалки. При увеличении перерыва между временем закалки и началом искусственного старения прочность сплава после старения уменьшается.
Из сплава АВ изготовляют различные полуфабрикаты: листы, трубы, и т. д., используемые для элементов конструкций, несущих умеренные нагрузки, кроме того, лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери и т. д., для которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях.
Высокопрочные алюминиевые сплавы с цинком.
Прочность этих сплавов достигает 550—650МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов. Высокопрочные алюминиевые сплавы, кроме меди и магния, содержат цинк. Представителем высокопрочных алюминиевых сплавов является сплав В95 и более прочный В96. В сплав В93 была внесена легирующая добавка железо (Fe), что позволило закаливать на воздухе крупногабаритные детали.
Упрочняющими фазами в сплавах являются: MgZn2, Т–фаза (Al2Mg3Zn3) и S-фаза (Al2CuMg). При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается, а их пластичность и коррозионная стойкость понижаются. Добавки марганца и хрома улучшают коррозионную стойкость. Сплавы закаливают с 465—475°С (с охлаждением в холодной или горячей воде) и подвергают искусственному старению. Режимы старения: сплава В93 — ступенчатый (120°С — 3 ч + 165°С — 4 ч); сплава В94 — ступенчатый (100°С — 3 ч + 165°С — 3 ч); сплава B95— плакированные листы — 120°С 24 ч; сплавов В95 — неплакированные полуфабрикаты, В96, В96ц — 135—145°С в течение 16 ч или ступенчатый (120°С — 3 ч + 160°С - 3 ч). По сравнению с дуралюмином эти сплавы обладают большей чувствительностью и концентраторам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью под напряжением. У них меньше предел выносливости и сопротивляемость повторным статическим нагрузкам. Профили из сплава В95 значительно прочнее листов. Это результат пресс-эффекта, который обусловлен присутствием в сплаве марганца и хрома.
Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Листы из сплава В95 плакируют сплавом алюминия с 0,9— 1,3% Zn для повышения коррозионной стойкости. Сплав В95 применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при 100—120°С (обшивка, стрингеры, шпангоуты, лонжероны и т. д.; силовые каркасы строительных сооружений и т. д.). Сплав В96 используют в виде прессованных и кованых изделий, рекомендуется для сжатых зон конструкций или для деталей без концентраторов напряжений.
Алюминиевые сплавы для ковки и штамповки.
Сплавы этого типа отличаются высокой пластичностью при температурах ковки и штамповки (380—450°С) и удовлетворительными литейными свойствами, позволяющими получить качественные слитки. Упрочняющими фазами при старении являются Mg2Si, S-фаза, CuAl, и W-фаза. Сплавы применяют для штамповок и поковок сложной формы, они обладают относительно невысокой коррозионной стойкостью.
Сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности, изготовление которых требует высокой пластичности в горячем состоянии (подмоторные рамы, фитинги, крепежные детали, крыльчатки, и т. д.). Сплав АК8 рекомендуется для тяжело нагруженных штампованных деталей (подмоторные рамы, стыковые узлы пояса лонжеронов, лопасти винтов вертолетов, бандажи вагонов и т. д.). Сплав АК8 менее технологичен, чем АК6.
Ковку и штамповку сплавов проводят при 450—475°С. Их подвергают закалке с 515—525°С (сплавы АК6) или с 495—505°С (АК8) с охлаждением в воде и старению при 150—165°С, 4—12 ч.
Жаропрочные сплавы с рабочей температурой до 300°С.
Эти сплавы используют для деталей, работающих при температурах до 300°С (поршни, головки цилиндров, крыльчатки, лопатки и диски осевых компрессоров турбореактивных двигателей, обшивка сверхзвуковых самолетов и т. д.). Жаропрочные сплавы имеют более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы. Их дополнительно легируют железом никелем и титаном.
Фазами-упрочнителями жаропрочных сплавов являются θ-фаза (CuAl2), Mg2Si, S фаза (Al2CuMg), а также Al9FeNi и Al6Cu3Ni. При частичном распаде твердого раствора они выделяются в виде дисперсных частиц, устойчивых против коагуляции, что обеспечивает повышенную жаропрочность.
Высокой жаропрочностью обладает сплав Д20, используемый для деталей, длительно работающих при 250—350°С, и в виде листов для деталей, кратковременно работающих при температурах до 300°С. Повышенная жаропрочность достигается высоким содержания меди, а также марганца и титана, замедляющих диффузионные процессы. Кроме того, титан задерживает процесс рекристаллизации. Сплав АК4-1 закаливают при 525—535°С, а сплав Д20 — при 535°С в воде и подвергают старению при 200—220°С. Сплав АК4-1 имеет повышенную стойкость к образованию трещин при знакопеременных нагрузках