Способ упрочнения алюминия и его сплавов

Способ упрочнения алюминия и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ъ с л H®

) ила"-т: т К--, -. ъ м:;и."..-.-.-,.—

=" в и о 1: ч; ;Р = . юъ

ОП ИСАН

И Е (ii! 600208

Союз Саветских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.03.76 (21) 2343574/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 12.04.78 (51) М. Кл. С 22F 1/04

С 23С 9/02

Государственный KQMHTcT

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785.79 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Н. Фридляндер, В. С. Сандлер и Т. И. Никольская (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

И ЕГО СПЛАВОВ

Таблица 1

Микротвердость, кг мм

Расстояние от края шли фа, 20 мм

Сплав АМг2

Алюминий

0,05

0,15

0,30

0,45

0,60

0,75

0,90

103

103

64

64

62

72

25

32

30

Изобретение относится к области металлургии, в частности к упрочняющей обработке алюминия.

Предлагаемый способ может быть использован для упрочнения деталей трущихся пар, тонкостенных изделий (сосудов) деталей сложной формы.

Известен способ упрочнения алюминиевых деталей цинком, заключающийся в насыщении поверхности цинком при температуре 270— б00 С, позволяющий повысить поверхностную твердость в два раза (1).

Недостатком данного способа является увеличение веса изделий (удельный вес цинка

7.14 г/см, а алюминия — 2,7 г/см") что играет ва>кнуtO роль в авиационной технике.

Целью изобретения является разработка способа упрочнения изделий из алюминия и его сплавов, позволяющего повысить их твердость, уменьшить вес и повысить модуль упругости.

Для этого образцы сначала подвергают диффузионному насыщению литием с удельным весом 0,53 г/см по любой известной технологии: из расплава солей и металлов, насыщение в твердом, жидком или газообразно а карбюризаторе, а также с использованием электрического тока. Затем образцы закаливают от 350 — 550 С в воде и старят при 120—

200 С в течение 50 — 24 ч соответственно. Толщина упрочненного слоя меняется в зависимости от условий диффузионного насыщения.

Способ осуществляют следующим образом.

Пластинки алюминия и сплава АМг2 (с

5 2,3% магния) размером 50)(15к,2 мм помещают B вакуумироваиный стальной тигель с порошком соединения алюминий — литий в количестве 100 r. Тигель нагревают при 550 С в течение 50 ч. Затем пластинку извлекают из

10 тигля и подвергают закалке от 500 С (20 мин) в воде и последующему старению при 200 С в течение 1б ч. По торцовым микрошлифам проводят измерение микротвердости при нагрузке 20 г на приборе ПМТ-3.

600208

Таблица 2

Изменение веса

Вес образца после насыщения, г

Вес образца до насыщения, г

Вид операции

Относительное, у, Абсолютное, r

5,4 — 3,1

+0,042 — 0,022

0,847

0,675

0,805

0,697

Насыщение цинком

Насыщение литием

Приведенные данные указывают на существенное (на 8,5%) уменьшение веса образца, насыщенного литием, по сравнению с насы.щением цинком.

B случае диффузионного насыщения алюминия литием эффект уменьшения веса по абсолютной величине тем выше, чем больше площадь поверхности насыщаемой детали.

Уменьшение веса особенно ощутимо при насыщении тонкостенных деталей, когда при той же абсолютной толщине диффузионного слоя возрастает его относительная толщина, а следовательно, увеличивается эффект уменьшения веса.

При диффузионном насыщении алюминия литием или цинком образуется двойной сплав с переменной концентрацией легирующих компонентов. Анализ закономерности изменения модуля упругости сплавов алюминий — литий при увеличении содержания лития обнаруживает монотонное повышение модуля от 7200 (чистый алюминий) до 8800 кГ/мм (сплав с

50 ат. % Li). В то же время при введении в алюминий цинка модуль вначале снижается до 6500 кГ/мм-, а затем растет до 7800 кГ/мм (сплав с 50 ат. % Zll).

Поскольку сплавы алюминия с литием имеют больший модуль, чем сплавы алюминия с цинком, то и диффузионное насыщение алюминия литием приводит к более интенсивному повышению модуля упругости диффузионного слоя. Так, при концентрации легирующих элементов, равной 10 ат. %, относительная разница модулей составляет 16%, а при концентрации 50 ат. % — 12%.

Изделия, упрочненные литием, могут найти применение, в первую очередь в авиационной

Составитель редактор Д. Павлова

Тсхред

Заказ 196/16 Изд. № 310 Тираж 788

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Результаты измерения показывают увеличение твердости поверхностного слоя в 1,5—

3 раза по сравнению с сердцевиной (см. табл. 1). Толщина упрочненного слоя алюминия и сплава АМг2 составляет 0,5 и 0,4 мм соответственно. Трещин не обнаружено.

Определяют также изменения веса образцов после насыщения алюминиевых листовых образцов толщиной 1 мм. Насыщение цинком проводят в смеси порошков при следую4 щем соотношении компонентов, %: Аl 45, Zn

25, NH4Cl 5, А1 0з 25 при 270 С в течение

50 ч. Толщина диффузионного слоя составляет 0,3 мм. Насыщение литием проводят в порошке соединения алюминий — литий при

550 в течение 50 ч. Толщина слоя составляет

-0 4 мм.

Изменение веса образцов алюминия при

10 диффузионном насыщении показано в табл.2. технике, где особенно остро стоит вопрос уменьшения веса конструкции. Это, например, детали, работающие на усталость (крылья самолетов, рули управления, триммеры, ин15 терцепторы), где наряду с низким весом необходимо иметь повышенную прочность (твердость) поверхности, что обеспечивает увеличение предела усталости при работе на изгиб и высокую жесткость (продольную устойчи20 вость) конструкции, которая пропорциональна величине модуля упругости.

Другая возможная область применения— упрочнение рабочих поверхностей пар трения в узлах в агрегатах авиационной техники. В этих узлах повышение поверхностной твердости и жесткости (модуля упругости) при уменьшении веса позволяет увеличить работоспособность конструкций и повысить весовую отдачу изделия в целом.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить большой практический эффект.

Формула изобретения

Способ упрочнения алюминия и его сплавов, включающий насыщение поверхности металлом, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости, модуля упругости и уменьшения веса, насыщение производят литием при 350 — 655 С с последующей закалкой и старением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка № 2197230 С 21D 1/78, 1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

P. Клыкова

И. Михайлова Корректор В. Дод