Melyek a 2xxx sorozatú alumíniumötvözetek jellemzői, fő ötvözőelemei és funkciói?
(1) A 2xxx sorozatú alumíniumötvözetek jellemzői
A 2xxX sorozatú alumíniumötvözetek olyan alumíniumötvözetek, amelyeknek fő ötvözőeleme a réz. Ide tartoznak az Al-Cu-Mg ötvözetek, az Al-Cu-Mg-Fe-Ni ötvözetek és az Al-Cu-Mn ötvözetek. Ezek az ötvözetek hőkezelt alumíniumötvözetek.
A 2xXX sorozatú alumíniumötvözeteket nagy szilárdság jellemzi, és általában kemény alumíniumötvözeteknek nevezik. Jó hőállósággal és feldolgozási tulajdonságokkal rendelkeznek, de korrózióállóságuk nem olyan jó, mint a legtöbb más alumíniumötvözetnek. Bizonyos körülmények között szemcseközi korrózió lép fel. Ezért a lemezt gyakran be kell vonni tiszta alumíniumréteggel vagy 6xXx sorozatú alumíniumötvözet réteggel, amely elektrokémiai védelemmel rendelkezik a maglemez számára, hogy nagymértékben javítsa a korrózióállóságát. Ezek közül az Al-Cu-Mg-Fe-Ni ötvözet rendkívül összetett kémiai összetételű és fázisösszetételű. Magas hőmérsékleten nagy szilárdsággal és jó folyamatteljesítménnyel rendelkezik. Főleg 150 ~ 250 fok alatt működő hőálló alkatrészekhez használják; bár az AI-Cu-Mn ötvözet szobahőmérsékleti szilárdsága alacsonyabb, mint a 2A12 és 2A14 Al-Cu-Mg ötvözeté, szilárdsága mindkettőnél nagyobb 225-250 fokon vagy magasabb hőmérsékleten. Ezenkívül az ötvözet jó folyamatteljesítménnyel rendelkezik, és könnyen hegeszthető. Főleg hőálló hegeszthető szerkezeti részekben és kovácsolt anyagokban használják. Ezt az ötvözetsorozatot széles körben használják a légi közlekedésben és az űrkutatásban.
(2) Főbb ötvözőelemek és szerepük
①Az AI-Cu-Mg ötvözetek fő ötvözetminőségei a 2A01, 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12 stb. A fő hozzáadott elemek a Cu, Mg és Mn.
Hatásuk az ötvözetekre a következő.
a. Cu és Mg tartalom hatása az ötvözetek mechanikai tulajdonságaira. Ha a Mg-tartalom 1%~2%, amikor a réztartalom 10%-ról 4%-ra nő, az ötvözet szakítószilárdsága kioltott állapotban 20{{14 }}MPa - 380 MPa; az ötvözet szakítószilárdsága kioltott természetes öregedési állapotban 300 MPa-ról 480 MPa-ra nő. Ha a réztartalom 1-4%, amikor a Mg-tartalom 0,5%-ról 2,0%-ra nő, az ötvözet szakítószilárdsága nő; ha a Mg-tartalom tovább növekszik, az ötvözet szilárdsága csökken.
A 4.0% Cu-t és 2.0% Mg-ot tartalmazó ötvözet szakítószilárdsága a legmagasabb; a 3%~4% Cu-t és 0.5%~1,3% Mg-ot tartalmazó ötvözet rendelkezik a legnagyobb oltó és természetes öregítő hatással. A teszt azt mutatja, hogy a 4%~6% Cu-t és 1%~2% Mg-ot tartalmazó AI-Cu-Mg háromkomponensű ötvözet szakítószilárdsága elérheti a 490-510 MPa-t kioltott és természetes öregedési állapotban.
b. A Cu és Mg tartalom hatása az ötvözet hőállóságára. A 0,6% Mn-t tartalmazó AI-Cu-Mg ötvözet 200 fokos és 160MPa feszültségű szilárdsági vizsgálati értékei alapján megállapítható, hogy Látható, hogy a 3,5-6% Cu-t és 1,2-2,0% Mg-t tartalmazó ötvözet rendelkezik a legnagyobb tartóssággal. Ebben az időben az ötvözet az AI-S (AlCuMg) pszeudo-bináris szakaszon vagy annak közelében található. A pszeudo-bináris szakasztól távol eső ötvözet, azaz ha a Mg-tartalom 1,2%-nál kisebb, a maximális szilárdság pedig nagyobb, mint 2,0%, a tartósszilárdsága csökken. Ha a Mg-tartalmat 3,0%-ra vagy többre növelik, az ötvözet tartósszilárdsága gyorsan csökken.
Hasonló szabályokat kaptunk a 250 fokos és 100 MPa feszültségű teszt során. A szakirodalom rámutat arra, hogy a 300 fokon legnagyobb tartósszilárdságú ötvözet a magasabb Mg-tartalmú AI-S bináris szakasztól jobbra található +S fázis tartományban található.
c. Cu és Mg tartalom hatása az ötvözetek korrózióállóságára. A 3–5% réztartalmú Al-Cu bináris ötvözetek nagyon alacsony korrózióállósággal rendelkeznek az oltás és a természetes öregedés állapotában. A 0,5% Mg hozzáadása csökkentheti a szilárd oldat potenciálját, és részben javíthatja az ötvözet korrózióállóságát. Ha a Mg-tartalom nagyobb, mint 1.{6}}%, az ötvözet helyi korróziója növekszik, és a korrózió utáni nyúlás meredeken csökken. A 40%-nál nagyobb réztartalmú és 10%-nál nagyobb Mg-tartalmú ötvözetek esetében a Mg csökkenti a réz Al-ban való oldhatóságát. Kioltott állapotban az ötvözetben oldhatatlan CuAl2 és S fázisok vannak, és ezek jelenléte felgyorsítja a korróziót. A 3%~5% réz- és 1%~4% Mg-tartalmú ötvözetek ugyanabban a fázistartományban helyezkednek el, korrózióállóságuk a kioltás és a természetes öregedés állapotában is hasonló. Az aS fázis tartományában lévő ötvözetek korrózióállósága gyengébb, mint az a-CuAl2-S tartományban lévő ötvözetek. A szemcseközi korrózió az Al-Cu-Mg ötvözetek fő korróziós tendenciája.
Mn: A Mn-t az Al-Cu-Mg ötvözethez főként a Fe káros hatásainak kiküszöbölésére és a korrózióállóság javítására adják. A Mn kismértékben növelheti az ötvözet szobahőmérsékletű szilárdságát, de csökkentheti a plaszticitást. A Mn késleltetheti és gyengítheti az Al-Cu Mg ötvözet mesterséges öregedési folyamatát és javíthatja az ötvözet hőállóságát. A mangán szintén az egyik fő tényező, amely az Al-Cu-Mg ötvözet extrudáló hatását eredményezi. A Mn hozzáadása általában kevesebb, mint 1.0%. Túl magas tartalom esetén durva (FeMn)Al6 rideg vegyületek képződhetnek, csökkentve az ötvözet plaszticitását.
d. Az Al-Cu-Mg ötvözetekhez kis mennyiségben hozzáadott nyomelemek közé tartozik a Ti és a Zr, a szennyeződések pedig főként Fe, Si és Zn stb., hatásuk a következő.
Ti: A Ti ötvözethez való hozzáadása finomíthatja az öntött szemcséket, és csökkentheti a hajlamot a repedések kialakulására az öntés során.
Zr: Kis mennyiségű Zr a Ti-hez hasonló hatást fejt ki, finomítja az öntött szemcséket, csökkenti az öntési és hegesztési repedési hajlamot, valamint javítja a tömbök és hegesztett kötések plaszticitását. A Zr hozzáadása nem befolyásolja a hidegen deformált Mn-ötvözetet tartalmazó termékek szilárdságát
Kissé javítja a Mn-mentes ötvözetek szilárdságát. Si: Az 1.0%-nál kisebb Mg-tartalmú Al-Cu-Mg ötvözetek esetében a 0,5%-ot meghaladó Si-tartalom javíthatja a mesterséges öregedés sebességét és szilárdságát anélkül, hogy befolyásolná a természetes öregedési képességet. Mivel a szilícium és a magnézium Mg2Si fázist alkot, jótékony hatással van a mesterséges öregedési hatásra. Ha azonban a Mg-tartalmat 1,5%-ra növelik a természetes öregítés vagy mesterséges öregítési kezelés után, az ötvözet szilárdsága és hőállósága a Si-tartalom növekedésével csökken. Ezért a Si-tartalmat a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell. Ezenkívül a Si-tartalom növekedése növeli az olyan ötvözetek, mint a 2A12 és 2A06 hajlamát arra, hogy öntés közben repedések keletkezzenek, és csökkenti a plaszticitást a szegecselés során. Ezért az ötvözet Si-tartalma általában 0,5%-nál kisebbre korlátozódik. A nagy plaszticitást igénylő ötvözetek esetében a Si-tartalomnak alacsonyabbnak kell lennie.
Fe: Fe és Al FeAl3 vegyületeket képez, és olyan elemekben oldódik, mint a réz, mangán és szilícium. Ezek a szilárd oldatban nem oldódó durva vegyületek csökkentik az ötvözet plaszticitását, és az ötvözet hajlamos a deformáció során a repedésre. Az erősítő hatás pedig jelentősen csökken. Kis mennyiségű Fe (kevesebb, mint 0,25%) csekély hatással van az ötvözet mechanikai tulajdonságaira, javítja a repedésképződés hajlamát az öntés és hegesztés során, de csökkenti a természetes öregedési sebességet. Az erősen képlékeny anyagok előállítása érdekében az ötvözet Fe- és Si-tartalmának a lehető legalacsonyabbnak kell lennie.
Zn: Kis mennyiségű Zn ({0}},1%~0,5%) csekély hatással van az Al-Cu-Mg ötvözetek szobahőmérsékletű mechanikai tulajdonságaira, de csökkenti a az ötvözet hőállósága. Az ötvözet Zn-tartalmát 0,3% alá kell korlátozni.
② Al-Cu-Mg-Fe-Ni ötvözet Ennek az ötvözetsorozatnak a fő ötvözetminőségei a 2A70, 2A80, 2A90 stb.Az egyes ötvözetelemek szerepe a következő.
Cu és Mg: A Cu és Mg tartalom hatása a fenti ötvözetek szobahőmérsékleti szilárdságára és hőállóságára hasonló az AI-Cu-Mg ötvözetéhez. Mivel ebben az ötvözetsorozatban a réz- és magnéziumtartalom alacsonyabb, mint az AI-Cu-Mg ötvözeté, az ötvözet az a+ S (AlCuMg) kétfázisú tartományban található, így az ötvözet szobahőmérsékleten nagyobb szilárdságú és jó hőhatású. ellenállás; emellett, ha a réztartalom alacsony, az alacsony koncentrációjú szilárd oldat kis mértékben hajlamos a lebomlásra, ami előnyös az ötvözet hőállósága szempontjából.
Ni: Az ötvözetben lévő Ni és Cu oldhatatlan háromkomponensű vegyületet képezhet. Alacsony Ni-tartalom esetén (AICuNi), magas Ni-tartalom esetén Al3(CuNi)2 képződik. Ezért a Ni jelenléte csökkentheti a réz koncentrációját a szilárd oldatban. A kioltott állapotban a rácsállandó mérési eredményei is igazolják az ötvözött szilárd oldatban a Cu oldott atomok kimerülését. Ha a Fe-tartalom nagyon alacsony, a Ni-tartalom növekedése csökkentheti az ötvözet keménységét és csökkentheti az ötvözet erősítő hatását.
Fe: A Ni-hez hasonlóan a Fe is csökkentheti a réz koncentrációját a szilárd oldatban. Amikor a nikkeltartalom nagyon alacsony, az ötvözet keménysége a Fe-tartalom növekedésével kezdetben jelentősen csökken, de amikor a Fe-tartalom elér egy bizonyos értéket, akkor ismét növekedni kezd.
Ni és Fe: Ha egyidejűleg adunk Fe-t és Ni-t az AICu2.2Mg1.65 ötvözethez, a keménységváltozás karakterisztikái a természetes öregítés, a mesterséges öregítés, az oltás és a lágyítás során hasonlóak, és a maximális érték a pozícióban jelenik meg. ahol a Ni- és Fe-tartalom hasonló, és a rácsállandó kioltott állapotban ezen a ponton minimális értéknek tűnik.
Ha az ötvözet Fe-tartalma nagyobb, mint a Ni-tartalom, megjelenik az Al7Cu2Fe fázis. Ellenkezőleg, ha az ötvözet Ni-tartalma nagyobb, mint a Fe-tartalom, megjelenik az AlCuNi-fázis. A fenti réztartalmú terner fázis megjelenése csökkenti a szilárd oldat réztartalmát. Csak akkor jön létre az összes AlgFeNi fázis, ha a Fe- és Ni-tartalom egyenlő. Ebben az esetben, mivel nincs feleslegben vas vagy nikkel oldhatatlan réz tartalmú fázis, az ötvözetben lévő Cu nem csak az S (Al2CuMg) fázist képezi, hanem növeli a szilárd oldat rézkoncentrációját is, ami előnyös az ötvözet szilárdságának és hőállóságának javításában.
A Fe és Ni tartalom befolyásolhatja az ötvözet hőállóságát. Az AlgFeNi fázis kemény és törékeny vegyület, amely nagyon kevéssé oldódik Al-ban. Kovácsolás és hőkezelés után diszpergálva és eloszlatva a szerkezetben jelentősen javíthatják az ötvözet hőállóságát. Például az AICu2.2Mg1.65 ötvözet 1.0% Ni-t, a 0,7%~0},9% Fe-t tartalmazó ötvözet pedig a legmagasabb tartósszilárdsági értékkel rendelkezik.
Si: 0,5–1,2% Si hozzáadása a 2A80 ötvözethez javítja az ötvözet szobahőmérsékleti szilárdságát, de csökkenti az ötvözet hőállóságát.
{{0}},02%~0,1% Ti hozzáadása a Ti:2A70 ötvözethez finomítja az öntött szemcséket és javítja a kovácsolási folyamat teljesítményét, ami jótékony hatással van a hőállóságra, de csekély hatással van a szobahőmérsékletre.
③ Al-Cu-Mn ötvözet. Ennek az ötvözetsorozatnak a fő ötvözetminőségei a 2A16, 2A17 stb.
A fő ötvözőelemek funkciói a következők.
Cu: Szobahőmérsékleten és magas hőmérsékleten a réztartalom növekedésével az ötvözet szilárdsága nő. Amikor a réztartalom eléri az 50%-ot, az ötvözet szilárdsága közel van a maximális értékhez. Ezenkívül a réz javíthatja az ötvözet hegesztési teljesítményét.
Mn: A Mn a hőálló ötvözet javításának fő eleme. Növeli az atomok aktivációs energiáját a szilárd oldatban, csökkenti az oldott anyag atomjainak diffúziós együtthatóját és a szilárd oldat bomlási sebességét. A szilárd oldat lebomlása során a kicsapódott T fázis (Al2oCu2Mn3) fázis képződése és növekedési folyamata is nagyon lassú, így az ötvözet is nagyon stabil, ha hosszú ideig melegítik bizonyos magas hőmérsékleten. Megfelelő Mn (0,6%~0,8%) hozzáadása javíthatja az ötvözet szobahőmérsékleti szilárdságát és tartósszilárdságát kioltott és természetes öregedési állapotban. Ha azonban a Mn-tartalom túl magas, a T-fázis nő, a határfelület megnő, a diffúziós hatás felgyorsul, és az ötvözet hőállósága csökken. Ezenkívül a Mn csökkentheti a repedési hajlamot az ötvözethegesztés során.
Az Al-Cu-Mn ötvözethez hozzáadott nyomelemek a Mg, Ti és Zr, míg a fő szennyező elemek a Fe, Si, Zn stb., hatásuk a következő.
Mg: Ha a 2A16 ötvözet réz- és mangántartalma változatlan marad, 0,25%~0,45% Mg-t adnak hozzá a 2A17 ötvözet kialakításához. A magnézium javíthatja az ötvözet szobahőmérsékletű szilárdságát és 150~225 fok alatti hőállóságát. Ha azonban a hőmérséklet tovább emelkedik, az ötvözet szilárdsága jelentősen csökken. A Mg hozzáadása azonban ronthatja az ötvözet hegesztési teljesítményét, ezért a hőálló hegeszthetőséghez használt 2A16 ötvözetben a Mg-szennyező tartalma nem haladhatja meg az 0.05%-ot. Ti: A Ti finomíthatja az öntött szemcséket, növelheti az ötvözet átkristályosítási hőmérsékletét, csökkentheti a túltelített szilárd oldat bomlási hajlamát, és stabilizálja az ötvözet szerkezetét magas hőmérsékleten. Ha azonban a Ti-tartalom nagyobb, mint {{20}},3%, durva tű alakú TiAls vegyületek keletkeznek, ami csökkenti az ötvözet hőállóságát. Az ötvözet Ti-tartalma 0,1%~0,2% lehet. Zr: Ha 0,1% ~ 0,25% Zr-t adunk a 2219 ötvözethez, a szemcsék finomíthatók, és az ötvözet átkristályosodási hőmérséklete és szilárd oldat stabilitása növelhető, ezáltal javítható az ötvözet hőállósága és javítható az ötvözet hegeszthetősége. az ötvözet és a hegesztési varrat plaszticitása. Ha azonban a Zr-tartalom magas, ridegebb ZrAl3 vegyületek keletkezhetnek.
Fe: Ha az ötvözet Fe-tartalma meghaladja a {{0}},45%-ot, egy oldhatatlan fázisú AlCu2Fe képződik, amely csökkentheti az ötvözet mechanikai tulajdonságait kioltási és öregedési állapotban, valamint az ötvözet tartósszilárdságát 300 fok. Ezért a Fe-tartalmat 0,3% alá kell korlátozni.
Si: Kis mennyiségű Si ({{0}},4%) nincs nyilvánvaló hatással a szobahőmérséklet mechanikai tulajdonságaira, de csökkenti a tartósságot 300 fokon. Ha a Si-tartalom meghaladja a 0,4%-ot, az ötvözet szobahőmérsékletű mechanikai tulajdonságai csökkennek. Ezért a Si-tartalom 0,3%-nál kisebbre korlátozódik.
Zn: Kis mennyiségű Zn ({{0}},3%) nincs hatással az ötvözet szobahőmérsékletű tulajdonságaira, de felgyorsíthatja a réz diffúziós sebességét az Al-ban és csökkentheti az ötvözet tartósszilárdságát. az ötvözet 300 fokos, tehát 0,1%-nál kevesebbre korlátozódik.
Melyek a 2xxx sorozatú alumíniumötvözetek típusai és felhasználási területei?
Ötvözet 2011
Típusai: huzalhúzó csövek, hidegen megmunkált rudak, hidegen megmunkált huzalok
Alkalmazások: jó vágási teljesítményt igénylő csavarok és megmunkált termékek
Ötvözet 2014
Típusok: lemezek, vastag lemezek, húzott csövek, extrudált csövek, rudak, profilok, huzalok, hidegen megmunkált rudak, hidegen megmunkált huzalok, kovácsolt termékek
Alkalmazások: nagy szilárdságot és keménységet igénylő alkalmazásokban (beleértve a magas hőmérsékletet is) használják. Nehéz kovácsolt anyagokat, vastag lemezeket és extrudált anyagokat használnak repülőgép szerkezeti alkatrészeihez, többlépcsős rakéta első fokozatú üzemanyagtartályaihoz és űrhajóalkatrészeihez, kerekeihez, teherautó-vázaihoz és felfüggesztési rendszerelemeihez
Ötvözet 2017
Típusok: lemezek, extrudált profilok, hidegen megmunkált rudak, hidegen megmunkált huzalok, szegecshuzalok, kovácsolt anyagok
Alkalmazások: Ez az első 2XXX sorozatú ötvözet, amelyet iparilag alkalmaznak. Jelenlegi felhasználási köre viszonylag szűk, főként szegecsek, általános gépalkatrészek, repülőgépek, hajók, szállítás, épületszerkezeti alkatrészek, szállítójárművek szerkezeti részei, légcsavarok és tartozékok.
Ötvözet 2024
Fajták: Lemezek, vastag lemezek, húzott csövek, extrudált csövek, profilok, rudak, huzalok, hidegen megmunkált rudak, hidegen megmunkált huzalok, szegecshuzalok
Alkalmazások: Repülőgép-szerkezetek (héjak, vázak, bordák, válaszfalak stb.), szegecsek, rakétaalkatrészek, teherautó-kerekek, légcsavar-alkatrészek és egyéb különféle szerkezeti részek
2036 ötvözet
Fajták: Autókarosszéria lapok
Alkalmazások: Autókarosszéria fémlemez alkatrészek
2048-as ötvözet
Fajták: Tányérok
Alkalmazások: Repülőgép szerkezeti részek és fegyverszerkezeti alkatrészek
2117 ötvözet
Fajták: Hidegen megmunkált rudak és huzalok, szegecshuzalok
Alkalmazások: 100 fokot meg nem haladó munkahőmérsékletű szerkezeti részekhez szegecsként használják
2124-es ötvözet
Fajták: Vastag lemezek
Alkalmazások: Repülőgép szerkezeti részek
2218-as ötvözet
Fajták: Kovácsoltvas, fólia
Alkalmazások: Repülőgép-motor- és dízelmotor-dugattyúk, repülőgép-hajtóművek hengerfejei, sugárhajtóművek járókerekei és kompresszorgyűrűi
2219-es ötvözet
Fajták: Lemezek, vastag lemezek, fóliák, extrudált csövek, profilok, rudak, huzalok, hidegen megmunkált rudak, kovácsolt anyagok
Alkalmazások: Űrrakéta-hegesztő oxidáló tartályok és üzemanyagtartályok, szuperszonikus repülőgépburkolatok és szerkezeti részek, üzemi hőmérséklet -270~300 fok. Jó hegeszthetőség, nagy törésállóság, nagy ellenállás a feszültségkorróziós repedésekkel szemben T8 állapotban
2319-es ötvözet
Fajta: Drót
Alkalmazás: Hegesztőrudak és töltőforrasz 2219 ötvözet hegesztéséhez
2618-as ötvözet
Változat: Vastag lemezek, extrudált rudak, kovácsolt és kovácsolt anyagok
Alkalmazás: Motorhengerek és egyéb alkatrészek, valamint hőálló alkatrészek, amelyek 150-250 fokos munkavégzést igényelnek. A vastag lemezeket repülőgéphéjként használják, rudat, kovácsolt szerszámot és szabad kovácsolt anyagot dugattyúk gyártásához, repüléshez
2A01 ötvözet
Fajta: Hidegen megmunkált rudak és huzalok, szegecshuzalok
Alkalmazás: 100 fokot meg nem haladó üzemi hőmérsékletű szerkezeti részek szegecsként használható
2A02 ötvözet
Fajta: rudak, kovácsolt anyagok
Alkalmazás: 200-300 fokos üzemi hőmérsékletű turbóhajtóművek axiális kompresszorlapátjai, járókerekei és tárcsái
2A04 ötvözet
Fajta: Szegecshuzalok
Alkalmazás: 120-250 fokos munkahőmérsékletű szerkezeti részek szegecseinek készítésére szolgál
2A06 ötvözet
Fajta: Lemez, extrudált profil, szegecshuzal
Alkalmazás: Repülőgép szerkezeti részek 150-250 fok üzemi hőmérséklettel és repülőgép szerkezeti szegecsek 125-250 fok üzemi hőmérséklettel
2A10 ötvözet
Fajta: Szegecshuzal
Alkalmazás: nagyobb szilárdságú, mint a 2A01 ötvözet, repülőgép szerkezeti szegecsek gyártására használják 100 fokos vagy annál kisebb üzemi hőmérsékletű
2A50 ötvözet
Fajta: Kovácsoltvas, rudak, tányérok
Alkalmazás: Közepes szilárdságú, összetett formájú alkatrészek
2B50 ötvözet
Fajta: Kovácsoltvas
Alkalmazás: Repülőgép motor kompresszor kerék, vezetőkerék, ventilátor, járókerék stb.
2A90 ötvözet
Fajta: Extrudált rudak, kovácsolt anyagok és kovácsolt termékek
Alkalmazás: Repülőgép-motor-alkatrészek és egyéb magas üzemi hőmérsékletű alkatrészek, az ötvözött kovácsolásokat fokozatosan 2A70 váltja fel