Вивчення зміни властивостей алюмінієвих сплавів у процесі природного старіння

В  процесі  проведення  досліджень  було  виявлено  залежність  питомого  опору  від  направлення  прокатки (Рис. 6.7.),  до  відпалу  та  після  нього,  і  також  в  період  природного  старіння (Рис. 6.8.),  результати  вимірювань  занесені  в  таблицю  6.5.

Таблиця  6.5

Зміна  питомого  опору  дюралюмінію  в  процесі природного  старіння

Рис. 6.7 залежність  питомого  опору  від  направлення  прокатки до  відпалу  та  після 

На  рисунку  6.7. чітко  видно,  що   питомий   опір  зменшується   від  0  градусів  до  60-ти  за  направленням  прокатки  і  зростає  від  60  градусів  до  90.  Також   бачимо,  що  він  зменшується  одразу  після  відпалу, але в  період  природного  старіння  не  змінюється,  принаймні  в інтервалах того   часу  в  який   проводилось  дослідження,  про що свідчить    рисунок  6.8. 

Рис. 6.8 Зміна  питомого  опору  одразу  після  відпалу  та  в період  природного  старіння.

6.3  Зміна модуля  Юнга   дюралюмінію  в  процесі   природного старіння

Для   дослідження  модуля  Юнга  дюралюмінію  в  процесі  старіння 

використовувалися   зразки   виготовлені  з  металу  Д16, параметри  яких  занесені    таблицю  6.6. Для   розрахунку  Модуля  Юнга   використовувалася  формула  (6.1). 

                                                                            (6.1)

k = 0.945456,  ρ  - щільність, l – довжина, d – товщина, ν – частота.

Таблиця  6.6

Геометричні  розміри  зразків  дюралюмінію  для  досліду.

В  процесі  проведення  досліджень  було  виявлено  залежність  модуля Юнга  від  направлення  прокатки до  відпалу (Рис. 6.9. а),    та  після  нього (Рис. 6.9. б),  і  також  в  період  природного  старіння (Рис. 6.10),  результати  вимірювань  занесені  в  таблицю  6.7.

Таблиця  6.7

Рис. 6.9 Залежність  модуля Юнга  від  направлення  прокатки  до  відпалу (а),   та  після  відпалу (б).

На Рисунках  6.9. а  і  б  ми  добре  бачимо,  що  модуль  Юнга  зменшується  в  інтервалі  від  0   до  45  градусів  за  направленням  прокатки,  а потім  зростає,  при  чому  це   стосується  і  відпалених  і  не   відпалених   зразків,  також   треба  зазначити,  що  відпал   ніяк  не   впливає   на   значення  модуля  Юнга.  Зміни  модуля  Юнга  в  процесі  природного   старіння   не   відбуваються,  про  що  і  говорить   Рисунок  6.10. Але   була  знайдена  анізотропія  з   формули  (6.1.),  яка  складає  4,3 %.

                                          һЕ =                                        (6.2)

hE – коефіцієнт  анізотропії.

Еmax , Emin – значення  модуля  Юнга.

Рис. 6.10 Зміна  модуля  Юнга  в  період  природного  старіння.

Висновки

Завдяки   науковій   праці  Вільма  на  початку  XX  ст. сплави  алюмінію  стали  широко  використовувати в таких галузях як: будівництво,  автомобілебудування  та  авіація.  Йому  вдалося  за  рахунок  добавки   4%  міді,  0,5%   магнію  та  0,5%  марганцю  створити  матеріал  з  більш  високою  питомою  прочністю,  корозійною  стійкістю та високою  електропровідністю. Ще з часів Вільма відомо,  що  для  надання  дюралюмінію   оптимальних   властивостей   використовували  процедуру  старіння  (відпал  при  5000С,  загартовування  та  старіння  протягом  4-5 днів ).

     До  теперішнього  часу  не  в  достатній   мірі  досліджували  зміну  властивостей  даного  металу  в  процесі  природного  старіння. Цілю  представленої  роботи  було  дослідження  металу  марки  Д16.

     В  даній  роботі   було  досліджено  змінення  пружних,  електричних  та  прочнісних   властивостей   в  процесі  природного  старіння.  Додатково  проводились  рентгенівські  дослідження  структури  даного  матеріалу  в  процесі   старіння.

    Пружні  властивості  вимірювалися  динамічним  методом. Було  встановлено,  що  модуль  Юнга  в  процесі  природного  старіння  та  після  відпалу  не  змінюється. Але  в  процесі  вимірювань була  знайдена  анізотропія  з   формули  (6.2),  яка  складає  4,3 %.

    Питомий  електричний  опір вимірювалися 4-х  зондовим   методом,  при  якому  було  виявлено,  що  він  не  змінюється  в  процесі  старіння,  але  відразу  після  відпалу  зменшується   до  0.45  мкОм/м,  порівняно  з  даними  до   відпалу -  0.61 мкОм/м  

     Але  найбільш  цікавою  є  зміна  прочнісних  властивостей,  які  оцінювались  за  мікротвердістю.  Мікротвердість  даного   металу  спочатку,  при  відпалі, зменшується  493 Н/мм2,  потім  зростає  рівномірно  в  процесі  природного  старіння  протягом  4-х  діб  до  729 Н/мм2. Також  була  виведена  формула  зміни  мікротвердості  в  процесі  природного  старіння:

Література

1.   И.В. Горынин Металлургия: Редакционная коллегия -  М.: 1978. -430 с.

2. В.А.Рабинович, З.Я.Хавин Свойства и физическое металловедение: Справочник. Дж.Е.Хэтч.М.: Металлургия, 1989.-130с.

3.   Бочвар А. А. Металловедение: 5 изд., М.:  1956.- 265с.

4.  Венецкий  С. И. Рассказы о металлах: М.:  изд. Металлургия, 1986. 240с.

5. Ходаков Ю. В.,  Василевский  В. Л.  Металлы: М.:  Просвещение, 1975. - 352 с.

6. Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для вузов.  6-е изд., М.: Металлургия, 1986. 544 с.

7. Л а х т и н   Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Металлургия, 1983.  360 с.

8.  Колачев Б. А., Габидуллин Р. М., Пигузов Ю. В.  Технология термической обработки цветных металлов и сплавов.Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1980. - 280 с.

9. Филинов С. А., Фиргер И. В. Справочник термиста. Л.:  изд 4-е,

Машиностроение,  1975. - 352 с.

10. Рахштадта  А. Г.   Термическая обработка в машиностроении: Справочник — М.: Машиностроение, 1980.  — 783 с.

11.  Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение:

Справ. изд. - М.: Металлургия, 1982.- 480 с.

12.  Брандон Д.,  Каплан В.  Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: М.: Техносфера, 2004.- 460с.

13.  Малинина Р.И. Практическая металлография: М.: Интермет инжиниринг,  2004.- 180с.

14.  Лившиц  Б.Г. Металлография, Металлургия: М.:1990.- 235с.

15.   Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов: М.: Наука. 1976. - 240с.

16.  Глазов  В.М.,  Вигдорович  В.Н. Микротвердость  металлов  и  полупроводников:  М.: Металлургия, 1969. - 248 с.

17.  Чиченев Н.А., Кудрин А.Б., Полухин П.И. Методы исследования

процессов обработки металлов давлением: М.: Металлургия, 1977.- 312 с.

18.  Геллер Ю. А., Рахштадт А. Г., Материаловедение:  М.: 1975, с. 167— 90.

19.  Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов: М.: Металлургия, 1979. - 495с.

20.  ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников: М.: 1976. – 55с.

21.  Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния: М.: Металлургия. 1980. -  120с.