Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 1

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 1. 2017 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 112 УДК 669.715.046.516.2 СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ И УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ЛИТЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ М.В. ПОПОВА 1 , доктор техн. наук, профессор М.А. МАЛЮХ 1 , соискатель Н.Б. ЛАВРОВА 2 , ст. преподаватель ( 1 СибГИУ, г. Новокузнецк, 2 СФУ, г. Красноярск) Малюх М.А. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: starostina_ma1976@mail.ru Представлены результаты исследований влияния легирования и условий кристаллизации на температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР, α) сплавов алюминия с кремнием и медью в интервале температур испытания 50–450 ºС. Показано, что высокоскоростная кристаллизация повышает технологичность и уменьшает ТКЛР двойных силуминов Al–(5-20)%Si в интервале 50–100ºС, а также делает менее выраженной аномалию теплового расширения в интервале 250–350 ºС для доэвтектических сплавов. Установлено, что тройные сплавы Al–Si–Cu имеют более низкий ТКЛР, чем двойные сплавы Al–Si и Al– Cu сравнимых концентраций. Результаты исследований могут быть использованы для получения легких сплавов с контролируемым тепловым расширением. Ключевые слова: алюминий, сплавы алюминий-кремний, сплавы алюминий-медь, температурный коэффициент линейного расширения, кристаллизация, легирование. Введение Достижения Российской авиационной и ракетно-космической техники, атомной энергетики, которые сегодня находятся на передовом мировом уровне, связаны с успехами в разработке алюминиевых сплавов. Дальнейшая разработка и реализация «прорывных» технических проектов в самолетостроении, двигателестроении и других отраслях (в том числе создание гиперзвуковых прямоточных ракетных двигателей, многоразовых аэрокосмических самолетов) будет, прежде всего, определяться возможностями материалов [1]. Для обеспечения весового совершенства конструкций, их повышенной надежности и ресурса необходима разработка новых алюминиевых сплавов, обладающих свойствами, обеспечивающими надежность и безопасность эксплуатации конструкции. Для космического приборостроения необходимо сочетание высокой стабильности размеров в широком интервале температур, коррозионной стойкости и малого удельного веса, так как облегчение выводимых на орбиту конструкций и приборов способствует значительной экономии топлива [2, 3]. Этим требованиям отвечают сплавы Al с Si, так как Al – легкий и пластичный металл, обладающий хорошей коррозионной стойкостью. ТКЛР у него достаточно велик (α 0-100 = 23,8·10 -6 К -1 ), однако легированием кремнием его можно значительно снизить [4]. Эти сплавы немагнитны, характеризуются хорошими литейными свойствами и герметичностью [5, 6]. Большое их достоинство в том, что при понижении температуры ТКЛР становится