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

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 1. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 115 После тщательного анализа влияния кремния на тепловое расширение алюминия, подробно изучались сплавы Al–Cu, чтобы определить оптимальное количество Cu в новых композициях легких сплавов с низким ТКЛР. В таблице 2 приведено сравнение действия Cu и Si на ТКЛР алюминия. Таблица 2 Влияние легирования медью и кремнием на ТКЛР алюминия Легирующий элемент Массовая доля, % Средний ТКЛР  ×10 6 , град -1 , при температурах испытания, о С 50-100 150-250 300-350 400-450 А7 22,4 23,6 25,3 26,8 Si 5 20,6 23,8 29,0 25,1 Cu 22,1 24,2 27,5 25,8 Si 10 19,8 20,5 22,5 24,6 Cu 21,4 23,7 26,9 26,2 Si 15 18,2 18,8 19,5 18,3 Cu 21,7 22,5 25,6 23,2 Si 20 17,8 19,3 18,2 17,4 Cu 19,7 21,8 25,5 23,5 Si 25 15,9 16,6 18,2 18,8 Cu 19,2 21,4 24,8 23,4 Si 30 15,6 17,6 17,5 15,7 Cu 19,5 21,1 23,0 25,4 Из представленных данных видно, что до 15% Cu резко увеличивает ТКЛР при температуре испытания Т исп. = 300 о С (первая аномалия). Здесь α алюминия увеличивается до значений (27…28)·10 -6 , град -1 . После первой аномалии появляется вторая при Т исп. = 400 о С, которая проявляется в резком снижении ТКЛР. Увеличение содержания Cu до 20…25% существенно снижает α алюминия при Т исп. = 50…300 о С с сохранением первой аномалии. Анализ таблицы показал, что Cu незначительно отстает от Si по уменьшению ТКЛР алюминия А7. Так, значения α при Т исп. = 50…100 о С, равные 19,7·10 -6 , град -1 , что характерно для сплава Al–10% Si, могут быть получены лишь при добавке к алюминию 20% Cu. Однако, сплавы, содержащие 5% Cu и 5% Si, при Т исп. = 400…450 о С имеют практически одинаковые значения ТКЛР. Судя по большой разнице в ТКЛР меди и кремния при комнатной температуре (16,6 и 3,0·10 -6 , град -1 ), следовало бы ожидать большего различия в ТКЛР сплавов Al–Si и Al–Cu при одинаковом содержании легирующих элементов. Дальнейшим шагом нашей работы было изучение влияния комплексного легирования на линейное расширение алюминиевых сплавов (рисунок 1). ТКЛР при добавке 11% Si к сплаву Al–11%Cu плавно увеличивается с α = 18·10 -6 до 20·10 -6 град -1 в интервале 50…250 о С. Температура аномалии смещается до Т исп. = 350 о С с последующим резким снижением до α = 10,3·10 -6 град -1 при Т исп. = 450 о С. Сильнее эта добавка Si снижает ТКЛР при увеличении содержания Cu до 15%. Для интервала Т исп. = 50…100 о С (приборная техника) добавка 11% Si уменьшает ТКЛР до α = 15,6…17,4·10 -6 град - 1 , что соответствует ТКЛР двойного сплава Al–30…32%Si, который отличается от сплава Al– 15%Cu–11%Si очень высокой хрупкостью. Таким образом, тройные сплавы Al–Si–Cu имеют более низкий ТКЛР, чем двойные сплавы Al–Si и Al–Cu сравнимых концентраций. Еще меньшие значения ТКЛР, но с сохранением аномалии при Т исп. = 300 о С, можно получить у многокомпонентного сплава [8]. Сплав Al–15%Cu–11%Si–11%Ge– 10%Sb–1,2%V имеет такой же ТКЛР, как и сплав Al–40%Si. Можно считать, что комплексное легирование