Actual Problems in Machine Building 2020 Vol. 7 No. 1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 1-2. 2020 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 105 УДК 669.3/7.017 СТРУКТУРА И ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Si-Cu СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ М.В. ПОПОВА, доктор техн. наук, профессор М.А. МАЛЮХ, ст. методист (СибГИУ, г. Новокузнецк) Попова М.В. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, Сибирский государственный индустриальный университет, e-mail: m.popova@rdtc.ru Изучено влияние меди на микроструктуру и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) сплавов системы Al-30÷40%Si-Cu. Результаты дилатометрических исследований показали, что введение легирующих элементов в равных количествах приводит к снижению теплового расширения сплава Al-30%Si-30%Cu до значений 6,0÷6,9·10 -6 град -1 во всем температурном интервале испытаний. Показано, что высоколегированный сплав Al- 40%Si-40%Cu имеет самые низкие значения ТКЛР в рабочем интервале температур (α 50- 150 =4,5·10 -6 град -1 ), нежели тройные сплавы с тем же суммарным содержанием легирующих элементов, но с другим их соотношением. Металлографический анализ показал, что легирование медью сплавов Аl-Si-Cu с содержанием кремния в количестве 30% и более, приводит к увеличению размеров частиц кремнистой фазы. Структура тройных сплавов Al-40%Si-Cu характеризуется крупными пластинчатыми кристаллами кремнистой фазы. Установлено, что легирование медью в больших количествах приводит к снижению предела растворимости кремния в алюминии. Ключевые слова: алюминий, кремний, медь, легирование, структура, температурный коэффициент линейного расширения. Введение Для развития современных отраслей промышленности, в том числе, авиакосмической, электровакуумной и прецизионного приборостроения необходимы легкие сплавы с заданными теплофизическими свойствами, такими как теплопроводность, теплоемкость, плотность и температурный коэффициент линейного расширения [1, 2]. Сплавы с заданным ТКЛР применяются для получения вакуум-плотных спаев со стеклом, а также для производства изделий с высокой точностью размеров при различных температурах окружающей среды. В настоящее время в промышленности в качестве сплавов с заданным ТКЛР применяются инвары и суперинвары, а также спеченные алюминиевые сплавы (САС). Недостатками инваров являются большая плотность (8130 кг/м 3 ) и высокое содержание дорогих и дефицитных легирующих элементов, в первую очередь, никеля и кобальта [3]. Сплавы САС имеют малую плотность (2730 кг/м 3 ), но недостаточно низкий ТКЛР (не ниже 13,5·10 -6 град -1 ). Кроме того, недостатками порошковой технологии являются высокая остаточная пористость и высокая стоимость изготовления заготовок [4]. Поэтому разработка составов сплавов с заданными значениями ТКЛР остается актуальной и важной проблемой для материаловедения. Многолетние исследования в данной области позволяют утверждать, что разработка новых легких сплавов с регламентированным ТКЛР возможна на основе системы Al–Si–Cu