Способ упрочнения алюминия и его сплавов

И Е 11 ц 600208 Союз Советских Социалистических РеспубликявкиГосударственный комите 23) Приоритет43) Опубликовано 30.03,78. Бюллетень М Совета Министров ССС ло делам изобретений 3) УДК 621,785,79(088,8) н открытий 45) Дата опубликовани исания 12.04.7 Авторыизобретен и 5) Заявитель 54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ АЛЮМИ И ЕГО СПЛАВОВ области металлур няющей обработк блица 1 а 1 икротверлость, кг мх асстояние отрая ш,тифамм миний ав ЛМг 2 5 5 103 103 37 62 63 0,60 0,75 0,90 29 Изобретение относится кгии, в частности к упрочеалюминия.Предлагаемый способ может быть использован для упрочнения деталей трущихся пар,тонкостенных изделий (сосудов) деталейсложной формы.Известен способ упрочнения алюминиевыхдеталей цинком, заключающийся в насыщенииповерхности цинком при температуре 270 -бООС, позволяющий повысить поверхностнуютвердость в два раза 1,Недостатком данного способа является увеличение веса изделий (удельный вес цинка7,14 г/см, а алюминия - 2,7 г/смз) что играет вахиную роль в авиационной технике.Целью изобретения является разработкаспособа упрочнения изделий из алюминия иего сплавов, позволяющего повысить их твердость, уменьшить вес и повысить модуль упругости.Для этого образцы сначала подвергаютдиффузионному насыщению литием с удельным весом 0,53 г/см по любой известной технологии: из расплава солей и металлов, насыщение в твердом, жидком или газообразномкарбюризаторе, а также с использованиемэлектрического тока, Затем образцы закаливают от 350 - 550 С в воде и старят при 120 -200 С в течение 50 - 24 ч соответственно. Толщина упрочненного слоя меняется в зависимости от условий диффузионного насыщения.Способ осуществляют следующим образом.Пластинки алюминия и сплава АМг 2 (с 2,3% магния) размером 50(15)(2 мм помещают в вакуумированныи стальной тигель с порошком соединения алюминий - литий в количестве 100 г. Тигель нагревают при 550 С в течение 50 ч. Затем пластинку извлекают из тигля и подвергают закалке от 500 С (20 мпи) в воде и последующему старению при 200 С в течение 1 б ч. По торцовым микрошлпфам проводят измерение мпкротвердости при нагрузке 20 г на приборе ПМТ-З.600208 Т абл ица 2 Изменение веса Вес образца после насыщения, гВес образца до насыщения, г+0,042 - 0,022 0,847 0,675 0,805 0,697 Насыщение цинком Насыщение литием технике, где особенно остро стоит вопрос уменьшения веса конструкции. Это, например, детали, работающие на усталость (крылья самолетов, рули управления, триммеры, ин терцепторы), где наряду с низким весом необходимо иметь повышенную прочность (твердость) поверхности, что обеспечивает увеличение предела усталости при работе на изгиб и высокую жесткость (продольную устойчи вость) конструкции, которая пропорциональна величине модуля упругости.Другая возможная область применения -упрочнение рабочих поверхностей пар трения в узлах в агрегатах авиационной техники, В 25 этих узлах повышение поверхностной твердости и жесткости (модуля упругости) при уменьшении веса позволяет увеличить работоспособность конструкций и повысить весовую отдачу изделия в целом.30 Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет получить большой практический эффект. Приведенные данные указывают на существенное (на 8,5%) уменьшение веса образца,насыщенного литием, по сравнению с насыщением цинком,В случае диффузионного насыщения алюминия литием эффект уменьшения веса по абсолютной величине тем выше, чем большеплощадь поверхности насыщаемой детали.Уменьшение веса особенно ощутимо при насыщении тонкостенных деталей, когда притой же абсолютной толщине диффузионногослоя возрастает его относительная толщина,а следовательно, увеличивается эффект уменьшения веса.При диффузионном насыщении алюминиялитием или цинком образуется двойной сплавс переменной концентрацией легирующих компонентов. Анализ закономерности изменениямодуля упругости сплавов алюминий - литийпри увеличении содержания лития обнаруживает монотонное повышение модуля от 7200(чистый алюминий) до 8800 кГ/мм (сплав с50 ат. % .1). В то же время при введении валюминий цинка модуль вначале снижаетсядо 6500 кГ/мм-, а затем растет до 7800 кГ/мм(сплав с 50 ат. % Лп).Г 1 оскольку сплавы алюминия с литием имеют больший модуль, чем сплавы алюминия сцинком, то и диффузионное насыщение алюминия литием приводит к более интенсивномуповышению модуля упругости диффузионногослоя. Так, при концентрации легирующих элементов, равной 10 ат. %, относительная разница модулей составляет 16%, а при концентрации 50 ат, % - 12%.Изделия, упрочненные литием, могут найтиприменение, в первую очередь в авиационнойСоставитель Способ упрочнения алюминия и его сплавов, включающий насыщение поверхности металлом, отличаюш,ийся тем, что, с целью повышения твердости, модуля упругости и уменьшения веса, насыщение производят литием при 350 - 655 С с последующей закалкой и старением.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка2197230 С 21 Г 1 1/78, 1975, покоторой принято решение о выдаче авторского свидетельства.Р. КлыковаИ. Михайлова Корректор В. Дод редактор Д. Павлова Тсхред Заказ 196/16 Изд.310 Тираж 788 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 Результаты измерения показывают увеличение твердости поверхностного слоя в 1,5 - 3 раза по сравнению с сердцевиной (см. табл. 1). Толщина упрочненного слоя алюминия и сплава АМг 2 составляет 0,5 и 0,4 мм соответственно. Трещин не обнаружено.Определяют также изменения веса образцов после насыщения алюминиевых листовых образцов толщиной 1 мм. Насыщение цинком проводят в смеси порошков при следую 4щем соотношении компонентов, %: А 1 45, Еп 25, ХН 4 С 5, А 10 з 25 при 270 С в течение 50 ч. Толщина диффузионного слоя составляет 0,3 мм. Насыщение литием проводят в порошке соединения алюминий - литий при 550 в течение 50 ч. Толщина слоя составляет -0 4 мм. Изменение веса образцов алюминия при10 диффузионном насыщении показано в табл.2. Формула изобретения