Сплавы системы алюминий — медь — магний

Алюминиевые сплавы системы А1 — Си — Mg положили начало применению алюминиевых сплавов в силовых конструкциях. В настоящее время их широко используют в различных отраслях техники при комнатной и повышенной температурах [106]. Номенклатура промышленных сплавов этой системы обширна: Д1, Д16, В-65, Д19, ВД17 и ВАД1. Эта система легирования является основой для создания теплопрочных и жаропрочных свариваемых сплавов, как в нашей стране, так и за рубежом. Теория жаропрочности алюминиевых сплавов, связи их структуры и свойств была разработана в работах академика А. А. Бочвара и др. [6, 109]. В них подчеркивается, что повышенная жаропрочность алюминиевых сплавов может быть достигнута в результате гетерогенизации, наличия сложных по составу и строению, медленно коагулирующих и имеющих высокоразвитую поверхность раздела с матрицей сплава, особенно при повышенных температурах. В качестве примера композиций для сплава повышенной жаропрочности А. А. Бочвар впервые указал на систему А1 — Си — Mg, содержащую фазу S (Al₂CuMg). Однако долгое время считалось, что сплавы этой системы не могут быть использованы в качестве свариваемых, что основывалось на отрицательных результатах при сварке плавлением таких сплавов этой системы как Д1, Д16, В65 и др. В то же время литературные данные [6, 106, 109] позволяли считать целесообразным поиск свариваемых композиций свариваемых сплавов на базе этой системы.

В результате многолетних исследований, проведенных в МАТИ О. С. Бочвар, В. А. Ливановым и др., был разработан первый свариваемый жаропрочный сплав этой системы — М40 [106, 109].

В дальнейшем в результате фундаментальных работ Е. Ф. Чиркова под руководством академика Е. Н. Фридляндера была показана возможность разработки новой гаммы свариваемых высокопрочных термоупрочняемых жаропрочных сплавов этой системы [106, 109].

Сплавы системы алюминий — цинк — магний

Сплавы системы А1 — Zn — Mg обладают способностью закаливаться на воздухе, благодаря чему свойства сварных соединений после старения близки к свойствам основного материала.

Сплавы и их сварные соединения обладают хорошей общей коррозионной стойкостью, но при определенных неблагоприятных условиях возможно разрушение в результате развития коррозии под напряжением.

Склонность к коррозионному растрескиванию проявляется в разной степени в зависимости от содержания цинка и магния в сплаве и присадочной проволоке, количества легирующих добавок, а также от структурного состояния.

Так, в широко известном сплаве АЦМ (4,5% Zn, 2% Mg) в зоне сплавления обычно возникают локальные пики концентрации легирующих элементов и примесей. Разрушение при коррозионном растрескивании происходит, как правило, по зоне сплавления и носит четко выраженный межкристаллический характер. Все попытки изготовить сварные конструкции из сплава АМЦ закончились неудачно из-за разрушения вдоль линии сплавления через 3—10 дней после сварки.

В дальнейшем в промышленности нашли применение сплавы, относительно низколегированные, достаточно коррозионностойкие, с суммарным содержанием цинка и магния не более 6,5% — сплав 1915, и сплавы с содержанием цинка и магния 6,5—7,5% — сплав В92ц.

Сплавы системы алюминий — магний — литий

На основе этой системы разработан новый термически упрочняемый сплав 1420. Благодаря высокому содержанию магния и лития (суммарное легирование 14 ат. %) сплав обладает пониженной плотностью и повышенным модулем упругости. При практически одинаковых прочностных свойствах плотность сплава на 11%, а модуль упругости на 4% выше, чем у сплавов типа Д16, Д19 [106, 122, 125].

Благодаря пониженной плотности и повышенному модулю упругости применение сплава 1420 вместо стандартных алюминиевых сплавов обеспечивает снижение массы конструкции на 10—12%. Сплав 1420 обладает высокими коррозионными свойствами, близкими к свойствам сплава АМгб в отожженном состоянии.

Первоначально в 1968—1970 гг. сплав был разработан как несвариваемый, однако проведенные работы [11, 16, 61, 63, 78, 84] позволили разработать технологические приемы, обеспечивающие получение качественных сварных соединений.

Сплавы системы алюминий — магний — бериллий

Сплавы системы А1 — Be благодаря присутствию в них значительных количеств бериллия отличаются высоким модулем упругости и пониженной плотностью. В то же время по сравнению с бериллием эти сплавы более пластичны и менее чувствительны к концентраторам напряжений.

В нашей стране промышленное применение нашли сплавы системы А1 — Be — Mg, в то время как за рубежом наибольшее распространение получил двойной сплав системы А1 — Be под названием «локеллой» [48, 103, 106].

Практический интерес представляют сплавы АБМ, содержащие 20—70% Be. Содержание магния в этих сплавах зависит от количества бериллия: чем больше бериллия, тем меньше магния. По отношению к алюминиевой составляющей содержание магния колеблется в пределах 6—9% [105].