Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №1 2017

112 / 142

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. ПОПОВА1, доктор техн. наук, профессор
М.А. МАЛЮХ1 , соискатель
Н.Б. ЛАВРОВА2, ст. преподаватель
(1СибГИУ, г. Новокузнецк,
2СФУ, г. Красноярск)
Малюх М.А. – 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42,
Сибирский государственный индустриальный университет,
e-mail:
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 (α0-100 =
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