Введение к работе
Актуальность тещ. Повышение надежности машиностроительной продукции всегда являлось одним из приоритетных направленні! развития отрасли. В условиях развивающейся рыночной экономики и естественной конкуренции это направление приобретает особую актуальность. Основными критериями инженерной надежности материала деталей машин и изделий точного машиностроения являются па -раметры прочности и размерной стабильности как при их оксплуа -тации, так и при длительном хранении.
В настоящее время широкое применение в различных отраслых промышленности находят высокопрочные деформируемые алюминиевые сплавы В95, В96, В93, В96Ц-І, упрочняемые термообработкой. Их используют в транспортном машиностроении, строительство, само -летостроении, космической и новой технике. Процессы упрочнения этих материалов изучены достаточно полно в работах И.Н. і-ридлян-дера, Н.Н.Буйнова, Н.И.Колобнева, Дж.Е.Хэтча, Л.Ф.Ыондольфо и других ученых как у нас в стране, так и за рубежом. Разработанные ре;ш<ш упрочняющей термообработки направлены, в основном, на обеспечение требований по прочности и коррозионной стойкости материала Изделий. Практически отсутствуют данные о размерной стабильности высокопрочных элементов конструкций, что затрудняет прогнозирование ресурса работы ответственных деталей машин и изделий.
Кроме естественной температурной дилатации в процессе термообработки, эксплуатации или длительного хранения изделий из алюминиевых сплавов имеют место изменения размеров структурного характера. Они отражают 'чгаллургическую природу формирования свойств материала и происходят при возникновении и релаксации напряжений, растворении или выделении многокомпонентных фаз разной степени-стабильности. До настоящего временя нет достаточно ясного, комплексного анализа фактора размерной нестабильности высокопрочных алюминиевых сплавов', обусловленного одновременно как релаксацией остаточных напряжений (ОН), так и фазовой и структурной нестабильностью. Отсутствуют сведения'о научно-обоснованных рёяшмах- упрочнянцей термообработки, удовлетпоряяппх одновременно требованиям по обеспечению необходимого уровня прочности и размерной стабильности. Поотему установление обдгх
4 закономерностей влияния температурно-временннх параметров двухступенчатого старения на струнтурообразование и объемные измэ -нения в высокопрочных алюминиевых сплавах и разработка на этой основе рекомендаций по выбору режимов их обработки является актуальной задачей физического металловедения.
Диссертационная работа выполнялась в Тульском государст -венном техническом университете в рачках программы ГКНТ и Пре -зидиума АН РФ (эадаиие 03.08) и тематики ТулГТУ, координируемой Госкомитетом РФ по высшему образованию.
Цель работы. Обеспечение размерной стабильности и высоко -прочного состояния алюминиевых сплавов на основе установления механизмов их релаксационной и структурной метаотабильности и температурно-временных параметров двухступенчатого старения.
Цаучная цовизна,:
- получены эмпирические модели, адекватно описывающие из -
меаение характеристик механических свойств (XMG) (<5 ,6дг, S,^)
сплава Б96Ц-І при. двухступенчат ом с тарешш;. модели обладают до
статочной для выбора режимов и управления технологическим про -
цессом двухступенчатого старения прогнозирующей способностью;
- установлены основные закономерности объемных изменений сплавов БЭ5, В96Ц-І в процессе старения;
определены температурнс-временные интервалы преобладаю -щего гомогенного и гетерогенного зарождения стабильных и мета -стабильных фаз при'распаде пересыщенных твердых растворов сплавов В95, Ю6Ц-І;
предложена и обоснована методология определения гемпера-турно-временных параметров двухступенчатого старения, при .за ~ данном уровне характеристик прочности алюминиевых сплавов, обеспечивающего минимальное изменение размеров при длительном.хра-. нении или эксплуатации изделий, изготовленных из этих сплавов.
Практическая значимость и ро'ализашш результатов работы. Установлены причины размерной' нестабильности деталей из высоко- . прочных алюминиевых сплавов после упрочняющей термообработки; изучены кинетика и механизм процесса старения сплавов В95,. В96Ц-І и закономерности, влияния старения на объемные изменения, разработаны цаучно-обосновашше реядащ двухступенчатого'старе-ніш сплава ГО6Ц-І, удовлетворяющие требованиям прочности и'раз-5=рі-:оі; стабильности.. Результати исследований использованы в Кон-
структорском бюро приборостроения г.Тулы с целью оптимизации параметров термообработки,.обеспечивающей минимальное коробло -нив деталей и изделий специального машиностроения, изготавливаемых на предприятии. Комплекс разработанных мероприятии по снижению коробления вошел в технологическую документацию изделий 9MI3I и 9MI33 (Акт от 20.12.92 об использовании результатов диссертационной работы Гончарова С.С. в Конструкторском бюро при -боростроения).
Основные положения, выносимые на защиту:
методика дифференциального дилатометрического анализа, использующая принцип измерений на одном образце, вместо тради -ционной применяемых образца и эталона;
математические модели прогнозирования механических свойстч (6^,(. 5 , V ) сплава В96Ц-І в зависимости от темпоратурно-временных параметров двухступенчатого старения;
обоснование применимости, разработанных моделей, для деталей, подвергаемых малым (3-5 %) степеням пластической деформа -ции (в случае правки) в закаленном состоянии;
вклад термических временных и остаточных напряжений в формоизменении деталей, изготовленных, из высокопрочных алюмини-евых сплавов;
кинетические зависимости объемных изменений при старении сплавов В95, В96Ц-І, Діб;
рекомендации по выбору режимов двухступенчатого старения высокопрочных алюминиевых сплавов, обеспечиващих при необходимом уровне характеристик прочности наиболее стабильное струк -турное состояние.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсувдены на УШ Всесоюзном совещании по взаимодействию между дислокациями и атомами примесей и свойствам сплавов (г.Тула, 1991 г.), ХШ Международной конференции "Физика прочности и пластичности металлов и сплавов" (Самара, 1992 г.), ХХУП-ХХХ научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГТУ (г.Гула, І99І-І994 гг.).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 4 публикациях. . . .
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа вы -полнена на 189 страницах и включает введение, аналитический об-
