Магниевые сплавы. Справочник ч. 1
Альтман М. Б., Антипова А. П., Блохина В. А. и др.
Металлургия, 1978 г.
СВЕРХЛЕГКИЕ СПЛАВЫ
Магний-литиевые сплавы являются самым легким конструкционным металлическим материалом. Плотность их (у=1,30— 1,65 г/см3) на 10—30% меньше плотности стандартных магниевых сплавов. Сплавы Mg—Liобладают и другими преимуществами по сравнению со стандартными магниевыми сплавами [12—16]:
1) повышенной пластичностью и деформируемостью;
2) высоким удельным модулем упругости;
3) повышенным пределом текучести при сжатии (в 1,5—2,5 раза);
4) незначительной анизотропией механических свойств;
5) достаточно высокими механическими свойствами (в том числе пластичность, ударная вязкость) при криогенных температурах;
6) меньшей чувствительностью к надрезу и высокой ударной вязкостью;
7) высокой удельной теплоемкостью, составляющей 75—80% от теплоемкости бериллиевых сплавов;
8) возможностью изготовления сварных конструкций;
9) высоким сопротивлением изгибу и др.
Новые композиции сверхлегких сплавов (МА21, МА18, ИМВ1) по прочностным свойствам при кратковременных испытаниях не уступают наиболее распространенным деформируемым магниевым сплавам МА8 и МА2-1.
В зависимости от содержания лития в магнии двойные и многокомпонентные Mg—Liсплавы характеризуются различной кристаллической структурой, что в первую очередь сказывается на их физико-механических (рис. 115) и технологических свойствах.
Эти сплавы можно разделить на три группы:
I. Сплавы (до 5,7% Li) на основе α-твердого раствора лития в магнии с гексагональной плотноупакованной (г. п. у.) структурой. Механические свойства этих сплавов при условии, что плотность их на 5—10% меньше плотности обычных магниевых сплавов, находятся на уровне свойств стандартных деформируемых магниевых сплавов средней прочности.
II. Сплавы, содержащие от 5,7 до 10,3% Li. Основой этой группы Mg—Liсплавов является двухфазная (α + β) структура. При увеличении содержания лития в этих сплавах наблюдается тенденция к значительному росту пластичности при уменьшении прочности.
III. Наиболее перспективные сплавы, основой которых является β-твердый раствор магния в литии с объемноцентрированной кубической решеткой, содержат более 10,3% Li. Это самые легкие конструкционные металлические материалы с высокой пластичностью — легки как пластмасса и прочны как металлический сплав.
Указанные выше сплавы Mg—Liобладают достаточно стабильными механическими свойствами и по своим физико-механическим, коррозионным и технологическим характеристикам, как показали результаты сравнительного опробования, превосходят известные аналогичные американские сплавы LA141A, LA91A[21] и LAZ933A[20].
В табл. 51 для сравнения приведены средние значения удельной прочности и жесткости Mg—Liсплавов, магниевого и алюминиевого сплавов и некоторых пластмасс. Большинство Mg-—Liсплавов по удельной прочности превосходит не только пластмассы, но и стандартный магниевый сплав МА2-1 средней прочности и приближается к алюминиевому сплаву Д16. Удельная жесткость (Е/у) Mg—Liсплавов значительно выше, чем пластмасс, и на 20—30% больше, чем стандартных магниевых и алюминиевых сплавов.
Сплав МА21 обладает оптимальным сочетанием физико-механических свойств, удовлетворительной коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Он предназначен для средненагруженных конструкций, работающих при температурах до 100° С.
Сплав МА18 является сверхлегким конструкционным металлическим материалом, обладающим высокой пластичностью и превосходной технологичностью при обработке давлением в сочетании с достаточной прочностью, удовлетворительной коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Его рекомендуется применять для малонагруженных конструкций, работающих при нормальных и криогенных температурах.
Сплавы МА21 и МА18 рекомендуется применять также в изделиях, где требуется высокая удельная жесткость и повышенное сопротивление сжимающим нагрузкам. Из них можно изготовлять практически все виды полуфабрикатов.
Механические свойства сплавов МА21 и МА18 в сравнении со свойствами стандартных магниевых сплавов приведены в табл. 52.
Исследование механических свойств деформированных полуфабрикатов (поковки, плиты, листы, прессованные изделия и т. п.) из сплавов МА21 и МА18 показало, что наиболее высокими прочностными характеристиками обладают листы. \
Стабилизирующий отжиг (175° С, б ч или 150° С, 16 ч) заметно сказывается только на механических свойствах листов обоих сплавов, прочность которых понижается на 10—20%, а пластичность увеличивается в 1,1 —1,3 раза. Влияние стабилизирующего от- 4 жига на прочностные характеристики поковок, штамповок, плит и прессованных изделий менее существенно.
Исследование зависимости механических свойств Mg—Liсплавов от температуры испытания показало, что они интенсивно разупрочняются с повышением температуры (рис. 116).