Шаломеев В.А., Топчиева К.А.

(ЗНТУ, м Запорожье)

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЖАРОПРОЧНОСТЬ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ СО СКАНДИЕМ

В современном машиностроении широко применяются легкие цветные сплавы, в частности, магниевые сплавы. Основным преимуществом магниевых сплавов являются высокие механические свойства при малом удельном весе, а также высокая удельная прочность.

Наиболее распространенным авиационным магниевым сплавом является сплав МЛ5, содержащий дешевые легирующие элементы - алюминий, цинк, марганец и другие примеси. Детали из этого сплава широко применяются в ракетной и авиационной промышленности через малый удельный вес и повышенную стойкость.

С целью улучшения отливок из сплава МЛ5 изучали влияние скандия на структурообразование, механические свойства и жаропрочность металла. Исследовали влияние скандия в количествах 0,2%, 0,5% и 1,0%.

Микроструктура сплава МЛ5, представляет собой δ-твердый раствор с наличием эвтектики типа δ + γ, что располагается по границам зерен, интерметаллида γ и марганцовистого фазы. После проведения термической обработки (гомогенизация при температуре 415 ^оС (выдержка 24 часа), охлаждение на воздухе  и последующим старением при температуре 215^оС (выдержка 10 часов), охлаждение на воздухе в структуре исследуемых сплавов наблюдается выделение евтектоида δ + γ, имеющий вид пластин и белых пограничных выделений в форме вырожденной эвтектики.Интерметаллидных фаза выделяется в виде частиц глобулярной формы.

С повышением концентрации модификатора в сплаве наблюдается увеличение количества и размеров интерметаллидных фазы и уменьшения эвтектики, а при введении 1,0% Sc эвтектические выделения полностью отсутствуют. При введении скандия размер эвтектики, величина микрозерна и расстояние между осями дендритов второго порядка уменьшается. Повышение количества модификатора, до 1,0% Sc приводит к уменьшению величины зерна и расстояния между дендритными осями. Кроме того, введение 1,0% модификатора (Sc) приводит к образованию микрорыхлот и загрязнению сплава пленками.

Микротвердостьδ-твердого раствора стандартного сплава (до термообработки) составляет 765,7 МПа. Эвтектика примерно в 2,5 раза тверже матрицы. После проведения термообработки наблюдается увеличение микротвердости матрицы и снижение значений твердости эвтектоида типа δ + γ, повышение однородности термообработанного сплава и укрепления твердого раствора мелкими частицами интерметаллидных γ- фазы.

Микротвердость приграничных выделений составляет 2011,7...2825,8МПа. Значение микротвердости глобулярных включений интерметаллидных γ - фазы составляет ~ 4256,2 МПа. Введение скандия от 0,2% до 1,0% способствует повышению микротвердости структурных составляющих как в литом, так и в термообработанном состоянии.

Модифицирования магниевого сплава скандием способствует повышению прочности металла на 20 ... 25%, а жаропрочности (температура испытания 150^оС, нагрузка 80 МПа) практически в 2 раза. Причем, наиболее высокие показатели достигают при содержании скандия в сплаве до 0,5%.

Таким образом, скандий тормозит эвтектические преобразования, в результате чего с увеличением его концентрации в сплаве количество эвтектики типа δ + γ уменьшается. Термическая обработка способствует повышению однородности сплава и приводит к выравниванию свойств по сечению металла. Модифицирования сплава МЛ5 скандием до 0,5% способствует повышению механических и жаропрочных свойств в результате дополнительного упрочнения как твердого раствора, так и структурных составляющих.