Критериальные условия при синтезе материалов с заданными свойствами

- критерий распределения легирующего элемента в твердом сплаве

Ω= α₁/α₂

- критерий жидкотекучести

λ_жт=ab/bd

- склонность к растрескиванию

_р=ob/oa

- склонность к порообразованию

δ_п=ab/bc

- критерий эффективности термообработки

γ_то=cd/c¹d¹

2. Взаимодействие с другими элементами, сплавы алюминия

 промежуточное значение (1,5) электроотрицательности у алюминия ( у натрия 0,9, у хлора 3,0)

 не образует непрерывных рядов твердых растворов ни с одним элементом (фактор соотношения размеров атомов не главный), ограниченная растворимость в Al с образованием интерметаллидов

Система	Предел растворимости,%		Тэвт , Тперит, оС	Интерметал-лидные фазы
	20оС	Тэвт , Тперит
Al-Cu	0,05	5,7	548	CuAl2
Al-Mg	1,4	17,4	449	Mg2Al3
Al-Si	0,01	1,65	577	Эвтектики из почти чистых металлов
Al-Fe	Следы	0,05	655	FeAl3
Al-Ni	Следы	0,05	640	NiAl3
Al-Mn	Следы	1,4	658	MnAl3

 классификация легирующих элементов

• основные

Обеспечивают прочность, должны удовлетворять условиям: α₁ ≥ 1%, ω ≥ 0,05

Zn, Ag, Mg, Li, Ga, Ge, Cu, Si (наиболее дешевые – Mg, Zn, Cu, Si)

Сложные системы – Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Mg-Cu

• вспомогательные

Должны удовлетворять условиям: 0,01< α₁ < 1%, ω ≥ 0,05

Для этой роли подходят 27 элементов, из них наиболее доступны: Mn, Ca (для упрочнения),

Be (сопротивление окислению),

In, Cd (повышение надёжности),

Sc (стабильность мех. свойств),

• модификаторы

Ti, Zr (карбидообразователи), Cr, Mo, B, Ba, Na

• вредные примеси, α₁ ≥ 0,001%, ω < 0,05

Co, As, O₂, H₂, N₂

 классификация сплавов:

Деформируемые

- небольшое количество легирующих добавок и интерметаллидов,

- большая роль твёрдорастворного упрочнения,

- снятие упрочнения при нагреве выше температуры фазового превращения,

- естественное старение (Т_крис) даже при 20^оС и выше с образованием сегрегаций меди (зон Гинье-Престона)

– обладают пониженным сопротивлением деформированию и высокой пластичностью, обрабатываются давлением,

- термообрабатываются благодаря переменной растворимости элементов и интерметаллидов (закалка + старение, _в до 470 МПа),

- разупрочнение из-за заметной диффузии при низких температурах, особенно интенсивно выше 200^оС (недостаточная жаропрочность),

- низкая коррозионная стойкость в воде и паре выше 200^оС, рабочие температуры до 200 ^оС

Примеры: дюралюмины Al-Cu(3-5 %),

дюралюмины c Mg(0,5-2 %) – Д1, Д16

дюралюмины с Si – увеличение прочности

алюминиево-магниевые сплавы –АМг-5,АМг-7

Литые

- на основе алюминия и кремния эвтектического состава с С_Si 11-13 % (силумины), изначально низкую прочность увеличивают до 200 МПа при 5-10% путём добавления 0,1% натрия (модификатора),

- используют в реакторостроении для деталей арматуры благодаря хорошим ядерным характеристикам,

- легирование никелем и железом несколько увеличивает прочность вследствие появления интерметаллидов и коррозионную стойкость при Т100^оС и обеспечивают ковкость (марки АК)