Отечественные сплавы несколько отличаются от соответствующих зарубежных аналогов по содержанию основных легирующих элементов и дополнительным комплексным микролегированием. Кстати, за рубежом нет аналога отечественному сплаву 1420. Это объясняется значительными трудностями при плавке и литье сплавов системы Al-Mg-Li. Поэтому зарубежные фирмы сосредоточили свои усилия на разработке и освоении более технологичных, но менее плотных, чем 1420, сплавов систем Al-Cu-Li и Al-Cu-Li-Mg.

В процессе освоения промышленного производства полуфабрикатов из сплава 1420 у нас были решены сложные технологические проблемы, характерные и для других алюминий-литиевых сплавов, обусловленные:

присутствием химически активных элементов – лития и магния;

высокой степенью легирования, достигающей 14% (атомное содержание);

сильной локализацией деформации в полосах скольжения и интенсивным упрочнением с резким уменьшением пластичности при холодной пластической деформации;

отсутствием режимов смягчающего отжига, обеспечивающего разупрочнение и повышение пластичности до уровня, необходимого для осуществления значительной холодной деформации;

пониженной пластичностью и вязкостью разрушения в высотном направлении массивных полуфабрикатов.

Большое внимание было уделено таким вопросам:

уменьшение газосодержания в сплаве;

повышение чистоты по таким примесям, как Na, K, Fe, Si;

отработка технологии получения полуфабрикатов с регламентированной микроструктурой, включая листы с ультрамелкозернистой структурой для сверхпластичной формовки;

отработка технологии сварки плавлением, обеспечивающей высокие ресурсные характеристики.

Из алюмимний-литиевых сплавов изготавливают практически все виды полуфабрикатов – прессованные, штамповки, плиты, листы.

Теперь рассмотрим влияние различных факторов на свойства промышленных сплавов Al-Li.

Работоспособность алюминий-литиевых сплавов определяется главным образом такими ресурсными характеристиками, как скорость роста трещины усталости, коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины (Кс, К1с), малоцикловая усталостная долговечность, сопротивление коррозионному растрескиванию, расслаивающая и межкристаллитная коррозия.

На уровень указанных свойств большое влияние оказывает ряд факторов. К наиболее важным факторам относятся:

· характер зеренной структуры: степень рекристаллизации, анизотропии формы зерна, наличие и плотность выделений на границах зерен и субзерен, наличие приграничных зон, свободных от выделений;

· холодная деформация растяжения между закалкой и старением полуфабрикатов;

· режим искусственного старения.

Влияние зеренной структуры на свойства сплавов. Полуфабрикаты с преимущественно рекристаллизованной структурой обладают более высокими характеристиками вязкости разрушения и трещиностойкости при несколько пониженных прочностных свойствах по сравнению с нерекристаллизованной структурой.

Наилучшие результаты обычно получают на полуфабрикатах с мелким, близким к равновесной форме, зерном. Однако повышение вязкости разрушения не всегда связано с наименьшим размером зерна. Положительный эффект наблюдается также на полуфабрикатах, в которых в процессе перестраивания выделяются частицы вторичных фаз – Т2, S. Полуфабрикаты с рекристаллизованной структурой характеризуются повышенным сопротивлением расслаивающей коррозии.

Если в листах алюминий-литиевых сплавов зерна имеют размеры <15 мкм, то они обладают эффектом сверхпластичности и используются для изготовления деталей сложного рельефа. Хорошие показатели сверхпластичности получают на листах из сплава 2090 и 1450 с нерекристаллизованной структурой. В процессе сверхпластической формовки этих листов протекает динамическая рекристаллизация и обеспечивается высокая пластичность.

Влияние холодной деформации между закалкой и старением. Значительный эффект в повышении прочностных свойств, характеристик вязкости разрушения и трещиностойкости, сопротивления коррозии наблюдается на сплавах систем Al-Cu-Li и Al-Li-Mg-Cu при использовании регламентированной холодной деформации растяжением закаленных полуфабрикатов перед искусственным старением. В результате такой обработки увеличиваются плотность и дисперсность гетерогенно зарождающихся выделений упрочняющих фаз, уменьшаются ширина приграничных зон, свободных от выделений, размер и количество частиц стабильных фаз на границах.

Режимы термомеханической обработки, включающие строго регламентированную деформацию растяжением на 3-6 % перед искусственным старением, являются основными при производстве листов, плит, прессованных полуфабрикатов из алюминий-литиевых сплавов. Листы, плиты и профили из сплава 2090 в состоянии Т8Е41 подвергаются деформации на 6 % перед старением, а полуфабрикаты из сплавов 8090, 2091, 8091 – на 3 %. Вследствие такой обработки повышается сопротивление коррозионному растрескиванию и расслаивающей коррозии.

Влияние режимов старения. Алюминий-литиевые сплавы могут быть состарены до трех состояний: недостаренное (мягкий режим), до максимальной прочности («пик» старения) и перестаренное. Для того, чтобы обеспечить нужное сочетание прочности, пластичности, вязкости и коррозионной стойкости, разрабатывались оптимальные режимы старения. Установлено, что для большинства сплавов высокая пластичность и вязкость разрушения в сочетании со средним уровнем прочностных свойств достигаются после низкотемпературного старения в мягком режиме – недостаренное состояние. Однако лучшая коррозионная стойкость обеспечивается в результате перестаривания или старения на максимальную прочность. Наилучший комплекс свойств (механические свойства при растяжении – вязкость разрушения) получен при сочетании высокой деформации (2-8%) после закалки с низкотемпературным старением.

И, наконец, рассмотрим свойства промышленных полуфабрикатов из сплавов Al-Li. Из промышленных сплавов изготавливают различные полуфабрикаты – листы, плиты, штамповки и разнообразной формы прессованные изделия, которые могут применяться в зависимости от требуемого комплекса и уровня свойств в нескольких состояниях.

В системе обозначений состояний термически упрочняемых сплавов, принятой за рубежом, указываются различные виды термической обработки и используемые сочетания и последовательности холодной деформации и старения. Некоторые из них приведены ниже (буква Т обозначает термическую обработку для получения стабильных состояний):

Т1 – охлаждение от температур горячей деформации с последующим естественным старением для получения более стабильного состояния.

Т2 - охлаждение от температур горячей деформации, нагартовка и последующее естественное старение для получения более стабильного состояния.

Т3 – закалка, холодная деформация и последующее естественное старение. После закалки полуфабрикаты подвергают холодной деформации для повышения прочности, при этом влияние холодной деформации при прогладке или растяжке оговариваются в технической документации.