Экспериментальное исследование характеристик ползучести алюминиевого сплава АД31

Ползучесть оказывает существенное влияние на работоспособность машиностроительных конструкций в условиях высоких термосиловых нагрузок, так как может привести к нарушению условий нормальной эксплуатации вследствие развития деформаций, превышающих допустимые значения. В связи с этим требуются достоверные данные о характеристиках конкретных материалов, полученные на основе экспериментальных кривых ползучести. Приведены результаты экспериментального определения накопленной деформации ползучести и времени разрушения сплава АД31 при температуре 230 °С и напряжении 66,2…81,5 МПа. Исследования выполнены на испытательной машине АИМА-5-2. Стандартные образцы диаметром 5 мм и рабочей длиной 50 мм вырезали из заготовки в продольном и поперечном направлениях. При наименьшем напряжении 66,2 МПа накопленная деформация образцов не превышала 0,2 %, и на базе испытаний 60 ч их разрушение не наблюдалось. Для более высоких уровней напряжения образцы после 12…20 ч переходили в стадию ускоренной ползучести с последующим разрушением. Расхождение значений деформаций для экспериментальных образцов продольной и поперечной ориентации оказалось незначительным, что позволяет считать сплав АД31 исследованной партии почти изотропным по характеристикам ползучести.
EDN: MABDDR, https://elibrary/mabddr

Литература

[1] Белинин Д.С., Щицын Ю.Д., Неулыбин С.Д. и др. Перспективы применения высокопроизводительной плазменной металлизации для аддитивного формирования изделий из алюминиевых сплавов. Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение, 2024, т. 26, № 4, с. 49–56.

[2] Осокин Е.П., Барахтина Н.Н., Павлова В.И. и др. Алюминиевые материалы в судостроении и эффективность их использования в промышленности. Технология легких сплавов, 2022, № 3, с. 69–84, doi: https://doi.org/10.24412/0321-4664-2022-3-69-84

[3] Арышенский Е.В., Арышенский В.Ю., Дриц А.М. и др. Влияние режимов термической обработки на механические свойства алюминиевых сплавов 1570, 1580 и 1590. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2022, т. 21, № 4, с. 76–87.

[4] Дриц А.М., Овчинников В.В. Свариваемый алюминиевый сплав 1565Ч. Машиностроение и инженерное образование, 2014, № 4, с. 6–12.

[5] Антипов В.В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационно-космической техники. Авиационные материалы и технологии, 2017, № S, с. 186–194, doi: https://doi.org/10.18577/2071-9140-2017-0-S-186-194

[6] Чернышов Е.А., Романов А.Д., Романов И.Д. и др. Оценка возможности замены чугуна СЧ24 детали «диск тормозной» автомобиля на дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе алюминия, полученный внутренним окислением. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2021, № 1, с. 43–50, doi: https://doi.org/10.31857/S0235711921010089

[7] Люхтер А.Б., Шлегель А.Н. Оптимизация технологических режимов лазерной сварки внахлест листов из алюминиевого сплава АМГ2М со сталью Ст3. Цветные металлы, 2017, № 5, с. 89–94, doi: https://doi.org/10.17580/tsm.2017.05.14

[8] Stojanovic B., Bukvic М., Epler I. Application of aluminum and aluminum alloys in engineering. Appl. Eng. Lett., 2018, vol. 3, no. 2, pp. 52–62, doi: https://doi.org/10.18485/aeletters.2018.3.2.2

[9] Jeong C. High temperature mechanical properties of Al–Si–Mg–(Cu) alloys for automotive cylinder heads. Mater. Trans., 2013, vol. 54, no. 4, pp. 588–594, doi: https://doi.org/10.2320/matertrans.M2012285

[10] Захаров А.С., Багайсков Ю.С. Исследование технологических методов повышения прочности поверхности цилиндров блоков ДВС из алюминиевых сплавов. Известия ВолгГТУ, 2024, № 8, с. 18–20, doi: https://doi.org/10.35211/1990-5297-2024-8-291-18-20

[11] Цветков С.Е., Степанов В.В., Колесников В.Н. Применение конструкционных сплавов системы Al-Mg-Sc для изготовления теплообменной аппаратуры повышенной прочности. Решетневские чтения, 2015, т. 1, с. 491–493.

[12] Shivsharan B.A., Magade P.B., Chavan S. et al. Experimental design, development and testing of novel aluminum mini wind turbine. Mater. Today Proc., 2021, vol. 43-2, pp. 1304–1312, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.106

[13] Малинин Н.Н. Расчеты на ползучесть элементов машиностроительных конструкций. Москва, Машиностроение, 1981. 221 с.

[14] Friha М., Пшонкин Д.Е., Скворцов П.А. и др. Влияние внешних воздействий на ползучесть алюминиевых сплавов с микроскопическими включениями при комнатных температурах. Физика твердого тела, 2023, т. 65, № 4, с. 525–530, doi: https://doi.org/10.21883/FTT.2023.04.55286.549

[15] Банщикова И.А., Горев Б.В., Цвелодуб И.Ю. О ползучести пластин из алюминиевых сплавов при изгибе. Прикладная механика и техническая физика, 2007, т. 48, № 5, с. 156–159.

[16] Серебрякова А.А., Загуляев Д.В., Шляров В.В. Процесс стационарной ползучести алюминия А85, титана ВТ1-0, свинца С2. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 2021, № 3, с. 27–30.

[17] Шибков А.А., Денисов А.А., Гасанов М.Ф. и др. Электрохимическая эмиссия в ходе прерывистой ползучести алюминий-магниевого сплава. Кристаллография, 2019, т. 64, № 5, с. 720–725, doi: https://doi.org/10.1134/S0023476119050187

[18] Шляпникова Т.А., Оглодков М.С., Блинова Н.Е. и др. Скорость ползучести штамповок из высокопрочного алюминиевого сплава 1960 (В96ц). Металловедение и термическая обработка металлов, 2023, № 4, с. 46–50, doi: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.4.46-50

[19] Li S., Yang Y., Zhan L. et al. Heating rate effects on creep aging behavior of 7B50 aluminum alloy and deep learning enhanced constitutive modeling. Mater. Sci. Eng. A, 2025, vol. 948, art. 149321, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.149321

[20] Li Y., Gan W., Huang X. et al. A quantitative study of machining induced residual stress and its effect on subsequent creep age forming of aluminium alloy panels. J. Mater. Process. Technol., 2023, vol. 321, art. 118147, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.118147

[21] Yasniy O., Pasternak I., Didych I. et al. Methods of jump-like creep modeling of AMg6 aluminum alloy. Procedia Structural Integrity, 2023, vol. 48, pp. 149–154, doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2023.07.141

[22] Liu Y., Ma P., Chen L. et al. Enhancing the creep ageing response of largely pre-deformed 2195 aluminum lithium alloy by electric pulse. Mater. Sci. Eng. A, 2025, vol. 948, art. 149322, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.149322

[23] Зариковская Н.В., Миргородский С.К., Орлова Д.В. и др. Особенности локализации пластической деформации при ползучести поликристаллического алюминия. Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 2013, т. 10, № 4, с. 493–496.

[24] Алвин А.Х., Ксиби Х., Дрисс З. и др. Механические свойства и усталостные характеристики сплава AA2024-T361 при повышенных температурах. Металловедение и термическая обработка металлов, 2025, № 4, с. 16–21, doi: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.4.16-21

[25] Арзамасов Б.Н., ред. Конструкционные материалы. Москва, Машиностроение, 1990. 688 с.

[26] Pan L., Mirza F.A., Liu K. et al. Effect of Fe-rich particles and solutes on the creep behaviour of 8xxx alloys. Mater. Sci. Technol., 2017, vol. 33, no. 9, pp. 1130–1137, doi: https://doi.org/10.1080/02670836.2016.1258156

[27] Kassner M.E., Smith K. Low temperature creep plasticity. J. Mater. Res. Technol., 2014, vol. 3, no. 3, pp. 280–288, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.06.009

[28] Kim H. Low-temperature creep behavior of ultrafine-grained 5083 al alloy processed by equal-channel angular pressing. J. Mech. Sci. Technol., 2010, vol. 24, no. 10, pp. 2075–2081, doi: https://doi.org/10.1007/s12206-010-0703-z

[29] Назаров В.В. Результаты экспериментальных исследований ползучести и длительной прочности. Вестник Московского университета. Сер. 1. Математика. Механика, 2025, № 1, с. 75–83, doi: https://doi.org/10.55959/MSU0579-9368-1-66-1-10