Дисперсионно-твердеющими называют особый вид сплавов, на прочностные характеристики которых преимущественное влияние оказывают дисперсные частицы, выделенные как новая фаза из прошедшего этап затвердевания перенасыщенного раствора. Данные наночастицы сдерживают движение дислокаций, придавая тем самым сплаву высокую прочность. Это частный случай дисперсионно-упрочненных материалов.
Первым примером получения контролируемой структуры и наночастиц в сплаве были дуралюмины (дисперсионно-твердеющие алюминиевые), лигатурами для которых стали Cu и Mg. Следующим востребованным в авиапромышленности видом их стали нимоники (никелевая основа + Cr, Al, Ti).
Технологический процесс получения
Для дисперсионно-твердеющих сплавов сначала требуется получение перенасыщенного и прошедшего процесс твердения раствора благодаря закаливанию при температуре гомогенизации. Далее проводится отжиг, обеспечивающий процесс старения. На этом же этапе начинают выделяться наночастицы (в них от ста и до тысячи атомов). Передвижение дислокаций начинает происходить либо с перерезанием совсем маленькой частицы, либо с огибанием её (если размер уже больше) с образованием петли.
Но состаривание металла продолжается и дальше, его не прекращают, чтобы размер наночастиц увеличился. Далее наблюдается переход от 1-го механизма продвижения дислокаций ко 2-му. Процесс состаривания продолжают до тех пор, пока не будет достигнута структура, подвергающаяся по первой схеме деформации перед самым переходом ко второй. Только тогда у сплавов получается прочность максимального уровня.
Основные свойства сплавов этой группы
Дисперсионно-твердеющим сплавам характерны следующие свойства:
- высокая прочность;
- повышенная упругость, которая сохраняется при температурах от 250 до 550 градусов;
- коррозионная стойкость;
- устойчивость к влиянию различных агрессивных сред;
- немагнитность;
- оптимальная пластичность после закаливания существенно расширяет область их применения.
Дисперсионно-твердеющие сплавы можно поддавать разным видам механической обработки, резанью и воздействию давления, прокатке. Они отлично выдерживают и термическую обработку (им не страшны пайка, сварка), но её следует проводить в защитной сфере (например, в вакууме). Далее изделия из этих сплавов (заготовки, проволоку и т.п.) протравливают в щелочных и кислотных ваннах. Прочности металла это не вредит.
О применении дисперсионно-твердеющих сплавов
Описанные выше свойства объясняют, почему область применения данного вида сплавов настолько обширна. С них легко можно изготавливать детали и элементы даже очень сложных форм. Также именно они отлично подходят для изготовления упругих чувствительных элементов (например, мембран, контактных пружин, анероидных коробок). С них делают подшипники, метизные изделия (тут очень ценным становится отсутствие магнитных свойств), иголки для шприцев и многое другое.
