Сплав ВД17

Сплав ВД17 — характеристики и назначение

Сплав ВД17 (цифровое обозначение 1170 по ГОСТ 4784-97) — деформируемый алюминиевый сплав конструкционного назначения системы Al–Cu–Mg с добавкой марганца. Относится к группе жаропрочных дюралюминов, способных сохранять прочность при нагреве до 200–250 °С. Основная область применения — лопатки компрессоров авиационных и наземных газотурбинных двигателей, работающие при температурах до +250 °С. Из сплава ВД17 изготавливают прессованные профили сложной конфигурации с площадью поперечного сечения до 200 см² и диаметром описанной окружности до 350 мм, а также поковки и штамповки для нужд авиации и специального машиностроения.

Химический состав сплава ВД17 по ОСТ 1 90048-90

По системе легирования ВД17 принадлежит к дюралюминам на базе Al–Cu–Mg–Mn. Отличие от широко распространённого Д16 заключается в повышенном содержании магния при пониженном содержании меди. Отношение Cu/Mg в сплаве ВД17 составляет около 1,3, тогда как в Д16 оно равно примерно 2,8. Это смещает фазовый состав в сторону более интенсивного выделения фазы S (Al₂CuMg), что обеспечивает повышенную жаропрочность.

Элемент	Cu	Mg	Mn	Fe	Si	Ti	Zn	Прочие, каждая	Прочие, сумма	Al
Содержание, %	2,6–3,2	2,0–2,4	0,45–0,7	≤0,3	≤0,3	≤0,1	≤0,1	≤0,05	≤0,10	основа

Медь и магний — главные легирующие элементы, формирующие упрочняющие фазы θ (CuAl₂) и S (Al₂CuMg) при старении. Марганец вводится для повышения температуры рекристаллизации и стабилизации структуры: дисперсные частицы фазы T (Al₂₀Cu₂Mn₃) тормозят рост зёрен при нагреве и дополнительно упрочняют матрицу. Железо и кремний являются примесями, допускаемыми в указанных пределах.

Физические свойства ВД17 при 20 °С

Параметр	Значение
Плотность	2750 кг/м³
Модуль нормальной упругости (E)	72 ГПа
Удельное электросопротивление	55 нОм·м
Теплопроводность (при 100 °С)	142 Вт/(м·°С)
Удельная теплоёмкость (при 100 °С)	838 Дж/(кг·°С)

Коэффициент линейного расширения сплава ВД17 в интервале 20–100 °С составляет 23,6·10^-6 1/°С, в интервале 100–200 °С — 24,8·10^-6 1/°С, в интервале 200–300 °С — 26,2·10^-6 1/°С.

Механические свойства сплава ВД17

Гарантированные свойства поковок и штамповок (ОСТ 1 90073-85)

Нормы механических свойств зависят от вида полуфабриката и режима термообработки. Ниже приведены минимальные гарантируемые значения для поковок и штамповок сечением до 100 мм в состоянии Т1 (закалка + искусственное старение).

Параметр	Значение (не менее)
Временное сопротивление разрыву (σв)	375–390 МПа
Предел текучести (σ0,2)	≥255 МПа
Относительное удлинение (δ5)	≥10%

Для прессованных профилей нормальной прочности (площадь сечения до 200 см²) в состоянии Т1 гарантируемые значения выше: σ_в ≥ 430 МПа, σ_0,2 ≥ 275 МПа, δ₅ ≥ 10%. Прессованные полуфабрикаты в продольном направлении могут достигать σ_в порядка 500–520 МПа при σ_0,2 около 330–340 МПа и относительном удлинении 13–17%.

Механические свойства ВД17 при повышенных температурах

Именно работоспособность при нагреве отличает ВД17 от обычных дюралюминов. Ниже приведены типичные значения для прессованных полуфабрикатов в состоянии Т1 (сечение 60 мм):

T, °С	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %
20	500	330	13
100	450	290	15
200	380	270	16
250	240	170	16
300	170	110	21
350	110	60	27

При отрицательных температурах прочность ВД17 возрастает: при −70 °С σ_в достигает 520 МПа при δ₅ = 12%.

Термическая обработка сплава ВД17

Упрочняющая термообработка ВД17 состоит из закалки и последующего искусственного старения. Закалка проводится нагревом до 495–505 °С с охлаждением в воде. Температура начала плавления сплава — 510 °С, поэтому допустимый интервал нагрева под закалку весьма узок, и необходим точный контроль равномерности температуры в печи.

Режимы искусственного старения зависят от вида полуфабриката:

Полуфабрикат	Режим	Температура, °С	Выдержка, ч
Прессованные полуфабрикаты	I	165–175	15–17
Прессованные полуфабрикаты	II	190–200	16–18
Поковки, штамповки	I	180–190	10–12
Поковки, штамповки	II	195–205	8–12

Режим I обеспечивает максимальные прочностные характеристики. Режим II (повышенная температура старения) даёт несколько сниженную прочность и пластичность, но обеспечивает повышенную коррозионную стойкость под напряжением за счёт более равномерного распада по границам и внутри зёрен.

Свариваемость и обрабатываемость

Сплав ВД17, как и другие дюралюмины, плохо поддаётся сварке плавлением. Причины — склонность к образованию горячих трещин в околошовной зоне и существенное разупрочнение металла в зоне термического влияния. Соединение деталей из ВД17 осуществляется преимущественно клёпкой и болтовыми соединениями.

В горячем состоянии сплав обладает достаточной технологической пластичностью для прессования, ковки и штамповки. Температурный интервал горячей деформации, как правило, составляет 350–470 °С.

Стандарты и формы поставки

Химический состав сплава регламентирован ОСТ 1 90048-90 (сплав входит также в ГОСТ 4784-97 под номером 1170). Из ВД17 изготавливают следующие виды полуфабрикатов:

Вид полуфабриката	Нормативный документ
Поковки и штамповки	ОСТ 1 90073-85
Прутки прессованные	ОСТ 1 90395-91
Профили прессованные	ГОСТ 13616-97, ГОСТ 13617-97, ОСТ 1 92093-83, ОСТ 1 90113-86

Основные формы поставки: прессованные прутки, профили различного сечения, поковки и штамповки. Полуфабрикаты поставляются в термически обработанном состоянии (Т1 — закалка + искусственное старение).

Сплав ВД17 востребован там, где необходимо сочетание малой плотности алюминиевого сплава с устойчивой прочностью при рабочих температурах до 200–250 °С: компрессорные лопатки и направляющие аппараты газотурбинных двигателей, силовые детали планера и двигательных установок в авиастроении. По сравнению с дюралюминами Д16 и Д19, сплав ВД17 обеспечивает более высокие значения предела длительной прочности при 200–250 °С, что определяет его выбор для конструкций, работающих в условиях длительного нагрева.

Более подробную информацию об алюминиевых сплавах серии Д16 можно найти на странице плита дюралевая Д16. Общий каталог форм поставки алюминиевого проката представлен в разделе алюминиевый прокат.