Y-сплав представляет собой никельсодержащий алюминиевый сплав . Он был разработан Британской национальной физической лабораторией во время Первой мировой войны [1] в попытке найти алюминиевый сплав, который сохранял бы свою прочность при высоких температурах. [2]
В это время уже был известен дюралюминий , алюминиевый сплав, содержащий 4% меди . [3] Его прочность и ранее неизвестное поведение при старении сделали его популярным выбором для цеппелинов . Самолеты того периода в основном строились из дерева, но существовала потребность в алюминиевом сплаве, подходящем для изготовления двигателей, особенно поршней , которые имели бы прочность дюралюминия, но могли бы сохранять ее при эксплуатации при высоких температурах в течение длительного времени.
Национальная физическая лаборатория начала серию экспериментов по изучению новых алюминиевых сплавов. Экспериментальная серия «Y» оказалась успешной и дала название новому сплаву. [4] Как и дюралюминий, это был 4%-ный сплав меди, но с добавлением 2% никеля и 1,5% магния . [4] Добавление никеля стало новшеством для алюминиевых сплавов. Эти сплавы представляют собой одну из трех основных групп высокопрочных алюминиевых сплавов. Преимуществом никель-алюминиевых сплавов является сохранение прочности при высоких температурах.
Сплав сначала использовался в литом виде, но вскоре стал использоваться и для ковки . Одной из наиболее насущных потребностей была разработка надежных поршней для авиационных двигателей. Первыми специалистами по ковке этого сплава были Peter Hooker Limited из Уолтемстоу , более известные как The British Gnôme и Le Rhône Engine Co. [5] Они изготовили по лицензии двигатель Gnome и оснастили его поршнями из сплава Y, а не своими поршнями. предыдущий чугун . [5] Эти поршни имели большой успех, хотя впечатление о сплаве как о панацее, подходящей для всех применений, было менее успешным; Цилиндр Gnôme из сплава Y вышел из строя при первом обороте. [6] Фрэнк Хэлфорд использовал шатуны из этого сплава для своего двигателя de Havilland Gipsy , но другие способы применения не произвели впечатления на Рода Бэнкса . [5]
В спецификации Министерства авиации DTD 58A от апреля 1927 года указан состав и термическая обработка деформируемого сплава Y. [7] Этот сплав стал чрезвычайно важным для поршней и компонентов двигателей в целом, но мало использовался для элементов конструкции планеров . [7]
В конце 1920-х годов дальнейшие исследования никель-алюминиевых сплавов привели к созданию успешного Hiduminium или «сплавов RR», разработанных компанией Rolls-Royce . [8] [9]
Как и многие алюминиевые сплавы, сплав Y самопроизвольно затвердевает при нормальных температурах после термообработки на раствор . Термическая обработка заключается в нагревании его до 500–520 ° C (от 932 до 968 ° F) в течение 6 часов, а затем в течение 7–10 дней ему дают возможность состариться естественным путем. [2] В результате дисперсионного твердения , которое происходит во время этого старения, образуются выделения как CuAl 2 , так и NiAl 3 . [4]
Требуемое время зависит от зернистой структуры сплава. Кованые детали имеют наиболее грубую эвтектическую массу и поэтому требуют больше времени. При литье кокильное литье предпочтительнее литья в песчаные формы , поскольку оно дает более тонкую структуру, которая лучше поддается термической обработке. [4]