Алюминий и алюминевые сплавы
Алюминий и алюминевые сплавы
Алюминий - металл серебристо-белого цвета.
Температура плавления 650°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК
решетку. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая
плотность - 2.7г/см3 против 7.8г/см3 для железа и 8.94г/см3 для меди.
Алюминий обладает электрической проводимостью,
составляющей 65% электрической проводимости меди. В зависимости от
чистоты различают:
- алюминий особой чистоты: А999 (99.999% Al)
- высокой чистоты: А995 (99.995% Al), А99, А97, А95
- технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99.0% Al) (ГОСТ
11069-74)
Технический алюминий изготавливают в виде листов,
профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируют АДО и
АД1. Алюминиевая проволока используется в электротехнической
промышленности в линиях электропередачи, а прокат алюминия в пищевой
промышленности, в качестве кровельного материала и т.д.
Чистый алюминий отличается высокой коррозионной устойчивостью, но имеет
низкую прочность, что не позволяет использовать его в качестве
конструкционного материала.
Алюминевые сплавы : классификация
Алюминевые сплавы получили наибольшее
распространение следующих видов Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg и
другие.
Алюминевые сплавы можно разделить на деформируемые,
предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков и
т. д.), а также поковок и штампованых заготовок и литейные,
предназначенные
для фасонного литья. Сплавы алюминия, обладая хорошей
технологичностью во всех стадиях передела, малой плотностью, высокой
коррозийной стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и
вязкости нашли широкое применение в авиации, судостроении,
строительстве и других отраслях промышленности.
Алюминевые сплавы : Дуралюмины
Дуралюминами называются сплавы на
основе элементов Al-Cu-Mg, в которые дополнительно вводят марганец.
Дуралюмин, изготовляемый в листах, для защиты от коррозии подвергают
плакированию, т.е. покрытию тонким слоем алюминия высокой чистоты. Из
сплава Д16 изготовляют
- обшивки
- шпангоуты
- стрингера и лонжероны самолетов
- силовые каркасы
- строительные конструкции
- кузова грузовых автомобилей и т.д
Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым
номером, например: Д1, Д12, Д18, но иногда и по -другому, например -
АК4, АК8.
Дуралюмины можно упрочнять термообработкой, которая
состоит из закалки и последующего старения. Прочность сплава при этом
значительно повышается. Например, сплав Д16 - с702=400МПа, ств=540МПа,
5=11%.
Алюминевые сплавы : авиаль
Алюминевые сплавы авиаль уступают дюралюминам по
прочности, но обладают лучшей пластичностью в холодном и горячем
состояниях. Авиаль удовлетворительно обрабатывается резанием (после
закалки и старения) и сваривается контактной и аргонодуговой сваркой.
Авиаль обладает высокой общей сопротивляемостью коррозии, но склонен к
межкристаллитной.
Авиаль используют при изготовление различных
полуфабрикатов (листы, трубы и т.д.), используемых для элементов
конструкций, несущих умеренные нагрузки, кованые детали двигателей,
рамы, двери, для которых требуется высокая пластичность в холодном и
горячем состояниях. Сплав АВ - с702=200МПа, ств=260МПа, 5=15%.
Алюминевые сплавы : высокопрочные сплавы В95
Высокопрочные алюминевые сплавы имеют предел
прочности 550-700МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов.
Представителем высокопрочных алюминиевых сплавов является сплав В95.
При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается,
а их пластичность и коррозийная стойкость понижаются. Высокопрочные
алюминевые сплавы могут быть и коррозийностойкие для этого в них
добавляют марганец и хром.
Высокопрочные алюминевые сплавы
обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко
деформируются в холодном состоянии после отжига. Сплав В95
хорощо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, его
применяют в самолетостроении и судостроении для нагруженных
конструкций, работающих длительное время при t<=100-120°С.
Сплав В95 рекомендуется для сжатых
зон конструкций и для деталей без концентраторов напряжений. Сплав В95
- су0.2=530-550МПа, ств=560-600МПа, 5=8%.
Алюминевые сплавы для ковки и штамповки
Алюминевые сплавы для ковки и штамповки отличаются
высокой пластичностью и удовлетворительными литейными свойствами,
позволяющими получить качественные слитки для последующей обработки
давлением. Сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней
прочности, изготовление которых требует высокой пластичности в горячем
состоянии. Сплав АК8 рекомендуют для тяжелонагруженных штампованных
деталей. Сплав АК8 - су0.2=300МПа, ств=480МПа, 5=10%.
Алюминевые жаропрочные сплавы
Алюминевые жаропрочные сплавы используют для
деталей, работающих при температуре до 300°С. Жаропрочные сплавы имеют
более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые
сплавы. Их дополнительно легируют железом, никелем и титаном. Сплав Д20
- с70.2=250МПа, ств=400МПа, 5=12%.
Алюминиевые сплавы без термической обработки
Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые
термической обработкой это сплавы алюминия с марганцем или с магнием.
Данные алюминевые сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо
свариваются и обладают высокой коррозийной стойкостью. Обработка
резанием затруднена.
Алюминевые сплавы (АМц, АМг2, АМгЗ) применяют для
сварных и клепанных элементов конструкций, испытывающих небольшие
нагрузки и требующих высокого сопротивления коррозии. Сплав АМгЗ -
ств=220МПа, су0.2=110МПа, 5=20%.
Литейные алюминиевые сплавы
Литейные алюминиевые сплавы для фасонного литья
должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой
усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в
сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии
и др.
Алюминевые сплавы Al-Si (силумины)
Алюминевые сплавы Al-Si отличаются высокими
литейными свойствами, а отливки - большой плотностью. Алюминевые сплавы
Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) сравнительно легко обрабатываются резанием. Сплав
АЛ9 - ств=200МПа, с702=140МПа, 5=5%.
Алюминевые сплавы Al-Cu
Алюминевые сплавы Al-Cu (АЛ7, АЛ 19) после термической обработки
имеют высокие механические свойства при нормальной и повышенных
температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства
низкие. Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой
формы, сплав склонен к хрупкому разрушению. Сплав АЛ7 -
ств=240МПа,с7о.2=160МПа, 5=7%.
Алюминевые сплавы Al-Mg
Алюминевые сплавы Al-Mg имеют низкие литейные
свойства. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая
коррозийная стойкость, повышенные механические свойства и
обрабатываемость резанием. Алюминевые сплавы Al-Mg АЛ8, АЛ27, АЛ 13 и
АЛ22 предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере,
например, в судостроении и авиации. Сплав АЛ8 - ств=350МПа,
су0.2=170МПа, 5=10%.
Жаропрочные алюминевые сплавы
Наибольшее применение получил сплав АЛ1, из которого изготавливают
поршни, головки цилиндров и другие детали, работающие при температуре
275-300°С.Сплав АЛ1 - ств=260МПа, су0.2=200МПа, 5=0.6%.
Следует отметить, что при обозначении алюминиевых сплавов
отсутствует строгая система и о составе конкретного сплава можно судить
только с привлечением специальных справочников.
статья взята из журнала Технология конструкционных
материалов и материаловедение
Автор: проф. Коротких М.Т.
|
