Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Алюминий и его сплавы

31.01.2019

Температура плавления алюминия 657° С, плотность 2,7. Благодаря малой плотности алюминиевые сплавы широко применяются в авиастроении.

Алюминий в прокатанном и отожженном состоянии очень пластичен (b = 50%) и малопрочен (ob = 10 кг/мм2). Электропроводность алюминия несколько меньше, чем у меди (60%), но ввиду большой доступности он широко применяется в качестве заменителя меди в электротехнике. Алюминий коррозионноустойчив во влажной атмосфере, в сероводороде, в парах серы, во многих органических средах, в разбавленной серной кислоте. Большое практическое применение получили сплавы на алюминиевой основе.

Структуру и свойства алюминиевых сплавов легко объяснить, если воспользоваться диаграммой состояния с ограниченной и переменной растворимостью в твердом состоянии (рис. 44), приняв в качестве компонента А алюминий, а в качестве компонента В—легирующие примеси. Алюминиевые сплавы можно разделить на деформируемые, когда количество компонента В не превосходит предельную растворимость и в структуре отсутствует эвтектика, и литейные, когда количество компонента В больше предельной растворимости и в структуре присутствует эвтектика. Чем больше количество эвтектики, тем выше литейные свойства.

Сплавы могут быть также разделены на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К неупрочняемым сплавам относятся сплавы с малой концентрацией компонента В, растворенного в алюминии (до Q%, рис. 44). К упрочняемым сплавам относятся сплавы с переменной ( в зависимости от температуры) растворимостью компонента Bt особенно с концентрацией, близкой к предельной растворимости. Упрочняющей термообработкой является закалка в сочетании со старением.

Примером алюминиевых сплавов может служить сплав алюминия с медью. Алюминий с медью дает химическое соединение CuAl2 (56% Cu). При содержании меди до 0,50% она полностью растворяется при комнатной температуре, образуя твердый раствор. От 0,5 до 5,65% медь растворяется по мере нагрева сплава до эвтектической температуры (548°С). Ниже линии растворимости выделяется из раствора вторичный CuAl2. По мере увеличения количества меди свыше 5,65%) появляется эвтектика, а при 33% меди структура становится сплошь эвтектической.

Алюминиевые сплавы с 4—5% Cu при комнатной температуре двухфазные (a + CuAl2), при нагреве выше критической температуры и последующей закалке они становятся однофазными (а) и весьма пластичными. Длительное естественное старение в течение четырех-пяти суток или искусственное при 60—100°C в течение 20—30 час. приводит к повышению прочности и твердости примерно вдвое и к снижению пластичности.

Эффект упрочнения объясняется тем, что при старении закаленной структуры атомы второго компонента в определенном порядке перемещаются, образуя с атомами алюминия двухмерные зоны, так называемые зоны Гинье-Престона, когерентно связанные с решеткой твердого раствора. По этой причине новую фазу нельзя обнаружить под микроскопом даже в виде мельчайших вторичных кристалликов.

При высоком нагреве (150° С и выше) упрочнение не получается, так как происходит выделение второй фазы в виде кристалликов и их коагуляция.

Дуралюмины — это деформируемые сплавы на алюминиевой основе (марки Д1 и Д16, содержащие 3,8—4,8% Cu). Кроме меди, в Д1 содержится 0,4—0,8% Mg, 0,4—0,8% Mn, до 0,7% Si и до 0,7% Fe, а в Д16 содержится 1,2—1,6% Mg, 0,3-0,9% Mn, до 0,5% Si и до 0,5% Fe.

Главной упрочняющей фазой для Д1 является CuAl2, а для Д16 — CuMgAl2, соответственно Д16 прочнее, чем Д1.

Механические характеристики этих сплавов приведены в табл. 9.

Ввиду малой коррозионной стойкости дуралюмины очень часто применяют в плакированном виде (дуралюмин обернут алюминиевым листом и прокатан в горячем состоянии), благодаря чему его коррозионная стойкость не уступает чистому алюминию.

Кроме сплавов Д1 и Д16, применяют и другие сплавы с более высоким качеством, в которые входит 5—6% Zn, до 2,8% Mg. Здесь более сложная упрочняющая фаза (Zn3Mg3Al2), благодаря чему прочность повышается (ob = 60 кг/мм2).

Применяют также и другие сплавы, например жаропрочные (рабочая темпратура до 350°С), содержащие присадки Cu, Mg, Ni, Fe.

Силумины — это литейные сплавы типа Al—Si. Эвтектика при 11,7% Si. Они широко применяются в авиа- и автостроении. Силумины в жидком состоянии модифицируют специальным веществом (например, 2/3 NaF + 4/3 NaCl) в количестве до 1 %, что приводит к измельчению литой структуры и повышению механических свойств. Кроме того, прочность силуминовых отливок можно повышать легированием (магнием и медью) в сочетании с закалкой и искусственным старением при 150—180° С в течение 10—20 час. Например, силумин АЛ2 (10—13% Si, 0,8% Cu, 0,5% Mg) в литом модифицированном состоянии имеет ob — 20 кг/мм2, Sts 8%; после закалки и искусственного старения прочность повышается (ob до 25—30 кг/мм2), а относительное удлинение несколько снижается.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: