Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Материаловедение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Алюминий и его сплавы

Алюминий — металл серебристого цвета с плотностью 8,2 Мг/м3 и температурой плавления 660 °С; имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку; не имеет аллотропических превращений.

Алюминий характеризуется высокой тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. Последнее объясняется способностью алюминия на воздухе покрываться прочной оксидной пленкой А1203, защищающей металл от дальнейшего окисления. Алюминий характеризуется высокой пластичностью, хорошо обрабатывается давлением. Механические свойства прокатанного и отожженного алюминия высокой чистоты: ов = 58 МПа, о0 2 = 20 МПа, 5 = 40%, ц/ = 85%, твердость НВ 25.

Примеси по-разному влияют на алюминий: магний и марганец снижают его тепло- и электропроводность, железо — коррозионную стойкость. Вместе с тем такие элементы, как магний, марганец, медь, цинк, никель и хром, упрочняют алюминий.

Благодаря удачному сочетанию физических, химических, механических и технологических свойств алюминий и его сплавы широко применяют в различных областях народного хозяйства. Высокая тепло- и электропроводность алюминия позволяет использовать его в электротехнической промышленности, теплообменниках холодильников и др. Алюминий применяется для получения сплавов на его основе и как легирующий элемент в магниевых, медных, цинковых, титановых и других сплавах. Листовой алюминий используется как упаковочный материал, увеличивается применение алюминия в строительстве, сельском хозяйстве и др.

По способу производства изделий алюминиевые сплавы можно разделить на две группы: деформируемые (в том числе спеченные), идущие на изготовление полуфабрикатов — листов, прутков, профилей, поковок путем прокатки, прессования, ковки и т.д., и литейные, предназначенные для фасонного литья.

Деформируемые алюминиевые сплавы по объему производства составляют около 80%. Деформируемые сплавы делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой.

К термически неупрочняемым сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц) и магнием — магмалин (АМг2, АМгЗ, АМгб и др.). Эти сплавы обладают средней прочностью, хорошей пластичностью и свариваемостью, а также высокой коррозионной стойкостью. Они применяются в судо- и авиастроении, в производстве сварных емкостей, холодильников и т.д.

Механические свойства сплавов АМц следующие: gb = 130 М Па (в отожженном состоянии) и 220 МПа (в нагартованном); 8 = 23 и 5% соответственно. Сплав АМгб в отожженном состоянии имеет ов = 340 МПа, 8 = 18%, а в нагартованном — ов = 400 МПа, 8=10%.

К термически упрочняемым относят следующие алюминиевые сплавы: на основе системы А1—Си—Mg (дуралюмины Д1, Д16 и др.;

ов = 410—540 МПа, 8= 11 — 15%); на основе А1—Си—Mg—Si (авиалин типа АВ; ав = 220 МПа, 8 = 22%); на основе А1—Си—Mg—Zn (высокопрочные сплавы В95, В96; ав = 550—700 МПа, 8 = 7—8%); на основе А1—Mg—Ni—Si (жаропрочные сплавы АК4-1, Д20; ов = 430 МПа, 8 = 12%) и на основе А1—Си—Mg—Мп (ковочные сплавы АК-6, АК-8; ов = 480 МПа, 8 = 10%) и др.

Наибольшее распространение получили дуралюмины. Термическая обработка дуралюминов заключается в закалке при температуре 500 °С с охлаждением в воде и последующим естественным или искусственным старением. Для рассмотрения превращений в алюминиевых сплавах и происходящих структурных изменений следует обратиться к диаграмме состояния системы алюминий—медь (рис. 4.3). Как видно из рисунка, максимальная растворимость меди в алюминии в твердом состоянии составляет 5,7% при температуре 548 °С. С понижением температуры растворимость уменьшается и при комнатной температуре становится равной 0,2—0,5%. Это указывает на то, что сплавы, ограниченные линией DF, могут термически обрабатываться и упрочняться. Упрочнение происходит за счет распада термодинамически неустойчивого перенасыщенного a-твердого раствора меди в алюминии. Путем диффузии внутри зерен a-твердого раствора образуются упрочненные участки, обогащенные медью (зоны Гинье—Престона). Кроме того, в сплаве возникают дисперсные частицы избыточной упрочняющей фазы СиА12. Этот процесс называют старением.

Диаграмма состояния системы алюминий-медь Различают старение искусственное

Рис. 4.3. Диаграмма состояния системы алюминий-медь Различают старение искусственное (выдержка при определенной температуре в течение нескольких часов) и естественное (выдержка в течение нескольких суток при комнатной температуре).

Силумины — это литейные сплавы на основе алюминия, содержащие кремний и некоторые другие элементы (АЛ2, АЛ4, АЛ9; ов= 180-260 МПа, 8= 14%).

Кроме силуминов находят применение следующие литейные алюминиевые сплавы: на основе А1—Mg (АЛ8, АЛ 13 и др.; ов = 330 МПа, 5 = 15%); на основе А1—Си (АЛ7, АЛ19 и др.; ав = 240—360 МПа, 5 = 2—9%); на основе А1—Си—Si (АЛ 3, АЛ6 и др.; ов = 170—240 МПа, 5=1-4%).

Получили распространение гранулированные и порошковые алюминиевые сплавы. Гранулирование производится распылением расплава; при этом получаются частицы сферической или овальной формы — гранулы. Скорость охлаждения зависит от толщины частиц, которая может меняться от десятых долей до сотен микрометров. В гранулируемых алюминиевых сплавах повышаются как механические, так и физические свойства. Гранулы брикетируют, а затем подвергают пластическому деформированию.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые порошки (САП) и спеченные алюминиевые сплавы (САС). Первые состоят из порошка алюминия и дисперсных частиц А1-,03, которые повышают прочность сплава и снижают его пластичность. Сплавы обладают высокой жаропрочностью до 500 °С. Содержание А1203 в САПах колеблется от 6 до 22%.

Спеченные алюминиевые сплавы (САС-1, САС-2 и др.) относятся к сплавам системы А1—Si—Ni. Используются они в основном в приборостроении как материалы с низким коэффициентом линейного расширения. САСы в виде порошков получают пульверизацией жидких сплавов при высоких скоростях охлаждения. В структуре САС содержатся мелкие включения кремния и интерметаллоиды. Механические свойства этих сплавов определяются формой и размерами частиц (ав = 230—400 МПа, 8 = 0,5—4%).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>