Алюминий (Al) - металл серебристого цвета, плотность ρ=2,7 г/см3, tпл=660˚С
Имеет ГЦК решетку без аллотропических превращений, обладает высокой электро- и теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью за счет образования на его поверхности плотного окисла Al2O3.
Стоек к концентрированной HNO3 (азотная кислота)
Ввиду низкой прочности применяют в ненагруженных деталях (фольга, трубопроводы, теплообменники, провода и т.д.)
Алюминиевые сплавы нашли широкое применение в промышленности благодаря малой плотности при достаточно высоких характеристиках прочности, высокой стойкости против коррозии как в атмосферных средах, так и в других средах, хорошими технологическими свойствам (обрабатываемость, свариваемость).
В качестве основных легирующих элементов используется медь, магний, марганец, кремний, цинк.
По технологии изготовления изделий алюминиевые сплавы делят на 2 группы: деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы делятся на упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой.
|
|
К термически неупрочняемым сплавам относятся системы Al – Mn (АМц) и Al – Mg (АМг)
Эти сплавы хорошо обрабатываются давлением, хорошо свариваются, имеют высокую коррозионную стойкость.
Сплавы групп АМц и АМг не упрочняются термической обработкой.
Их прочностные свойства повышают за счет холодного пластического деформирования или наклепа. Из таких сплавов изготавливают емкости, трубопроводы.
Из термически упрочняемых сплавов наибольшее применение получили дуралюмины – это высокопрочные алюминий – медные сплавы с содержанием меди 3 – 5 % с добавками Mg, Si… (по 1 %).
Упрочняющая термическая обработка (закалка) основана на изменении растворимости меди в алюминии при комнатной температуре составляет 0,5%, а при температуре 550 ˚С максимальная растворимость составляет 5,5%.
Если сплав с максимальным содержанием меди нагреть и быстро охладить, то получим пересыщенный твердый раствор меди в алюминии.
Этот раствор является неустойчивым и распадается с выделением меди. Процесс распада пересыщенного раствора, который образуется в процессе закалки, называется старением.
В результате старения в сплаве образуется зоны, богатые медью, называются зонами Геньо – Престона.
Выделение меди искажают кристаллическую решетку, в нем создаются напряжения, в результате твердость и прочность возрастает, а пластичность понижается.
Если выдержка закаленных сплавов происходит при нормальной температуре, то она называется естественной.
Нагрев закаленных сплавов до 100 – 300 ˚С и выдержка при этой температуре некоторое время (несколько часов), называется искусственным старением.
|
|
Естественное длится 4-5 суток. Существенным отличием естественного от искусственного проявляется в том, что старение не заканчивается на образовании зон Геньо – Престона., а происходит их образование во вторичную фазу CuAl2, которая называется θ фаза, которая и упрочняет сплав.
Наибольшее применение в технике получил дуралюмин Д16.
Высокопрочные сплавы – сплавы системы Al – Zn – Mg – Cu, например В95.
Прочностные свойства приобретаются после закалки 470˚С и искусственного старения в течении 16 ч.
Сплавы применяют для высоко нагруженных деталей.
Литейные сплавы.
Наибольшее распространение получили силумины (Si = 13%).
Их используют для деталей турбо…, компрессоров.