Алюминий и сплавы на его основе

05.05.2020                          

 Группа С -203, преподаватель Шабаева О.Н.

Тема 1.2. Строительные материалы и изделия

Тема: Цветные металлы и сплавы

Литература: Строительные материалы и изделия: Учебник для студентов средних проф. учеб. заведений/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, М.: Высш. шк., - стр. 158-161. Допустимо использование интернет ресурсов.

Инструкция по выполнению заданий для обучающихся:

Задание № 1. Запишите в рабочую тетрадь по Тема 1.2. Строительные материалы и изделия дату и тему занятия.

Задание № 2. Изучите теоретический  материал.

Задание № 3. Выполните тест на тему: Металлы.

Задание № 4. Сделать фотографию выполненных заданий в тетради, и отправите фото конспекта на электронную почту shabaeva1977@yandex.ru, или в ВК https://vk.com/club193816674 с указанием темы, ФИО, и номер группы.

Теоретический материал

В современном строительстве цветные металлы в чистом виде применяют довольно редко. В основном используют сплавы некоторых цветных металлов, например алюминия, меди, цинка, свинца, олова, марганца, характеризующиеся малой плотностью, высокими пластичностью и коррозионной стойкостью, а также хорошими декоративными качествами. Сплавы меди и титана употребляют главным образом для запорно – регулировочной арматуры, водопроводно - отопительных и электротехнических систем зданий и сооружений.

 

Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий – металл серебристого – белого цвета плотностью 2700 кг/м³, с температурой плавления 658°С. Алюминий обладает высокой технологической пластичностью, сваривается, полируется, но относительно плохо обрабатывается резанием из-за высокой вязкости и налипания металла на инструмент. Вместе с тем он хорошо обрабатывается давлением, поэтому применяется для изготовления тонких листов, проката, в том числе и фольги различного назначения. При холодной пластической деформации (прокатка, волочение) в результате наклёпа получают твёрдый алюминий (АТ), который имеет повышенные механические характеристики (прочность, твёрдость), но при этом снижаетсяотносительное удлинение. В чистом виде алюминий применяют для изготовления фольги, порошка, проволоки. Алюминиевую фольгу (альфоль) в строительстве применяют в качестве эффективного утеплителя (для отражения тепловых лучей) или декоративного материала, порошок – в качестве наполнителя (пигмента) в лакокрасочных составах или газообразователя при изготовлении ячеистых бетонов, проволоку – для сварки конструкций.

Для повышения прочности, твердости и технологических свойств в него вводят легирующие добавки (Cu, Mn,Mg.Si.Fe). Основные виды алюминиевых сплавов делятся:

1. Литейные алюминиевые сплавы (силумины) – сплавы алюминия с кремнием, магнием и другими элементами – обладают высокими литейными качествами; повышенной по сравнению с алюминием прочностью (Rp до 200 МПа) и твердостью (НВ 500 -700) при достаточно высокой пластичностью.

2. Деформируемые алюминиевые сплавы (дюралюмины) применяют для производства листов, прессованных профилей, труб и прудков, а так же для изготовления деталей ковкой и штамповкой. Их механические свойства повышают легированием (Cu, Mn,Mg.Si, Al, Zn), пластическим деформированием и закалкой с последующим старением при комнатной или повышенной температурой.

Деформируемые сплавы подразделяются на термически упрочняемые и неупрочняемые.

К термически упрочняемым относятся: авиаль (Al – Mg - Si); дюралюмин (Al – Cu - Mg); высокопрочные сплавы на основе (Al – Zn – Mg – Cu); ковочные жаропрочные сплавы (Al – Mg – Si - Cu).

К термически неупрочняемым относятся: технический алюминий (сплав с содержанием примесей не более 1%), обозначаемы буквой А с цифрой (Например, А1); алюминиево марганцевый сплав (марка сплав АМц), алюминииево - магниевые сплавы магналии (АМг).

Дюралюмины легко перерабатываются прокаткой, штамповкой, прессованием и сваркой в листы, трубы и профили самой сложной формы. В строительстве эти сплавы широко применяют для изготовления оконных и дверных переплетов и коробок, в качестве кровельного материала, для наружной облицовки зданий, для трехслойных панелей с пенопластовым или минераловатным утеплителем, алюминиевой фольги строительного назначения и для легких сборно – разборных конструкций, используемых для каркасов павильонов различного назначения.

Достоинство алюминиевых сплавов – малый вес (плотность алюминия почти в три раза ниже плотности стали) при достаточно высокой прочности в сочетании с коррозионной стойкостью.

Отрицательные свойства алюминиевых сплавов - являются почти в три раза более низкий, чем у стали, модуль упругости (Е = 0,7 х 10⁵ МПа), низкая твердость и высокий коэффициент температурного расширения.

Цинк - синевато – белый металл, плавится при сравнительно низкой температурой – 420°С, а при 906°С – кипит. Основная цель использования цинка – защита стали от коррозии. При нормальной температуре чистый цинк – хрупкий металл плотностью 7130 кг/м3. Прочность цинка при растяжении Rp = 200-250МПа, твердость – НВ = 400-500. У цинка высокий ТКЛР = 40 х10^-6 К^-1, что в 4 раза выше, чем у стали.

В ряду активности металлов цинка стоит перед железом и его  сплавами. Но при этом окисление цинка при температуре до 200С происходит замедленно, так как окислению препятствует образующая на его поверхности пленка гидрооксикарбоната. Эти два обстоятельства (активность цинка и его замедленная коррозия) используются для защиты стали от коррозии путем цинкования и получения из цинка и его сплавов коррозионно – устойчивых материалов и изделий.

Цинк как самостоятельный материал в строительстве применяют в виде листового кровельного материала, известного под названием цинк – титана. Для устранения хрупкости к цинку в этом случае добавляют очень небольшое (менее 1%) количества меди и титана. Цинк – титановые кровли имеют благородный светло – серый цвет; возможно анодирование поверхности листов для получения асфальтового цвета. Долговечность таких кровель – не менее 100 лет.

При устройстве кровель из цинковых листов из-за высокого коэффициента термического расширения цинковых листов необходимо предусматривать возможность подвижки элементов кровли друг относительно друга. Примером кровель из цинковых листов могут служить кровли Дворца спорта в Лужниках, гостиницы «Балчук» и Исторического музея в Москве.

Титан – металл серебристо – белого цвета, плавящийся при температуре 1665°С, В последнее время все большую популярность они сочетают в себе низкую плотность (4500 кг/м³), высокую прочность (Rp = 700 - 1200 МПа) и коррозионную стойкость. Титановые сплавы коррозионностойки, хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях, поддаются сварке.  И за высокой стоимости и дефицитности титан в строительстве применяют только для уникальных сооружений (например, памятник космонавтам у станции метро «ВДНХ» в г. Москве).