Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий – металл серебристого цвета с плотностью 2,7 г/см³ (против 7,8 г/см³ у Fe и 9г/см³ у меди). Обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, низкой температурой плавления (658⁰С), высокой теплотой плавления, низким σ_В (до 90МПа), высокой пластичностью (δ до 45%).

Производство алюминиевых сплавов – сложный технологический процесс. Его получают из минералов: бокситов, нефелинов, алунитов. При этом сначала получают глинозем, а затем путем электролиза алюминиевый сплав. Для производства требуется большое количество электроэнергии, и поэтому алюминиевые заводы находятся рядом с мощными электростанциями. Достаточно сказать, что первый алюминиевый завод в России был запущен только в 1932 году на базе Волховской ГЭС.

В зависимости от чистоты различают (ГОСТ 11069-74):

- алюминий особой чистоты А999 (99,999% Аl);

- алюминий высокой чистоты А995 (99,995% алюминия), А 99 (99,99% алюминия), А97 (99,97% алюминия), А95 (99,95% алюминия)

- алюминий технической чистоты А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99,0% алюминия).

Основными примесями (постоянными) являются железо и кремний. Причем первый (Fe) практически нерастворим в алюминии и участвует в образовании эвтектики Al+Al₃Fe, располагающейся по границам зерен. Кремний не образует с Al химических соединений и поэтому в эвтектику входит в чистом виде.

Технический алюминий поставляется в виде листов, профилей прутков, проволоки, фольги и других полуфабрикатов и маркируется АД00 (99,7 Al), АД0 (99,5 Al), АД1 (99,3 Al), АД (98,8% Al). Применять его в качестве конструкционного материала нецелесообразно из-за низкой прочности, но такие его свойства, как высокие пластичность, коррозионная стойкость, электропроводность и хорошая свариваемость позволяют широко применять технический алюминий для элементов конструкций и деталей, не несущих нагрузки (трубопроводы, палубные надстройки судов, кабели, электропровода, витражи, рамы, посуда, цистерны для молока, фольга и т.д.).

Из сплавов на основе алюминия наибольшее распространение получили системы: Al-Cu, Al-Mg, Al-Si, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu.

В равновесном состоянии эти сплавы представляют собой низколегированный твердый раствор и интерметаллидные фазы: θ – фаза (CuAl₂); Mg₂Si; S –фаза (Al₂CuMg); Т – фаза (Al₆CuMg₄); Al₃Mg₂ и т.д. Алюминиевые сплавы можно разделить на три группы:

1. Деформируемые сплавы, которые способны упрочняться термической обработкой. Они в свою очередь делятся на сплавы не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

2. Литейные сплавы, предназначенные для фасонного литья.

3. Сплавы, получаемые порошковой металлургией (САП – спеченные алюминиевые порошки, САС – спеченные алюминиевые сплавы).