регистрация / вход

Властивості алюмінію та його сплавів

Використання алюмінію та його сплавів у промисловості, висока та технічна чистота металу. Підвищення вмісту цинку та магнію для забезпечення регуляції їх пластичності та корозійної стійкості. Аналіз сплавів алюмінію за рівнем технологічності їх обробки.

Властивості алюмінію

Алюміній метал срібно-білого кольору, має гранецентровану кубічну Радку з параметром α = 0,4041 нм; характеризується малою густиною (γ = 2700кг/м³), низькою температурою плавління (tп = 660ºС), високими пластичністю, тепло- та електропровідністю, доброю зварюваністю й оброблюваністю різанням. Алюміній у відпаленому стані має σв = 80..100 МПа, 25…30НВ, велику пластичність(δ = 35…40%). Водночас алюміній характеризується низькою міцністю та твердістю. На повітрі він покривається тонкою щільною плівкою Al2O3, яка надійно захищає його від корозії. Сталими домішками алюмінію є залізо, кремній, мідь, магній, марганець, цинк, титан та ін. Домішки зумовлюють погіршення фізико-хімічних властивостей і пластичності алюмінію, через що їх вміст строго обмежують. Залежно від сумарної частки домішок первинний алюміній поділяють на алюміній особливої, високої та технічної чистоти.

Алюміній особливої чистоти марок А999 містить 0,001% домішок; алюміній високої чистоти марок А995, А99, А97 і А95 - від 0,005 до 0,05% домішок; технічної чистоти марок А85, А8, А7, А7Е і А0 – від 0,15 до 1,0% домішок. Алюміній особливої чистоти застосовують для дослідних робіт, у напівпровідниковій і ядерній техніці.

У промисловості використовують переважно алюміній високої та технічної чистоти. З нього виготовляють головним чином сплави, а також електропроводи, кабелі, конденсатори та фольгу. Застосовувати алюміній як конструкційний матеріал недоцільно з огляду на його низьку міцність.

Сплави алюмінію

Найбільшого поширення набули сплави Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg та інші. Всі сплави алюмінію можна розділити на деформуючі, призначені для одержання напівфабрикатів (листів, плит, прутків і т. д.), а також поковок і штампових заготовок шляхом прокатки, пресування, кування та штампування, і ливарні, призначені для фасонного лиття.

Сплави алюмінію, обладаючи гарною технологічністю у всіх стадіях переділу, малою щільністю, високою корозійною стійкістю, при достатній міцності, пластичності і в'язкості знайшли широке застосування в авіації, суднобудуванні, будівництві та інших галузях народного господарства.

Деформуючі алюмінієві сплави зміцнюється термічною обробкою дуралюмина. Дюралюмінами називаються сплави Al-Cu-Mg, в які додатково вводять марганець. Типовим дуралюмином є сплав Д1.

Марганець підвищує стійкість дуралюміна проти корозії, а будучи присутнім у вигляді дисперсних частинок фази Т, підвищує температуру рекристалізації і покращує механічні властивості.

Дуралюмін, що виготовляється в листах, для захисту від корозії піддають плакуванню, тобто покриттю тонким шаром алюмінію високої чистоти.

З сплаву Д16 виготовляють обшивки, шпангоути, стрингера і лонжерони літаків, силові каркаси, будівельні конструкції, кузова вантажних автомобілів і т.д.

Сплави Авіаль (АВ) . Ці сплави поступаються дюралюмінам по міцності, але мають кращу пластичність в холодному і гарячому станах. Авіаль задовільно обробляється різанням (після гартування і старіння) і зварюється контактним і аргонодуговим зварюванням. Сплав має високу загальну опірність корозії.

З сплаву АВ виготовляють різні напівфабрикати (листи, труби і т.д.), що використовуються для елементів конструкцій, що несуть помірні навантаження, крім того, лопасті гвинтів вертольотів, ковані деталі двигунів, рами, двері, для яких потрібна висока пластичність в холодному і гарячому станах.

Високоміцні сплави . Межа міцності цих сплавів досягає 550-700 МПа, але при меншій пластичності, ніж у дуралюмінієвих. Представником високоміцних алюмінієвих сплавів є сплав В95.

При збільшенні вмісту цинку та магнію міцність сплавів підвищується, а їх пластичність і корозійна стійкість знижуються. Добавки марганцю та хрому покращують корозійну стійкість. Сплави мають гарну пластичність в гарячому стані і порівняно легко деформуються в холодному стані після відпалу. Сплав В95 добре обробляється різанням і зварюється точковим зварюванням, його застосовують у літакобудуванні для навантажених конструкцій, що працюють тривалий час при t <= 100¸ 120 ° С. Сплав В95 рекомендується для стислих зон конструкцій і для деталей без концентраторів напружень.

Сплави для кування і штампування . Сплави цього типу відрізняються високою пластичністю і задовільнимb ливарними властивостями, що дозволяють отримати якісні злитки.

Сплав АК6 використовують для деталей складної форми та середньої міцності, виготовлення яких вимагає високої пластичності в гарячому стані. Сплав АК8 рекомендують для важконавантажених штампованих деталей.

Жароміцні сплави . Ці сплави використовують для деталей, що працюють при температурі до 300°С. Жароміцні сплави мають більш складний хімічний склад, ніж розглянуті вище алюмінієві сплави. Їх додатково легують залізом, нікелем і титаном. Деформуючі алюмінієві сплави, не зміцнюється термічною обробкою. До цих сплавів відносяться сплави алюмінію з марганцем або з магнієм. Зміцнення сплавів досягається в результаті утворення твердого розчину і в меншій мірі надлишкових фаз.

Сплави легко обробляються тиском, добре зварюються і володіють високою корозійною стійкістю. Обробка різанням ускладнена.

Сплави (АМц, АМг2, АМг3) застосовують для зварних і клепаних елементів конструкцій, що зазнають невеликі навантаження і потребують високого опору корозії.

Ливарні алюмінієві сплави поділяються на 5 груп:

1. Сплави Al-Si (силуміни ). Відрізняються високими ливарнимивластивостями, а виливки - великою щільністю. Сплави Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) порівняно легко обробляються різанням. Заварку дефектів можна виробляти газовим та аргонодуговим зварюванням.

Сплав АЛ9 - Sв = 200МПа, S0.2 = 140МПа, d = 5%.

Сплави Al-Cu. Ці сплави (АЛ7, АЛ19) після термічної обробки мають високі механічні властивості при нормальній і підвищеній температурах і добре обробляються різанням. Ливарні властивості низькі.

Сплав АЛ7 використовують для відливання невеликих деталей простої форми, сплав схильний до крихкого руйнування.

Сплав АЛ7 - Sв = 240МПа, S0.2 = 160МПа, d = 7%.

Сплави Al-Mg. Мають низькі ливарні властивості. Характерною особливістю цих сплавів є гарна корозійна стійкість, підвищені механічні властивості й оброблюваність різанням.

Сплави АЛ8, АЛ27, АЛ13 і АЛ22 призначені для виливків, що працюють у вологій атмосфері, наприклад, у суднобудуванні й авіації.

Сплав АЛ8 - Sв = 350МПа, s0.2 = 170МПа, d = 10%.

2. Мідні силуміни порівняно з силумінами мають трохи гірші ливарні властивості, але кращі механічні. Їх марки АК5М, АК8М3, АК12М2МгН та ін. Числа після літер К, М, Н і Мг відповідають середній масовій частці(в%) кремнію, міді, нікелю і магнію. Коли число після літери відсутнє, масова частка елемента становить близько 1%.

Серед мідних силумінів окремої уваги заслуговує сплав марки АК8М3, що містить близько 8% Si, 3% Cu, а також Mg, Mn, Ni (~0,5% кожного). Мідь і магній, що мають змінну розчинність в алюмінії, сприяють зміцненню сплаву під час термообробки (гартування і штучного старіння). Сплав АК8М3 має добру зварюваність й корозійну тривкість. З мідних силумінів виготовляють корпуси компресорів, головки та блоки циліндрів автомобільних двигунів.

3. Сплави третьої групи, основними компонентами яких є Al і Cu, мають серед ливарних сплавів найвищу міцність (σв = 300…500 МПа) й пластичність (δ = 4…12%). Вони легко обробляються різанням, добре зварюються, але виявляють малу корозійну тривкість й мають низькі ливарні властивості. Додаткове легування титаном і марганцем сприяє росту міцності й поліпшенню ливарних властивостей. Виділення інтерметалевих фаз Al12Mn2Cu і Al3Ti на границях зерен твердого розчину підвищує жароміцність сплавів до 300ºС. Одним з представників третьої групи є сплав марки АМ5.

4. Магналії – належать до системи Al-Mg. вони легко обробляються різанням, тривкі до корозії, задовільно міцні та пластичні, їх ливарні властивості погані. Марки сплавів четвертої групи: АМг7 (6…8% Mg), АМг10 (9,5…10,5% Mg), АМг5К (4,5…5,5% Mg; 0,8…1,3% Si; 0,1…0,4% Mg). З магналіїв виготовляють деталі суден та літаків, які не бояться вологи.

5 . У сплавах п’ятої групи другим за масовою часткою компонентом після алюмінію може бути кремній (К) або цинк (Ц). Марки сплавів: АК9Ц6, АК7Ц9, АЦ4Мг.

Жароміцні сплави . (АК4-1, АК-4 та ін.) зберігають свої механічні властивості до температури 300ºС. Порівняно з іншими сплавами мають більшу кількість легувальних елементів. Їх додатково легують такими елементами, як залізо, нікель і титан. Залізо й нікель утворюють фазу Al9Fe Ni, яка у вигляді дисперсних частин, що не коагулюють, підвищує жароміцність. Ці сплави використовують для виготовлення поршнів, головок циліндрів, лопаток компресорів турбореактивних двигунів, бшивок надзвукових літаків.


Список використаної літератури

1.В.Попович; Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство. Підручник. – Львів: Світ, 2006; 216с.-223с.

2.М.А.Сологуб; Технологія конструкційних матеріалів. Підручник, вища шк., 2002; 77с.

3. http://www.s-metall.com.ua/alyminij_i_splavi_na_ego_osnove.html

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий