Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Август » 11 » Алюминиевые сплавы.
21:28
Алюминиевые сплавы.

   В одной из предыдущих бесед мы рассмотрели получение и свойства алюминия, его особенности и области применения. С учетом недостатков алюминия как конструкционного материала, в промышленности широко используются различные сплавы на основе алюминия. В частности, алюминия имеет недостаточную стойкость к коррозии и малую жесткость. Все добавки повышают твердость алюминия в ущерб его пластичности и ударной вязкости.

   Наиболее широкое применение в промышленности получили сплавы алюминия с добавлением кремния силумины (содержащие кремний в количестве 6 – 13%). Для силуминов характерна высокая жесткость, малая плотность и хорошие литьевые свойства среди остальных сплавов на основе алюминия. Для дополнительного улучшения литьевых и эксплуатационных свойств, в состав силуминов вводят ряд добавок: магний, цинк, медь и пр.

   Среди аналогичных по цене алюминиевых сплавов, силумины имеют высокую жидкотекучесть и малую термическую усадку. Поэтому сложность формы изделий лимитируется не литьевыми свойствами, а низкой ударной вязкостью при эксплуатации.

   Алюминиевые сплавы принято подразделять по основным легирующим компонентам. Порядковый номер указывает на номер рецепта сплава в общем перечне алюминиевых сплавов, предусмотренных ГОСТами. Основные литьевые сплавы алюминия следующие:

  – система алюминий – магний: АЛ8, АЛ22, АЛ13, АЛ23, АЛ27 и пр.

  – система алюминий – кремний: АЛ2, АЛ4, АЛ9 и ряд других.

  – система алюминий – медь: АЛ7, АЛ19, АЛ7В, и пр.

  – система алюминий – кремний – медь: АЛ3, АЛ5, АЛ6, АЛ10В, АЛ14В, АЛ32 и др.

   Последняя группа алюминиевых литьевых сплавов из алюминия и др. металлов (никель, железо, цинк и др.): АЛ1, АЛ20, АЛ30 и др. марки.

   Наиболее широкое применение для отливки несложных изделий общего назначения имеет сплав АЛ2, содержащий 10-13% кремния. Всем знакомы литые крепежные элементы для металлической мебели Советского производства из данного сплава. Он отличается невысокой ценой и не требует глубокой термической обработки.

   Сплавы АЛ4В и АЛ4 имеют аналогичное назначение и включают кроме кремния (8 – 11%) еще магний (0,2 – 0,4%) и марганец (0,2 – 0,5%). Для достижения максимальных прочностных характеристик изделий из этих материалов используют модифицирование и глубокую термическую обработку.

   Из алюминиево-магниевых сплавов наиболее широкое применение имеет сплав АЛ8, содержащий 9-11% магния. Он отличается сравнительно низкими литьевыми свойствами, но имеет высокие прочностные характеристики после термической обработки. Относительное удлинение при растяжении δ=9%, прочность на смятие σв=280 Мн/м2.

   Сплавы алюминия с медью, содержащие небольшие количества меди (4 – 5%) АЛ7 и АЛ19 применяются после термической обработки и имеют высокие прочностные свойства. Сплав АЛ19 отличается хрупкостью при хороших литейных свойствах и используется только после глубокой термической обработки.

   Сплав АЛ11, относящийся к системам алюминий-кремний-цинк, имеет прекрасные литьевые свойства и хорошую прочность. Из него производят средненагруженные детали сложной формы. Для упрочнения изделие подвергают термической обработке.

   Системы алюминий-кремний-медь АЛ5 и АЛ6 применяют для литья под давлением сложных и/или крупных деталей различной формы, в том числе, сильно нагруженных. Так как, состав этих сплавов оптимизирован для достижения высоких литьевых свойств при малой термической усадке полученной детали. Для повышения твердости и жесткости, готовую деталь из сплава АЛ5 выдерживают 5 часов при 525*С.

   В отличие от литьевых сплавов алюминия, деформируемые сплавы обладают более высокой пластичностью, позволяющей проводить обработку давлением (прокат, штамповка, ковка, глубокая вытяжка). В связи с наличием нескольких фаз и большими напряжениями в кристаллической решетке металла, все сплавы алюминия менее эластичны, чем чистый алюминий.

   Все деформируемые сплавы алюминия подразделяют на подвергаемые термической обработке и не подвергаемые термической обработке сплавы. Первая группа характеризуется меньшей хрупкостью и содержит несколько большее количество алюминия, вторая группа имеет большую прочность и склонна к достаточно высоким структурным напряжениям.

   К сплавам алюминия не упрочняемым термической обработкой относят системы алюминий-марганец и алюминий-магний-марганец. Для данных систем характерна хорошая свариваемость и высокая стойкость к коррозии. Их используют для крупных сварных конструкций и для работы в достаточно агрессивных средах. И, конечно же, при изготовлении крупносерийных изделий глубокой вытяжкой и штамповкой.

   Среди деформируемых сплавов алюминия, подвергаемых термической обработке, стоит отметить некоторые марки дюралюминия. Дюралюминий содержит: магний (0,2 – 1,6%), медь (2 – 5%), кремний (0,4 – 11%), марганец (0,3 – 11%), иногда железо (в количестве менее 0,7%). Стандарты предусматривают следующую маркировку дюралюминия, буква “Д” в начале марки означает дюралюминий, а цифра это порядковый номер рецептуры в соответствии с ГОСТ.

   Высокое содержание меди и магния приводят к повышению пластичности алюминиевого сплава в ходе термической обработки. В отличие от сталей, нагрев до примерно 500*С с резким охлаждением в воде приводит к снижению жесткости и повышению эластичности сплава. Это явление проходит в течение нескольких дней. Чем выше содержание магния и, особенно, меди, тем быстрее происходит вторичное нарушение равномерности структуры (старение). Что приводит к снижению эластичности при повышении твердости.

   Наиболее широкое применение нашли первые 16 марок дюралюминия (с Д1 по Д16). Они широко используются в судостроении, самолетостроении, транспортном машиностроении и других областях промышленности. Для улучшения обрабатываемости давлением их подвергают закалке на воду с нагревом до 500*С. После проката изделие выдерживают до дальнейшей обработки 5-8 суток или нагревают до 100 – 150*С на несколько часов.

   Процесс потери пластичности при повышении жесткости называют “старение”. При этом процессе происходит увеличение жесткости на смятие до 300 – 470 Мн/м2, а относительное удлинение при растяжении, уменьшается примерно в полтора раза.

   В отличие от более однородных и химически инертных сплавов, дюралюминий желательно подвергать дополнительной защите от коррозии. Иногда это делают при помощи лакокрасочных покрытий, но, чаще всего на предприятии производят совместной прокат листового дюралюминия с фольгой из чистого алюминия. Это приводит к получению, своего рода, дублированного материала, то есть, покрытия из тонкой алюминиевой пленки на поверхности дюралюминиевого изделия. Данный процесс носит историческое название “плакирование дюралюминия”.

   Обработку давлением дюралюминиевых заготовок можно производить в горячем (нагрев 430 – 490*С) и в холодном состоянии. Обработку давлением в холодном состоянии проводят чаще всего до полного старения сплава после термической обработки.

   Области применения всех сплавов алюминия чрезвычайно обширны, они включают: станкостроение, самолетостроение, изготовление мебели, производство бытовой техники, строительство и даже детали для бронетехники. Огромное значение имеют сплавы алюминия для космической техники, вертолетостроение, изготовления высокотехнологичных транспортных средств различного назначения (суда на воздушной подушке, экранопланы, БПЛА, суда на подводных крыльях и пр.). В связи с высокой прочностью при малой плотности, иногда литьевые сплавы алюминия используют для изготовления дополнительных вставок в бронежилеты.

Категория: Металлургия | Просмотров: 3358 | Добавил: Chemadm | Теги: конструкционные материалы, металлические сплавы | Рейтинг: 4.2/6
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]