3.5 Спечені сплави на основі алюмінія

Ця група сплавів може бути розділена на три види:

1) спечені алюмінієві порошки (САП);

2) спечені алюмінієві сплави (САС);

3) гранульовані сплави.

Спечені алюмінієві порошки (САП).

САП частіше всього є сплавами системи Al - Al₂O₃. Їх отримують холодним брикетуванням алюмінієвої пудри (размір часток біля 1 мкм), вакуумним відпалом (дегазація) і подальшим спіканням під тиском. Після спікання і деформації отримують двофазний сплав, в якому дисперсні частки оксиду алюмінія рівномірно розподідені в алюмінієвій матриці. Вміст Al₂O₃ складає 5...8 % (об’ємних). Сплави типу САП (САП-1, САП-2 і ін.) володіють високою міцністю (_в = 300-450 Н/мм²), достатньою пластичністю (=2-8 %), високою жароміцністю при тривалому нагріванні до 500°С (у сплава САП-1 жароміцність при 500°С ₁₀₀= 450 Н/мм²). Знеміцнення в них, яке обумовлюється рекристалізацією, не відбувається майже до температури плавлення алюмінію внаслідок присутністі часток окису алюмінія.

Спечені алюмінієві сплави (САС).

Ці сплави також отримують з порошків відповідного складу шляхом їх пресування, відпалу у вакуумі і спікання. Структурний і фазовий склад таких сплавів залежить від складу порошків, які використовують. САС - це переважно сплави спеціального призначення.

Гранульовані сплави.

Гранульовані сплави загалом подібні САС, за винятком того, що вихідним матеріалом для їх отримання є більш крупні частинки (гранули) розміром від кількох мкм до кількох мм. Гранульовані сплави отримують шляхом компактування з гранул, відлитих з надвисокою швидкістю кристалізації в умовах охолодження зі швидкістю 10³-10⁶ град./с (наприклад, при розпиленні рідкого металу струменем нейтрального газу).

Гранули і готові напівфабрикати (вироби) характеризуються дрібнозернистою структурою, мінімальною ліквацією, метастабільним станом, що обумовлене великим пересиченням твердих розчинів внаслідок високої швидкості охолодження. В процесі технологічних операцій гарячого компактування сплавів (температура процесу – 400...450°С) з пересиченого твердого розчину виділяються дисперсні частки інтерметалідних зміцнюючих фаз (Al₆Mn, Al₇Cr, Al₃Zr та ін.), які підвищують температуру рекристалізації, збільшують міцність сплавів при звичайних і підвищених температурах. У ряда сплавів при підвищенні вмісту перехідних металів межа міцності може досягати 800 Н/мм². В якості вихідного материалу для таких гранульованих сплавів можуть слугувати “стандартні” алюмінієві сплави, наприклад, дуралюміни.

4. Магній і сплави на його основі

4.1. Властивості та застосування магнію

Магній - метал сріблястого кольору. Mg не володіє поліморфізмом. Має гексагональну щільноупаковану кристалічну гратку з параметрами (періодами) а=0,3202 нм, с=0,5199 нм. Магній має низьку густину (1,74 г/см³), невисоку температуру плавлення (649°С), атомну масу 24,305 і порядковий номер 12 у періодичній системі. Як вихолить з даних таблиці 1.2, теплопровідність магнія в 1,5, а електропровідність - в 1,6 рази нижчі, ніж у алюмінія. Магній характеризується також доброю оброблюваністю різанням і здатністю сприймати ударні і гасити вібраційні навантаження.

В залежності від вмісту домішок встановлені наступні марки магнію: Мг 96 (до 0,04% домішок), Мг 95 (до 0,05% домішок), Мг 90 (до 0,10% домішок). Такі домішки, як Fe, Si, Ni, Cu знижують і без того низькі пластичність і корозійну стійкість. До недоліків магнию відносяться його інтенсивне окислення при нагріванні і спалахування на повітрі при температурі, вищої за 623°С, і навіть самоспалахування порошку, дрібної стружки, тонкої смуги на повітрі при звичайних температурах, виділення при цьому великої кількості теплоти і випромінювання сліпучо-яскравого світла, що становить велику небезпеку.

Чистий магній характеризується невисокими механічними властивостями:

Стан _в, Н/мм² _т, Н/мм² , % НВ

Литий 110-120 20-30 6-8 30

Холоднодеформований (штаби) 260 - 9 -

Після відпалу для усунення наклепу 190 98 15-17 40

Низька пластичність магнию при 20-25°С пояснюється розвитком процесів ковзання в кристалах з гексагональною щільноупакованою граткою переважно у площинах базису. Підвищення температури деформації призводить до збільшення кількості площин ковзання і двійникування і підвищенню пластичності. Тому обробку тиском магнію здійснюють при температурі 350-450°С.

Чистий магній внаслідок низьких механічних властивостей як конструкційний матеріал практично не використовується. Основні галузі його використання: виробництво сплавів на його основі, піротехніка, хімічна промисловість (каталізатор і компонент органічного синтезу), чорна та кольорова металургія (легування, модифікування, розкислення).