3.2. Класифікація і загальна характеристика алюмінієвих сплавів

Сплави на основі алюмінію використовують в яксті конструкційного материалу значно частіше, ніж чистий алюміній. Алюмінієві сплави характеризуються високою питомою міцністю, здатністю опиратися інерційним і динамічним навантаженням, високою технологічністю. Усе сплави алюмінію перевершують чистий алюміній за міцністю (межа міцністі ряду сплавів досягає 500-700 Н/мм²) та питомою міцністю, яка у деяких сплавів наближається до такої у високоміцних сталей. Більшість алюмінієвих сплавів мають високу корозійну стійкість (за винятком сплавів з міддю), високі теплопровідність і електропровідність. Вони характеризуються достатньо високими технологічними властивостями: добре обробляються тиском, зварюються точковим зварюванням, в основному добре обробляються різанням. Більшість з них переважають за пластичністю магнієві сплави і пластмаси.

Основними легуючими елементами алюмінієвих сплавів є Cu, Mg, Si, Mn, Zn, іноді - Li, Ni, Ti. Багато легуючих елементів утворюють з алюмінієм обмежені тверді розчини зі змінною розчинністю а також проміжні фази - інтерметаліди. Це дає змогу зміцнювати такі сплави термічною обробкою – гартуванням на пересичений твердий розчин з подальшим природним чи штучним старінням. Ефективність такої обробки ілюструється даними рисунку 3.1 на прикладі сплавів системи Al - Cu, оскільки мідь входить в склад майже усіх алюмінієвих сплавів.

Рисунок 3.1 - Частина діаграми стану Al - Cu

Гранична розчинність міді у алюмінії складає примірно 5,7% (за масою) і знижується при охолодженні до 0,5% (при 20°С). Таким чином, в залежністі від складу сплаву, до 5,2% міді може виділитися з пересиченого твердого розчину в процесі старіння у вигляді надлишкової фази CuAl₂ (фазове старінне), що забезпечить значне зміцнення сплаву.

Легуючі елементи, особливо перехідні, підвищують температуру рекристалізації алюмінію за рахунок утворення дисперсних часток інтерметалідних фаз, які перешкоджають міграції меж зерен і сприяють зміцненню сплаву (т.н. структурне зміцнення, або “прес-ефект”).

Присутність в складі сплавів таких домішок, як залізо і кремній, які утворюють нерозчинні в -твердому розчині фази, призводить до зниження їх пластичності, в’язкості руйнування, опору розвитку тріщин. Шкідливий вплив цих домішок може бути зменшений внаслідок зменшення їх вмісту з 0,5-0,7% (звичайний вміст у відповідністі зі стандартами) до 0,1-0.3% (чистий сплав, наприклад, Д 16ч), а іноді і до сотих долей відсотку (сплав підвищеної чистоти, наприклад, Д 16 пч), а також легуванням їх марганцем. Сплави підвищеної чистоти використовують для виготовлення найбільш відповідальних деталей, таких як силові елементи конструкцій пасажирських і транспортних літаків.

Алюмінієві сплави класифікують за наступними ознаками:

1) за технологією виготовлення їх підрозділяють на:

а) сплави, які деформують, напівфабрикати або вироби з яких отримують методами гарячої або холодної пластичної деформації;

б) ливарні сплави, вироби з яких отримують методами лиття;

в) спечені сплави, вироби з яких отримують методами порошкової металургії;

2) За здатністю зміцнюватися внаслідок термічної обробки їх підрозділяють на:

а) сплави, які зміцнюються термічною обробкою;

б) сплави, які на зміцнюються термічною обробкою.