Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий — металл серебри­сто-белого цвета, легкий, мягкий, пластичный. Плотность алю­миния составляет 2,7 г/см³, твердость — 20 НВ, предел прочнос­ти на растяжение — 60...90 МПа (6...9 кгс/мм²), относительное удлинение — 40 %.

Обладает высокой электропроводностью, что дает возможность широкого использования алюминия в электро­энергетике, и низким удельным весом.

На воздухе алюминий бы­стро окисляется. На его поверхности образуется тонкая плотная оксидная пленка, которая защищает детали от дальнейшего окис­ления. Высокая деформируемость позволяет обрабатывать алюми­ний штамповкой, ковкой, прокаткой, прессованием и волочени­ем.

Детали из алюминия хорошо свариваются в среде инертных газов. Алюминий устойчив против коррозии на воздухе и в воде. Из-за низких механических свойств чистый алюминий в качестве инструкционного материала не применяется.

Исходный технический алюминий выпускается под названием алюминий первичный. Из него выплавляются алюминиевые литейные и деформируемые сплавы. Применяя различные легирующие элементы (кремний, магний, марганец, титан, цинк и др.), получают алюминиевые сплавы с высокими физико-механичес­кими свойствами.

Алюминий первичный. По ГОСТ 11069—01 в зависимости от химической чистоты выпускается первичный алюминий трех групп:

- особой чистоты (А999),

-высокой чистоты (А995, А99, А97, А95)

- технической чистоты (А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е, АО).

В мар­кировке первичного алюминия цифры соответствуют массовой доле чистого алюминия.

Например, марка алюминия А999 означает, что массовая доля чистого алюминия составляет 99,999 %, приме­ни - не более 0,001 %.

Рисунок.1. Полуфабрикатные изделия, изготовленные из алюминиев сплавов:

а — слитки;

б — чушки;

в — листы;

г — лента;

д — трубы;

е — профили;

Ж__уголок;

з — проволока

Первичный алюминий по ГОСТ 4784—2002 выпускается в виде чушек, слитков, фольги, порошков и пудры. Слитки и чушки глад­кие и с пережимами применяются для изготовления полуфабри­катов: листов, лент, полос, труб, проволоки и различных профи­лей, а также штамповок и поковок (рисунок.1).

Чушки массой 5, 15 и 1000 кг и цилиндрические слитки ис­пользуют как для производства изделий, так и для получения раз­личных сплавов. Кроме того, промышленностью выпускается тех­нический алюминиевый сплав с магнием и медью для раскисле­ния стали, чугуна, ферросплавов в виде чушек массой до 16 кг или гранул размером до 10... 15 мм, порошков и пудры.

Классификация алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы классифицируются:

- по химическому составу,

-технологии перера­ботки в изделия,

-способности к термической обработке

- по ме­ханическим свойствам

(рисунок. 2).

Рисунок. 2. Классификация алюминиевых сплавов

По химическому составу в зависимости от легирующих эле­ментов выпускают три группы алюминиевых сплавов:

-силумин — сплав алюминия с кремнием;

-дюралюминий — сплав алюминия с медью, марганцем и магнием;

-сплав алюминия с магнием.

В зави­симости от технологических свойств алюминиевые сплавы под­разделяются на литейные и деформируемые.

Деформируемые спла­вы составляют до 80 % общего объема производства алюминиевых сплавов.

Технологические свойства зависят от микроструктуры сплавов.

Так, если сплав в твердом состоянии будет однофазным, т.е. в виде твердого раствора, то такой сплав будет иметь высокую плот­ность, а вместе с ней и деформируемость. В микроструктуре твер­дого раствора фазовых превращений не происходит, поэтому та­кие сплавы закалку не воспринимают. Улучшение механических свойств этих сплавов производят путем холодной деформации, наклепа.

Если в сплаве образуется микроструктура механической сме­си — эвтектика, то сплав будет иметь высокие литейные свойства и низкую способность сплавов к пластической деформации. Улуч­шение механических свойств литейных сплавов производят тер­мической обработкой, при которой достигается улучшение стро­ения эвтектики за счет регулирования скорости перекристаллиза­ции.