13. Алюминий и его сплавы. Составы, свойства, термическая обработка.

Алюминий – серебристый металл, имеющий ГЦК-решетку. Обладает низкой плотностью и высокими теплопроводностью и электропроводностью. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью из-за образования на его поверхности тонкой прочной пленки оксида алюминия. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость. Наиболее распространены сплавы алюминия с марганцем, кремнием, магнием, медью, цинком. Выделяют группы сплавов алюминия:

- Литейные. К литейным сплавам относят силумины (Al+Si);

- Деформируемые. К деформируемым сплавам относят дуралюмины (Al+Cu+Mg), авиаль.

Маркировка алюминиевых сплавов: Впереди стоит буква А, далее пишется буква обозначающая:

Л	К	Д	В
литейные	Для ковки	дуралюмины	авиаль

У дуралюминов указывается только буква Д (Д1). За буквами следует номер сплава (АК6). В маркировке сплава так же может указываться легирующий элемент добавленный в сплав (АМг2).

Алюминиевые сплавы подвергают:

1) отжигу. Основными видами отжига являются:

- диффузионный. Гомогенизацию применяют для выравнивания химической микронеоднородности зерен твердого раствора путем диффузии. Для выполнения гомогенизации алюминиевые сплавы (слитки) нагревают до 450-520⁰С и выдерживают при этих температурах от 4 до 40 ч. Охлаждение вместе с печью или на воздухе. Структура становится более однородной, повышается пластичность, что значительно улучшает последующую деформацию слитка горячей обработкой давлением. Такой отжиг применяют для деформируемых алюминиевых сплавов.

- рекристаллизационный. Применяется для восстановления пластичности. Температура рекристаллизационного отжига алюминиевых сплавов 300-500⁰С, выдержка 0,5-2 ч.

2) закалке и старению. Закалка основана на том что при понижении температуры Растворимостьнекоторых элементы, входящие в алюминиевые сплавы и образующих с алюминием ограниченные твердые растворы переменной концентрации уменьшается. При старении происходит распад пересыщенного раствора. В алюминиевомедных сплавах состояние, получившееся в результате естественного или низкотемпературного старения, является неустойчивым. Если такой сплав нагреть до 230-250⁰С с короткой (30-120 с) выдержкой, с последующим быстрым охлаждением в воде, то упрочнение исчезает и сплав по своим свойствам возвращается к свежезакаленному состоянию – возврат. Температура нагрева под закалку 500-525⁰С выдержка 2-20 ч. Охлаждение в холодной или подогретой воде и далее старение при 175 ± 5⁰С в течение 5-10 ч. В марке литейных сплавов указывают тип термообработки:

Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6	Т7	Т8
искусственное старение без предварительной закалки	отжиг	закалка	закалка и естественное старение	закалка и частичное искусственное старение	закалка и полное искусственное старение	закалка и стабилизирующий отпуск	закалка и смягчающий отпуск

14. Магний и магниевые сплавы. Составы, свойства, термическая обработка.

Магний - щелочноземельный металл. Цвет светло-серый. Характерным свойством магния является малая плотность, гексональная кристаллическая решетка, теплопроводность ниже чем у алюминия. В качестве примесей присутствуют Fe,Si,Ni, Na,Al,Mn. Вредными примесями являются Fe, Ni,Cuи Si, снижающие коррозионную стойкость магния. На воздухе магний легко воспламеняется. Используется в пиротехнике и химической промышленности. Вследствие высокой удельной прочности магниевые сплавы применяются в авиастроении, ракетной технике, электротехнике и радиотехнике (корпуса приборов, телевизоров). Благодаря способности поглощать тепловые нейтроны и не взаимодействовать с ураном, магниевые сплавы используют для изготовления оболочек трубчатых тепловыделяющих элементов в атомных реакторах. Из-за малой устойчивости против коррозии изделия из магниевых сплавов оксидируют. Затем на оксидированную поверхность наносят лакокрасочные покрытия. Наиболее применяемые сплавы магния:

- с алюминием (10%).

- цинком (5-6%).

- марганцем (2,5%).

- цирконием (1,5%).

Алюминий и цинк повышают механические свойства магния. Марганец повышает сопротивление коррозии и улучшает свариваемость сплавов магния. Церий и цирконий измельчают зерно и повышают механические свойства, а цирконий - сопротивление коррозии. Редкоземельные металлы и торий увеличивают жаропрочность магниевых сплавов. Бериллий (0,005-0,012%) уменьшает окисляемость магния при плавке, литье и термической обработке. Магниевые сплавы делят на:

1) литейные (МЛ).

2) деформируемые (МА).

Сплавы маркируются буквами и цифрами (МЛ6, МА12). Сплавы могут быть термически упрочняемыми и не упрочняемыми.

Магниевые сплавы подвергают:

- Гомогенизационному отжигу. Для выравнивания химической микронеоднородности зерен твердого раствора путем диффузии. Отжиг проводиться при температурах 350-400⁰С с выдержкой 18-24 ч.

- Рекристаллизационному отжигу. Для устранения наклепа и снятия остаточных напряжений. Проводят при температуре 350⁰С, а также при более низких температурах (порог рекристаллизации 250⁰С).

- Закалке и старению. Температура закалки для большинства магниевых сплавов 360-415⁰С. Длительная выдержка при температуре закалки (до 30 ч) из-за малой скорости диффузионных процессов, охлаждение на воздухе в связи с замедленным распадом пересыщенного твердого раствора. Окисление сплавов при нагреве под закалку. Температура старения 170-200⁰С. Длительная выдержка из-за большой устойчивостью пересыщенного твердого раствора.