1 Алюминий

Алюминий – химический элемент III группы периодической системы элементов. Серебристо-белый металл, при обычных условиях покрытый тонкой оксидной пленкой. Во всех устойчивых соединениях алюминий трехвалентен, но при высоких температурах может быть одновалентен.

По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди металлов. Его содержание в земной коре составляет около 8%. В свободном состоянии в природе не встречается из-за высокой химической активности. Наиболее ценной алюминиевой рудой являются бокситы, где содержится около 50% Al₂O₃. Производство алюминия заключается в получении Al₂O₃ из алюминиевых руд щелочным, кислотным, электротермическим или комбинированным способами, а затем проводится электролиз Al₂O₃ на получение первичного металла. Производство энергоемкое, до 30% стоимости алюминия составляет электроэнергия, поэтому производства располагают вблизи мощных электростанций.

Алюминий обладает гранецентрированной кубической решеткой; низкой плотностью γ=2,7 г/см³; низкой температурой плавления t_пл.=660^оС; высокой теплопроводностью =0,57 кал/смсекград; высокой электропроводностью, составляющей 65% электрической проводимости меди.

Отожженный алюминий высокой чистоты имеет _в=60МПа; =40%; 25НВ. После холодной прокатки механические свойства меняются: _в=180-240 МПа; 45-60 НВ; =3-5%.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью на воздухе и в кислых средах за счет образования на поверхности оксидной пленки Al₂O₃. Чем чище алюминий, тем выше его коррозионная стойкость.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состояниях, но плохо обрабатывается резанием, хорошо сваривается.

В зависимости от способа получения и химического состава различают: алюминий особой чистоты, алюминий высокой чистоты и алюминий технической чистоты.

Алюминий особой чистоты марки А999 содержит менее 0,001% примесей. Получают его зонной плавкой и применяют для научно-исследовательских целей и в полупроводниковой и ядерной технике.

Алюминий высокой чистоты марок А995, А99, А97, А95 содержит от 0,005-0,05% примесей. Используют при производстве электрических конденсаторов и другой аппаратуры.

Алюминий технической чистоты марок А85, А8, А7, А6, А5 и др. содержит от 0,15-1,00% примесей. Применяют для изготовления фольги, токопроводящих изделий и получения алюминиевых сплавов. Технический алюминий, поступающий в виде листов, профилей, прутков и других полуфабрикатов, маркируется АД и АД1.

Как конструкционный материал алюминий применять нецелесообразно из-за низкой прочности, а вот сплавы на основе алюминия обладают необходимыми механическими свойствами.

2 Сплавы на основе алюминия

В качестве основных легирующих элементов при производстве алюминиевых сплавов используют Cu, Mn, Mg, Si, Zn и др.

Большинство легирующих элементов образуют с алюминием твердые растворы ограниченной растворимости и интерметаллидные фазы с алюминием и между собой (CuAl₂, Mg₂Si, Al₃Mg₂ и др.).

Все алюминиевые сплавы можно разделить на три группы:

а) деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов прокаткой и волочением или ковкой и штамповкой (рис.1, участок А);

б) литейные сплавы, предназначенные для получения изделий методом фасонного литья (рис.1, участок Б);

в) сплавы, получаемые методом порошковой металлургии (САП – спеченные алюминиевые порошки, САС – спеченные алюминиевые сплавы).

В зависимости от способности сплавов упрочняться термической обработкой их подразделяют на:

• упрочняемые термической обработкой (рис.1, участок Г)

• не упрочняемые термической обработкой (рис.1, участок В).