Химический состав и механические свойства некоторых литейных сплавов алюминий-магний

Марка	Содержание элементов, %			Механические свойства
	Al	Mg	другие элементы	в, МПа	0,2, МПа	, %
АЛ 8	основа	9,5-11,5	 0,07 Ti  0,07 Be	350	170	10
АЛ 27	основа	9,5-11,5	0,05 - 0,15 Ti 0,05 - 0,22 Zr 0,05 - 0,15 Be	360	180	18

Сплавы алюминий – магний. Также как и предыдущие сплавы имеют низкие литейные свойства из-за отсутствия в структуре эвтектики. Однако эти сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью, повышенными механическими свойствами (табл.8) и обрабатываются резанием. Хорошие механические свойства они приобретают вследствие введения титана и циркония. Добавка бериллия уменьшает окисляемость расплава при плавке.

Структура этих сплавов представляет собой -твердый раствор и интерметаллидную фазу Al₃Mg₂, которая в виде крупных частиц располагается по границам зерен и вызывает охрупчивание. Чтобы избежать этого, сплавы после закалки от 430^оС выдерживают в масле (40-50^оС) в течение 12-20 часов для растворения частиц Al₃Mg₂ в -твердом растворе. Из этих сплавов изготовляют детали для судостроения и авиации.

Жаропрочные сплавы. Эти сплавы используют для изготовления поршней, головок цилиндров и других деталей, работающих при температурах 250-350^оС. Жаропрочные свойства этих сплавов обеспечивают добавки Mn, Ti, Ni, Ge, Zr (табл.9), которые образуют нерастворимые интерметаллидные фазы Al₆Cu₃, Al₂Ge, Al₂Zr, Al₂CuMg, Al₆Cu₃Ni. Для повышения прочности сплавы подвергают закалке и искусственному старению.

Таблица 9

Химический состав и свойства жаропрочных алюминиевых литейных сплавов

Марка	Химический состав, %					Механические свойства
	Al	Mg	Mn	Cu	другие элементы	в, МПа	, МПа	, %
АЛ 1	основа	1,25-1,75	-	3,75-4,5	1,75-2,25Ti	240	45	1,0
АЛ 21	основа	0,8-1,3	0,15-0,25	4,6-6,0	0,1-0,2Cr 2,6-3,6 Ni	220	50	1,5
АЛ 33	основа	-	0,6-1,0	5,5-6,2	0,8-1,2 Ni 0,05-0,2 Zr 0,15-0,3 Ge	280	90	2,0

3. Сплавы, получаемые методом порошковой металлургии

На основе алюминия производят две группы таких сплавов: САП – спеченные алюминиевые порошки и САС – спеченные алюминиевые сплавы.

Спеченные алюминиевые порошки. Для изготовления изделий используют алюминиевую пудру и мелкодисперсную Al₂O₃ (табл.10), которые тщательно перемешивают, засыпают в пресс-формы и прессуют под давлением, а затем проводят спекание при температуре 600^оС. Поскольку оксид алюминия не растворяется в алюминиевой основе и не укрупняется, то эти сплавы имеют хорошую жаропрочность, прочность, высокую коррозионную стойкость, хорошую тепло- и электропроводность, высокое сопротивление истиранию.

Свойства изделий из САП зависят в основном от содержания оксида люминия и степени дисперсности алюминиевой пудры (рис. 2).

0 100 d, мкм 500  %, Al₂O₃ 20 25

Рисунок 2 – Влияние степени дисперсности алюминиевой пудры (а)

и количества Al₂O₃ (б) на механические свойства САП.

Таблица 10

Химический состав и свойства спеченных алюминиевых порошков

Марка	Полуфабри- кат	Темпе-ратура испы-тания	Содержание элементов, %				Механические свойства
			Al	Al2О3	Fe	Жир	в, МПа	0,2, МПа	, %	НВ
САП-1	Прутки, полосы Листы толщиной 1,5 мм	20 300 500 20 300 500	основа	6-9	0,2	0,2	260-300 160-180 50-70 320-340 90-120 30-40	200-240 120-140 50-60 280-300 - -	8-12 3-7 2-6 3-4 10-14 6-8	85 -
САП-2	Прутки, полосы	20 300 500	основа	9-13	0,2	0,25	320-360 170-180 80-90	210-250 150-160 80-90	6-8 4-6 2-3	100
САП-3	Прутки, полосы Штамповка	20 300 20 350 500	основа	13-18	0,25	0,25	380-450 190-210 370-390 120-130 70-80	320-360 140-160 320-330 100-110 50-60	3-6 4-7 6 8 6	120 100

САП применяют вместо нержавеющих сплавов для изготовления деталей и узло

в в малонагруженных конструкциях, эксплуатируемых продолжительно при температуре 300-500^оС и для кратковременной работы до 1000^оС. Сплавы легко обрабатываются резанием.

Спеченные алюминиевые сплавы (САС). Сплавы состоят из спеченного легированного алюминиевого порошка или гранул. Для САС характерны или высокая прочность, или хорошая жаропрочность, или низкий коэффициент линейного расширения, или низкий коэффициент трения. Изменение свойств зависит от легирующих элементов, которые присутствуют в сплаве. Согласно классификации В.И.Добаткина в зависимости от легирующих компонентов САС подразделяются на три группы. Первая группа содержит марганец, хром, цирконий, титан. В результате технологических нагревов под горячее прессование и экструзию (обработка давлением) они распадаются с выделением дисперсных интерметаллидных фаз, что приводит к повышению прочности.

Вторая группа САС легирована железом, никелем и кобальтом. Большая скорость охлаждения частиц порошка обеспечивает образование гетерогенной (неоднородной) структуры, т.е. интерметаллидные фазы находятся в дисперсном состоянии и равномерно распределены.

Третью группу САС составляют гранулированные сплавы, полученные их алюминиевых сплавов, содержащих свинец, олово, кадмий. Полуфабрикаты из САС получают, нагревая сначала порошки и гранулы в алюминиевой оболочке, а затем подвергая горячему прессованию и экструзии. Для сплавов первой и второй групп этот процесс проводится при температуре 400-500^оС, что обеспечивает создание и сохранение необходимой структуры и получение требуемых свойств. Применяют САС для деталей, работающих в паре со сталью при температуре 20-200^оС, которые требуют сочетания низкого коэффициента линейного расширения и малой теплопроводности, а также в приборостроении, когда путем литья и обработки давлением трудно получить соответствующий сплав.