Тема19. Алюминий и сплавы на его основе

27). Алюминий

Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Температура плавления алюминия 6600С. Алюминий имеет ГЦК - решетку с периодами  = 0,4041 нм. Наиболее важной особенностью алюминия является плотность - 2,7 г/см3 против 7,8 г/см3 для железа и 8,94 г/ см3 для меди. Алюминий обладает высокой электрической проводимостью, составляющей 65 % проводимости меди.

Технический алюминий маркируется А85, А8, А7...А0 (99,0% Аl). В качестве примесей присутствуют Fe, Si, Cu, Mn, Zn. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, вследствие образования тонкой прочной пленки Al2O3. Чем чище алюминий, тем выше кор-розионная стойкость.

Таблица 49

Механические свойства отожженного алюминия высокой чистоты

и технического алюминия

 , МПа 0,2 , МПа ,% ,%

Механические свойства отожженного алюминия высокой частоты

50 15 - 50

Механические свойства технического алюминия (АДМ)

80 30 35 -

Модуль нормальной упругости 71000 МПа. Холодная пластическая деформация по-вышает предел прочности технического алюминия до 150 МПа, но относительное удлинение снижается до 6%. Алюминий легко обрабатывается давлением, но обработка резанием затруднена, сваривается всеми видами сварки. Технический алюминий ввиду низкой прочности применяют для изготовления конструкций и деталей не несущих нагрузки, когда требуется высокая пластичность, хорошая свариваемость, сопротивление коррозии и высокие теплопроводность и электрическая проводимость. Так, например, из технического алюминия изготавливают различные трубопроводы, палубные надстройки морских и речных судов, кабели, электропровода, шины, конденсаторы, корпуса часов, фольгу, витражи, перегородки в комнатах, двери, рамы, посуду, цистерны для молока. Алюминий высокой чистоты предназначается для фольги, токопроводящих кабельных изделий. Более широко используют сплавы алюминия.

27.1 Классификация алюминиевых сплавов

Наибольшее распространение получили сплавы Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Si, Al-Mg-Si, а также Al-Zn-Mg-Cu (рис. 74).

Все сплавы алюминия можно разделить на деформируемые, предназначенные для по-лучения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, труб и т. л.), а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования ковки и штамповки и литейные, пред-назначенные для фасонного литья.

Деформируемые сплавы по способности упрочняться термической обработкой подраз-деляют на сплавы, не упрочняемые термической обработкой, и сплавы, упрочняемой терми-ческой обработкой.

Таблица 50

Химический состав (по легированным элементам) и типичные механические свойства

некоторых деформируемых алюминиевых сплавов после закалки и старения

Сплав1 Содержание элементов, % Механические свойства3

Cu Mg Mn Si Другие

элементы 0,2 в -1 

МПа

Дуралюмины

Д1 3,8-4,8 0,4-

0,8 0,4-

0,8 - - 320

490

-

14

Д16 3,8-4,9 1,2-

1,9 0,3-

0,9 - - 400 540 125 11

Сплав авиаль

АВ2 0,1-0,5 0,45-

0,9 0,15-

0,35 0,5-

1,2 - 200

(300) 260

(380) - 15

(12)

Высокопрочный алюминиевый сплав

В95 1,4-2,0 1,8-

2,8 0,2-0,6 - 5-7 Zn

0,1 - 0,25 Cr 530-550 560-600 156 8

Ковочные алюминиевые сплавы

АК6 1,8-

2,6 0,4-

0,8 0,4-

0,8 0,7-

1,2 - 300 420 - 12

АК8 3,9-

4,8 0,4-

0,8 0,4-

1,0 0,6-

1,2 - 380 480 - 10

Жаропрочные алюминиевые сплавы

АК4-1 1,9-

2,5 1,4-

1,8- 0,35 0,8-1,4 Fe

0,8-1,4 Ni

0,02-0,1 Ti 280 430 - 13

Д20 6-7 - 0,4-0,8 - 0,1-0,2 Ti 250 400 - 12

1 Буква "Д" обозначает сплав типа дуралюмин, буква "А" в начале марки - технический алюминий. (АД, АД1); "АК" - алюминиевый ковочный сплав. Нередко в начале марки ставится буква "В" - высокопрочный. После условного номера часто следуют обозначения, характеризующие состояние сплава: "М" - мягкий (отожженный), "Т" - термически обработанный (закалка и естественное старение); "Н" - нагартованный, "П" -полу нагартованный.

2 Механические свойства даны для прессованных прутков и профилей после закалки и старения. Листы имеют более низкие механические свойства.

3Мехнические свойства даны после закалки и естественного старения, в скобках - после закалки и искусственного старения.

Таблица 51

Химический состав (по легированным элементам) и типичные механические свойства

сплавов алюминия, не упрочняемые термической обработкой

Сплав1 Содержание элементов, % Механические свойства2

Mn Mg в , МПа 0,2 , МПа 

АМц 1,0-1,6 - 130 (170) 50 (130) 23 (10)

АМг2 0,2-0,6 1,8-2,8 200 (250) 100 (200) 23 (10)

АМг3 0,3-0,6 3,2-3,8 220 110 20

АМг5 0,3-0,6 4,8-5,8 300 150 20

АМг6 0,5-0,8 5,8-6,8 130 (170) 170 (300) 18 (10)

1 Сплав АМг3 содержит 0,50),8 % Si , улучшающего свариваемость, сплавы АМг5,АМг6 нередко легируют 0,02 Ti и 0,0002- 0,005 % Be, уменьшающими склонность к коррозии под напряжением.

2 Без скобок приведены свойства сплавов в отожженном состоянии, в скобках - в полунагартованном состоянии.

Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью во всех стадиях передела, ма-лой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, при достаточной прочности, пластич-ности и вязкости нашли широкое применение в авиации, судостроении, автостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.