3.5 Спеченные сплавы на основе алюминия

Эта группа сплавов может быть разделена на три вида: 1) спеченные алюминиевые порошки (САП); 2) спеченные алюминиевые сплавы (САС); 3) гранулированные сплавы.

Спеченные алюминиевые порошки (САП) чаще всего являются сплавами системы Al - Al₂O₃. Их получают холодным брикетированием пудры (размер частиц около 1 мкм), вакуумным отжигом (дегазация) и последующим спеканием под давлением. После спекания и деформации получают двухфазный сплав, в котором дисперсные частицы окисла алюминия равномерно распределены в алюминиевой матрице. Содержание Al₂O₃ составляет 5-8 % (объемн.). Сплавы типа САП (САП-1, САП-2 и т.д.) обладают высокой прочностью ( = 300-450 Н/мм²), достаточной пластичностью ( = 2-8 %), высокой жаропрочностью при длительном нагреве до 500°С (у сплава САП-1 жаропрочность при 500°С ₁₀₀= 450 Н/мм²). Разупрочнение в них, связанное с рекристаллизацией, не наступает почти до температуры плавления алюминия вследствие присутствия частиц окиси алюминия.

Спеченные алюминиевые сплавы (САС) также получают из порошков соответствующего состава путем их прессования, отжига в вакууме и спекания. Структурный и фазовый состав таких сплавов зависит от состава применяемых порошков. САС - это преимущественно сплавы специального назначения.

Гранулированные сплавы в общем подобны сплавам САС, за исключением того, что исходным материалом для их получения являются более крупные частицы (гранулы) размером от нескольких мкм до нескольких мм. Гранулированные сплавы получают путем компактирования из частиц, отлитых со сверхвысокой скоростью кристаллизации в условиях охлаждения со скоростью 10³-10⁶ град./с (например, при распылении жидкого металла струей нейтрального газа).

Гранулы и готовые полуфабрикаты (изделия) характеризуются мелкозернистой структурой, минимальной ликвацией, метастабильным состоянием, обусловленным большим пересыщением твердых растворов из-за высокой скорости охлаждения. В процессе технологических операций горячего компактирования сплавов (температура процесса - 400-450°С) из пересыщенного твердого раствора выделяются дисперсные частицы интерметаллидных упрочняющих фаз (Al₆Mn, Al₇Cr, Al₃Zr и др.), которые повышают температуру рекристаллизации, увеличивают прочность при обычных и повышенных температурах. В ряде сплавов при повышенном содержании переходных металлов предел прочности может достигать 800 Н/мм². В качестве исходного материала для таких гранулированных сплавов могут служить “стандартные” алюминиевые сплавы, например, дуралюмины.

4. Магний и сплавы на его основе

4.1. Свойства и применение магния

Магний - металл серебристого цвета. Не имеет полиморфных превращений. Обладает гексагональной плотноупакованной (ГП) кристаллической решеткой с параметрами (периодами) а=0,3202 нм, с=0,5199 нм. Магний имеет низкую плотность (1,74 г/см³), невысокую температуру плавления (649 °С), атомную массу 24,305 и порядковый номер 12 в периодической системе. Как следует из данных табл. 1.2, теплопроводность магния в 1,5, а электропроводность - в 1,6 раза ниже, чем у алюминия. Магний характеризуется также хорошей обрабатываемостью резанием и способностью воспринимать ударные и гасить вибрационные нагрузки.

В зависимости от содержания примесей установлены следующие марки магния: Мг 96 (до 0,04% примесей), Мг 95 (до 0,05% примесей), Мг 90 (до 0,10% примесей). Примеси Fe, Si, Ni, Cu снижают и без того низкие пластичность и коррозионную стойкость. К недостаткам магния относятся его интенсивное окисление при нагреве и воспламенение на воздухе при температуре выше 623°С и даже самовоспламенение порошка, мелкой стружки, тонкой ленты на воздухе при обычных температурах, выделение при этом большого количества теплоты и излучение ослепительно яркого света, что представляет большую опасность.

Чистый магний характеризуется невысокими механическими свойствами:

Состояние _в, Н/мм² _т, Н/мм² , % Твердость, НВ

1. Литое 110-120 20-30 6-8 30

2. Холоднокатаное (лист) 260 - 9 -

3. Отожженное для

снятия наклепа 190 98 15-17 40

Низкая пластичность магния при 20-25°С объясняется развитием процессов скольжения в кристаллах с ГП-решеткой преимущественно в плоскостях базиса. Повышение температуры деформации приводит к увеличению числа плоскостей скольжения и двойникования и повышению пластичности. Поэтому обработку давлением магния проводят при температуре 350-450°С.

Чистый магний из-за низких механических свойств как конструкционный материал практически не применяется. основные области его применения: пиротехника, химическая промышленность (катализатор и компонент органического синтеза), металлургия (легирование, модифицирование, раскисление).