23. Алюміній та його сплави: ковкі, де формівні, високоміцні, ливарні; призначення, маркування.

Алюміній — легкий сріблястий метал, густина — 2,7 г/см³, температура плавлення 660°С, тип кристалічної решітки — ГЦК. Алюміній в повітрі по­кривається щільною та стійкою захисною плівкою окисла А1₂0₃ в агресивних середовищах, яка захищає його від корозії. Він має високі теплопровідність і електропровідність, складаючи 65% електропровідності міді. Характерні механічні властивості чистого алюмінію - низька міцність 050-100 МПа і твердість НВ 17-20 та висока пластичність 5=50%. Алюмі­ній добре кується, штампується, прокатується в холодному і гарячому станах, добре зварюється, що дозволяє виробляти з нього економічні заготовки і го­тові вироби. Властивості алюмінію дуже залежать від утримування домішок (заліза і кремнію), які підвищують його міцність, знижують пластичність, електропро­відність і корозійну стійкість. З алюмінію виготовляють тонкі листи (фольгу), труби, деталі (посуд, ємкості) глибокої витяжки; дріт (дріт з алюмінію при рівній електропровід­ності в 2 рази легше, ніж з міді). Алюміній використовують в якості антико­розійного плакуючого покриття металів. В машинобудуванні чистий алюмі­ній застосовується для виготовлення деталей систем живлення і підігріву, ви­робів електрообладнання. Найбільш важливе практичне значення має алюмі­ній в якості основи для одержання конструкційних сплавів. Алюмінієві сплави мають відносно високі механічні властивості та малу щільність, що дозволяє отримувати з них вироби з високою питомою міцністю. Алюмінієві сплави "наслідують" від алюмінію високу електро- і тепло­провідність, добру корозійну стійкість, зварюваність та інші властивості і, крім того, мають низьку вартість. Це обумовлює широке їх застосування в самих різних галузях сучасної техніки, по використанню вони стоять на дру­гому місці після залізних сплавів.

1. Деформівні алюмінієві сплави поділяють на не зміцнювані та зміцнювані термічною обробкою. В основу цього поділу покладено границю роз­чинності легуючих елементів при кімнатній температурі. До не зміцнюваних термообробкою належать сплави типу АМц і АМг. У сплавах АМц міститься до 1,5 % Мn, а в АМг - до 7 % Мg і 0,8 Мn. Для підвищення міцності в них додатково вводять до 2 % V, 0,1 % Ті, 0,005 % Ве. Ці сплави мають високу пластичність, добре зварюються, корозієстійкі, -- 200.. .300 МПа. З них виготовляють штамповані і зварні ємкості, баки тощо.

До сплавів, що зміцнюються термообробкою, належать дуралюміни. Вони містять 2...5 % Сu, до 1,5 % Мg, 1 % Мn. Позначають дуралюміни літерою Д і умовними номерами, наприклад Д1, Д2,…,Д16 (цифра – порядковий номер).

Термічна обробка дуралюміну полягає в гартуванні його від темпе­ратури, близької до 500 °С, і наступному природному старінні при кім­натній температурі протягом 5...7 діб або штучному при температурі 100... 150 °С. Після такої обробки властивості дуралюміни становлять -= 420... 470 МПа, 90... 100 НВ, 5= 18...20%.

2.Кувальні (ковкі) алюмінієві сплави характеризуються доброю пла­стичністю й задовільною міцністю. Їх маркують літерами АК й умовними числами (АК2, АК4, АК6, АК8). За хімічним складом кувальні сплави близь­кі до дуралюмінів, хоч вміст кремнію тут вищий. Зміцнюваль­ними фазами є Мg₂Sі, А1₂Си і -фаза, до складу якої входять А1, Сg, Мg і Sі. Гарячу обробку тиском виконують в інтервалі температур 420...470 °С. Сплав марки АК6 використовують для середньо навантажених деталей складної конфігурації, а сплав АК8 — для високо навантажених деталей.

3.Високоміцні сплави найміцніші серед сплавів алюмінію, хоч менш пластичні від дуралюмінів. їх марки позначають літерою В — високоміцні й умовним номером (В95). Розчинність в алю­мінії легувальних елементів — цинку, магнію і міді зменшу­ється, а під час охолодження вони виділяються як інтерметалеві сполуки: фаза Т (А1₂Мg₃Zn₃), фаза М (МgZn₂) і фаза S (А1₂СuМg). Наявність у структурі фаз Т, М і S сприяє підви­щенню міцності сплавів. Найбільше впливають на міцність цинк і магній. Водночас перелічені елементи знижують пластичність і корозійну тривкість. Незначне легування марганцем і хромом зумовлює підвищення корозійної тривкості. Сплави марок В95 і В96 використовують у літакобудуванні для високонавантажених елементів конструкцій при темпера­турах до 100 °С

4. Ливарні алюмінієві сплави містять підвищену кількість силіцію, міді, магнію, цинку.