48) Алюминий и его сплавы. Деформируемые и литейные сплавы на основе алюминия (дюрали и силумины). Термическая обработка, структура, свойства, применение.

Несмотря на большое сродство к кислороду, алюминий под­вергается коррозии на воздухе и в некоторых других средах весьма слабо, что объясняется образованием плотной пленки А1₂0₃, за­щищающей металл от коррозии. Чем чище алюминий и чем он бо­лее свободен от различных примесей, тем выше его коррозионная устойчивость.

Применять алюминий как конструкционный материал из-за низкой прочности нецелесообразно, однако некоторые его свойства — высокая пластичность, коррозийная стойкость и электропроводность — позволяют эффективно его использовать ;ля других целей. Таким образом имеются три направления применения техниче­ски алюминия:

1) высокая пластичность позволяет производить из алюминия глубокую штам- повлу, прокатку до тонкой толщины (например, алюминиевая фольга для обертки конфет и др.);

2) высокая электропроводность (65 % от меди) позволяет применять алюминий Для электротехнических целей (проводниковый металл). Провод из алюминия равной электропроводности легче, чем из меди;

3) высокая коррозионная стойкость позволяет широко применять алюминий. Алюминий — химически активный металл, однако начальное окисление приводит к образованию окисной пленки (приблизительно толщиной 10 нм), изолирующей металл or окружающей среды. Это обстоятельство и позволяет считать алюминий коррозионностойким металлом Алюминий практически весьма устойчив в органических кислотах (отсюда широкое применение в быту, для транспортировки и хранения продуктов питания). В неорганических кислотах алюминий устойчив лишь при их низкой концентрации.

Все алюминиевые сплавы можно разделить на 2 группы: применяемые в деформированном состоянии (прессованном, катанном, кованном) и в литом.

Дюралюминий — наиболее распространенный представитель группы алюминиевых сплавов, применяемых в деформированном виде и упрочняемый термической обработкой.

Он содержит 4 % Си и 0,5 % Mg. а также марганец и железо.

Дюралюминий — сплав, по крайней мере, шести компонентов: алюминия, меди, магния, марганца, кремния и железа, хотя основ­ными добавками являются медь и магний.

Структура дюралюминия в отожженном состоянии состоит из твердого раствора и вторичных включений различных интерметаллических соединений.

Механические свойства после окончательной термической об­работки (после закалки и старения) сильно зависят от температуры закалки. В результате повышения температуры закалки происходит растворение интерметаллических соединений, а после закалки получается пересыщенный твердый раствор, а после ста­рения — более высокая прочность. Нагрев же выше определенной температуры вызывает перегрев (рост зерна, окисление и оплавление границ зерна), что приводит к катастрофическому падению проч­ности и пластичности. Поэтому ясно, что при термической обра­ботке дюралюминия важно соблюдать температурный режим за­калки Термическая обработка этих сплавов заключается в закалке примерно с 500 °С в воде с после­дующим естественным (зонным) старением, т. е. детали из этих сплавов могут быть «готовы» лишь через пять — семь дней после закалки.

Зачастую применяется в авиастроении.

Под группой алюминиевых сплавов, называемых силуминами, подразумевают сплавы с большим содержанием кремния. Силу­мины — наиболее распространенные литейные алюминиевые сплавы, широко применяемые только в литом виде (например, в авто- и авиа­строении).

Термическая обработка литых деталей из алюминиевых сплавов существенно улучшает механические свойства этих сплавов. Предел прочности и относительное удлинение литейных алюминиевых сплавов после термической обработки (закалка с последующим искусственным старением) увеличиваются в два раза.

Термическая обработка алюминиевых литых сплавов, по сравнению с деформи­рованными, имеет ряд особенностей, что объясняется различием в химическом составе, э также тем, что у литых сплавов структура более грубая и крупнозернистая, чем у деформированных.

Температура нагрева под закалку у литых сплавов обычно несколько выше, чем у деформированных, и выдерживать отливки при этой температуре следует более продолжительно. Это обусловлено необходимостью растворить грубые интерметал­лические соединения, расположенные часто по границам зерна и выровнять концен­трацию по всему объему зерна.

Литые сплавы почти не подвержены естественному старению, и максимальную прочность получают после искусственного старения в течение 10—20 ч при 150— 180 °С. Или при более высокой температуре, но тогда продолжительность старения меньше.