Алюминий

  • Металл серебристо-белого цвета.
  • Температура плавления 6000С.
  • У алюминия низкая плотность 2700кг/м3.
  • Свойства: алюминий обладает высокой электрической проводимостью, высокой коррозионной стойкостью, низкой прочностью, хорошей свариваемостью.
  • Применяется для изготовления кабелей, электропроводов, фольги и.т.д.

Маркировка алюминия:

  • особой чистоты – А999 (алюминия 99,9%);
  • высокой частоты (99,5-99,7% алюминия) – А99,А97,А95;
  • технической чистоты (99% алюминия) –А85, А8,А7,А6,А5,А0.
  • Маркировка технического алюминия: алюминий в виде листов, профилей маркируют АДО, АД1;
  • отоженный алюминий высокой чистоты – АДМ;
  • технический алюминий подвергаемый холодной деформации – АДН.

Сплавы на основе алюминия

Сплавы на основе алюминия можно разделить на деформируемые (предназначенные для изготовления листов, плит, прутков, труб) и литейные (для фасонного литья). Деформируемые сплавы по способности упрочняться термической обработкой делятся на упрочняемые и неупрочняемые.

Термическая обработка алюминиевых сплавов: отжиг (для устранения дефектов

строения), закалка (нагрев до температур 450-5500С), старение (при температуре 100-2000С, в течении 8-24ч). Диффузионный отжиг для устранения дендритной ликвации (температура нагрева 450-5200С, выдержка 4-40ч, охлаждение на воздухе или в печи). Рекристаллизационный отжиг для снятия упрочнения под давлением (температура нагрева 350-5000С, выдержка 0,5-2ч, охлаждение в печи). Отжиг для разупрочнения после закалки и старения (температура нагрева 360-4500С, выдержка 1-2ч, охлаждение в печи).

Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой

Дуралюмины – прочный сплав алюминия, меди, магния. Наиболее распространенным является дуралюмин Д16 (меди 3,8-4,9%, магния 1,2-1,8%, марганца 0,3-0,9%). Упрочняется дуралюмин закалкой и старением (образуются зоны Гинье-Престона). Дуралюмины хорошо обрабатываются резанием в закаленном и состаренном состоянии, плохо обрабатываются в отожженном состоянии. Хорошо свариваются точечной сваркой. Д16 применяют для изготовления обшивки самолетов, кузовов грузовых автомобилей, строительных конструкций.

Авиаль (АВ) (меди 0,1-0,5%, магния 0,45-0,9%, марганца 0,15-0,35%, кремния 0,5-1,2%) – “авиационный алюминий” сплав алюминия, магния и кремния (менее прочен чем дуралюмин). Из авиали изготавливают конструкции работающие при умеренном нагружении: лопасти винтов вертолетов, кованные детали двигателей, рамы.

Высокопрочный алюминиевый сплав В95 (меди 1,4-2%, магния 1,8-2,8%, марганца 0,2-0,6%, 5-7% цинка, 0,1-0,25% хрома). По сравнению с дуралюмином менее коррозионностоек. Прочность повышают введением цинка и магния. В95 хорошо обрабатывается резанием, сваривается точечной сваркой. Его применяют в самолетостроении в конструкциях работающих длительное время при температуре ниже 1200С: обшивка, силовые конструкции.

  1. Сплавы для ковки и штамповки АК6 (меди 1,8-2,6%, магния 0,4-0,8%, марганца 0,4-0,8%, кремния 0,7-1,2) и АК8 (меди 3,9-4,8%, магния 0,4-0,8%, марганца 0,4-1,0%, кремния 0,6-1,2).
    1. АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности например крыльчатки, крепежные детали.
    2. Сплав АК8 рекомендуется для тяжелонагруженных деталей таких как лопасти винтов вертолета, пояса лонжеронов и.т.д. Сплавы АК6 и АК8 хорошо обрабатываются резанием и удовлетворительно свариваются.

Жаропрочные сплавы на основе алюминия дополнительно легируют железом, никелем и титаном. Пример жаропрочного сплава – Д20 (6-7% меди, 0,4-0,8% марганца, 0,8-1,4% железа, 0,8-1,4% никеля, <0,2% титана). К жаропрочным относится также сплав АК4-1 (1,9-2,5% меди, 1,4-1,8% магния, 0,35% кремния, 0,8-1,4% железа, 0,8-1,4% никеля, <0,2% титана). Применение: обшивка сверхзвуковых самолетов, поршни, головки цилиндров, лопатки и диски осевых компрессоров.

Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

  • Деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термической обработкой относятся сплавы алюминия с марганцем или магнием. Магний повышает прочность сплавов. АМц – сплав алюминия с марганцем 1-1,6%. АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 – сплав алюминия с магнием (АМг2 – 1,8-2,8% магния, 0,2-0,6% марганца, АМг3 – 3,2-3,8% магния, 0,3-0,6% марганца, АМг5 – 4,8-5,8% магния, 0,3-0,6% марганца, АМг6 – 5,8-6,8% магния, 0,5-0,8% марганца).

Эффект от закалки и старения этих сплавов невелик, их применяют в отожженном состоянии. Отжиг проводят нагревая до температур АМц, АМг2 – 350-4100С,

АМг3 – 270-2800С, МАМг5 – 310-3350С и охлаждают на воздухе. Упрочняются пластическим деформированием (наклепом). Сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются, обладают высокой коррозионной стойкостью, плохо обрабатываются резанием. Сплавы применяют для сварных и клепанных конструкций испытывающих небольшие нагрузки, требующие высокую коррозионную стойкость.

Сплавы АМц, АМг2, АМг3 применяются для изготовления трубопроводов, бензобаков, дверей, оконных рам. Для средненагруженных деталей и конструкций используют сплавы АМг5, АМг6 из них изготавливают кузова вагонов, узлы подъемных кранов, лифты.

Литейные алюминиевые сплавы

Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой после остывания, не должны образовываться трещины и пористость. Это достигается введением большего количества легирующих элементов по сравнению с деформируемыми сплавами.

Силумины — сплавы алюминия и кремния. Наиболее распространены сплавы АК12 (10-13% кремния), АК12М2 (11-13% кремния, 2% меди, 1% железа), АК7ч (0,2-0,4% магния, 6-8% кремния). Сплав АК12 не подвергают термической обработке.

Средненагруженные детали из этих сплавов подвергают искусственному старению при температуре 1750С в течении 5-20ч. Крупные нагруженные детали подвергают закалке (нагрев до температуры 500-5500С, охлаждение на воздухе) и искусственному старению при температуре 2000С в течении 3-5ч.

Сплавы легко обрабатываются резанием, завариваются газовой и аргонодуговой сваркой.

Из силуминов изготавливают корпуса компрессоров, картеры, блоки цилиндров.

Сплавы алюминия с медью: АК4,5 (меди 4-5%), АМ5 (меди 4,5-5,3%, марганца 0,6-1%). Упрочнение сплавов достигается закалкой (нагрев до температуры 510-5500С) охлаждение на воздухе если требуется повышенная прочность добавляется искусственное старение при 150-1800С в течении 2-5ч. У сплавов большая усадка, склонность к образованию трещин. Из сплавов изготавливают небольшие детали простой формы (арматура, кронштейн).

Сплавы алюминия с магнием: АМч8, АМч10 (9,5-11,5% магния). У сплавов низкие литейные свойства, хорошая коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость резанием, повышенные механические свойства. Термическая обработка: закалка (нагрев до 4300С выдерживают 12-20ч охлаждают в масле (400С)). Сплавы предназначены для деталей работающих во влажной среде например в судостроении (корпус катера).

Жаропрочные сплавы алюминия:

  • АЛ1 (меди 3,7-4,5%, магния 1,2-1,7%, никеля 1,7-2,2%),
  • АЛ7 (меди 4-5%),
  • АЛ33 (меди 5,5-6,2%, марганца 0,6-1%, никеля 0,8-1,2%),
  • АЛ19 (меди 4,5-5,3%, марганца 0,6-1%).

Сплав АЛ1 подвергают закалке и кратковременному старению при 170-2000С.  Сплав АЛ1 используется для изготовления работающих при температурах около 3000С: поршней, головок цилиндров.

Сплавы АЛ33 и АЛ19 более жаропрочные. Упрочняются сплавы АЛ33, АЛ19 закалкой с температурой нагрева 5450С и старением при 1750С. Для крупногабаритных деталей используют сплав А21 (меди 4,6-6%, магния 0,8-1,3%, никеля 2,6-3,6%).

Для получения высоких механических свойств закаливают при температуре 5250С охлаждают в горячей воде, подвергают отпуску при температуре 3000С.