Алюминий и алюминиевые сплавы — Материалы и свойства
К цветным металлам, имеющим наибольшее применение в технике, относятся: алюминий, медь, олово, свинец, цинк, магний, никель, титан, тантал и различные сплавы на их основе или с их сравнительно небольшим содержанием.
Алюминий (от латинского алумен – алюминиевые квасцы) – мягкий пластичный металл серебристо-белого цвета, обычно покрытый тонким слоем оксидов, защищающих его от дальнейшего окисления. Алюминий примерно в 2,9 раза легче железа, легко поддается прокатке, ковке, штамповке, волочению, имеет высокие электро- и теплопроводность. Он обладает коррозионной стойкостью в атмосфере, пресной воде, в нейтральных растворах, бензине и в других органических средах, но быстро разъедается щелочами.
Свойства алюминия связаны с содержанием примесей, по наличию которых его подразделяют на алюминий особый, высокой и технической чистоты. В начале марок алюминия стоит буква А, за которой следуют цифры, указывающие на чистоту металла, например для алюминия технической чистоты обозначение марки А85 показывает, что в металле содержится 99,85 % алюминия. Из алюминия изготавливают теплообменную и химическую аппаратуру, емкости, токоведущие жилы и провода. Его используют для защиты других металлов от коррозии.
В производстве металлических изделий более широко применяют сплавы алюминия, которые по сравнению со сплавами из других цветных металлов не только дешевы и просты в получении и обработке, но и имеют лучшие механические и антикоррозионные свойства.
Деформируемые алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий подразделяют на деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы используют для изготовления листов, профилей, труб и т. п. Различают сплавы, упрочняемые термической обработкой и неупрочняемые. В зависимости от прочности упрочняемые сплавы подразделяют на сплавы обычной прочности и высокопрочные. Среди первых наиболее распространены дуралюмины.
Дуралюмины (не считая алюминия) состоят из меди, марганца, магния, кремния, железа ) В начале марок дуралюмина стоит буква Д, за которой следуют цифры, указывающие номер сплава, соответствующий его определенным свойствам. Так, например, дуралюмин Д6 имеет повышенную прочность, а Д18 – высокую пластичность.
К высокопрочным алюминиевым сплавам относят сплавы марок В93, В94, В95 и др. Здесь буква В означает высокопрочный, а цифры – номер сплава. В состав этих сплавов, кроме алюминия, входят цинк, медь, магний и марганец. Неупрочняемые сплавы получают на основе системы алюминий— марганец (АМц) или алюминий – магний (АМг), а также при совместном вводе в алюминий марганца и магния (до 1 — 2 % каждого).
Литейные алюминиевые сплавы
Литейные сплавы предназначены для получения фасонных отливок. Из них наиболее распространены сплавы алюминия с кремнием (6—13%) —силумины, имеющие марки АЛ2, АЛ4, АЛ9, где А означает алюминиевый, Л – литейный, а цифры – номер сплава.
Алюминиевые сплавы широко используют в ракетной технике, авиастроении, при создании других средств транспорта, в химическом машиностроении, строительстве и др.
arxipedia.ru
Алюминий и его сплавы
Алюминий – светло-серебристый металл, имеющий кристаллическую решетку гранецентрированного куба с периодом 4,0413 Å. Не испытывает полиморфных превращений. Алюминий – легкий металл, его удельный вес 2,703 г/см3 при 20 ˚С. В связи с этим алюминий является основой сплавов для легких конструкций, например в авиационной технике. Алюминий обладает высокой электропроводностью (65% от меди), поэтому алюминий в большом объеме используется в качестве проводниковых материалов в электротехнике. Чистый алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью в связи с образованием на его поверхности стойкой и плотной окисной пленки Al2 O3 . Это свойство сохраняется и во многих сплавах, содержащих алюминий в виде легирующих элементов.
Примеси, присутствующие в алюминии, понижают его пластичность, электро- и теплопроводность, снижают защитное действие пленки. В технически чистом алюминии в качестве примесей могут находиться, в основном, Fe и Si.
Железо очень мало растворимо в алюминии, и уже при тысячных долях процента при низких температурах появляется новая фаза FeAl3 . Эта фаза, как считают в последнее время, является одной из виновниц высокой устойчивости и наследственности литой структуры алюминия и его сплавов, когда дендритное строение можно наблюдать даже после очень больших степеней пластической деформации (50-90%) и последующего рекристаллизационного отжига. Железо уменьшает электропроводность и химическую стойкость чистого алюминия.
Кремний в алюминии вместе примесями железа образует эвтектику из твердого раствора на основе алюминия и кристаллов FeSiAl5 , которая имеет форму китайских иероглифов. Для нейтрализации вредного влияния железа сплавы легируют марганцем, за счет чего в сплавах формируется соединение (Fe, Mn)
При небольших содержаниях кремния, (до 0,4%) он находится в твердом растворе. Отжигом можно перевести в твердый раствор до 1,3% Si. Кремний является менее вредной примесью в алюминии, чем железо, хотя также как и железо, уменьшает пластичность, электропроводность, коррозионную стойкость сплавов. В больших количествах кремний применяется в сплавах на основе алюминия, как легирующий элемент.
Алюминий и алюминиевые сплавы производят по ГОСТ 11069-74 — Алюминий первичный, ГОСТ 1583-93 — Сплавы алюминиевые литейные, ГОСТ 4784-74 — Алюминий и сплавы алюминиевые, деформируемые.
Литейные алюминиевые сплавы по ГОСТ 1583-93 маркируют буквами и цифрами с указанием среднего химического состава по основным легирующим элементам. В действующем ГОСТе указана и старая система маркировки – условное обозначение марок, содержащее буквы АЛ.
Все литейные алюминиевые сплавы, указанные в ГОСТ 1583-93, в зависимости от химического состава подразделяют на пять групп:
I группа – сплавы на основе системы Al-Si. В нее входят сплавы марок АК12, АК13, АК9, АК9с, АК9ч, АК9пч, АК8л, АК7, АК7ч, АК7пч, АК10Су.
II группа – сплавы на основе системы Al-Si-Cu. В нее входят сплавы марок АК5М, АК5Мч, АК5М2, АК5М7, АК6М2, АК8М, АК5М4, АК8М3, АК8М3ч, АК9М2, АК12М2, АК12ММгН, АК12М2МгН, АК21М2,5Н2,5.
III группа – сплавы на основе системы Al-Cu. В нее входят сплавы марок АМ5, АМ4,5Кл.
IV группа – сплавы на основе системы Al-Mg. В нее входят сплавы марок АМг4К1,5М, АМг5К, АМг5Мц, АМг6л, АМг6лч, АМг10, АМг10ч, АМг11, АМг7.
V группа – сплавы на основе системы алюминий – прочие компоненты. В нее входят сплавы марок АК7Ц9, АК9Ц6, АЦ4Мг.
Термическую обработку литейных алюминиевых сплавов проводят по режимам: Tl — искусственное старение без предварительного нагрева под закалку, Т2 — отжиг, Т4 — закалка, Т5 — неполное искусственное старение, Т6 — полное искусственное старение, Т7 — стабилизирующее старение.
Искусственному старению преимущественно подвергают сплавы на основе системы Al-Si. Обработка по режиму Tl возможна в тех случаях, когда при ускоренном охлаждении отливки по окончании ее затвердевания, например при литье тонкостенных деталей в кокиль, образуется пересыщенный твердый раствор. Такая обработка экономически эффективна, но упрочнение при старении невелико, так как из-за дендритной ликвации сердцевина дендритных ячеек имеет низкую концентрацию легирующих элементов. Обработке по режиму T1 наиболее целесообразно подвергать детали, полученные литьем под давлением. Такие детали, как правило, нельзя закаливать из-за того, что при нагреве под закалку на их поверхности образуются вспучивания в результате расширения газа, захваченного при литье под давлением. Отжиг отливок (режим Т2) проводят, в основном, для сплавов I группы. Этот вид термообработки применяют для уменьшения литейных напряжений. Температура такого отжига около 300°С, выдержка 2…4 ч. Закалке без последующего искусственного старения (режим Т4) подвергают сплавы на основе системы Al-Mg. Термическую обработку по режиму Т4 применяют в тех случаях, когда необходима повышенная пластичность при прочности меньшей, чем после искусственного старения, или же повышенная стойкость против коррозии. Обработка по режиму Т6 включает закалку и полное искусственное старение для достижения максимального упрочнения. Обработка по режиму Т5 состоит из закалки и неполного искусственного старения при температуре более низкой, чем при обработке по режиму Т6. Цель такой обработки — обеспечить повышенную пластичность (по сравнению с обработкой Т6). Термическая обработка по режимам Т5 и Т6 проводится в основном для сплавов системы Al-Si. Режим Т7 — это закалка и стабилизирующее старение (перестаривание), проводимое при температуре более высокой, чем по режиму Т6 для стабилизации свойств и размеров деталей первых трех групп литейных алюминиевых сплавов. Время выдержки при нагреве под закалку разных сплавов колеблется от 2 до 16 ч. Отливки закаливают в холодной воде. Для уменьшения закалочных напряжений воду подогревают до 80…100°С.
Кремний является одним из основных легирующих элементов в литейных алюминиевых сплавах (силуминах). Силумины обычно содержат от 5 до 14% Si, т.е. на несколько процентов больше или меньше эвтектической концентрации. Эти сплавы обычно имеют грубую игольчатую эвтектику, состоящую из (a + Si)э и первичные кристаллы. Типичным силумином является сплав АЛ2 (АК12) с содержанием 10-13% Si. В литом состоянии он состоит в основном из эвтектики и некоторого количество избыточных кристаллов кремния. Механические свойства такого сплава очень низки: s
в = 120 – 160 МПа при относительном удлинении d< 1% (таблица 2).Однако эти сплавы обладают очень важными свойствами, которые с трудом удается достичь в других более прочных сплавах: высокой жидкотекучестью, свариваемостью. Они имеют малую усадку при литье, в связи с чем становится низкой их склонность к образованию усадочных трещин. Силумины, вследствие малого различия по растворимости кремния при высокой и низкой температуре, практически не упрочняются термической обработкой, поэтому важнейшим методом улучшения его механических свойств является модифицирование. Модифицирование осуществляется обработкой жидкого силумина небольшими количествами металлического натрия или солями натрия. При модифицировании происходит значительное измельчение частичек эвтектической смеси, что связывают со способностью натрия обволакивать образовавшиеся зародыши кремния и тормозить их рост.
Кроме того, в процессе модифицирования отмечено некоторое переохлаждение, соответствующее протеканию эвтектического превращения, а эвтектическая концентрация сдвигается вправо. Таким образом, заэвтектические сплавы, лежащие несколько правее эвтектической точки, после модифицирования оказываются доэвтектическими. Структура сплава после модифицирования оказывается состоящей из избыточных кристаллов a-твердого раствора и очень дисперсной, практически точечной эвтектики (рисунок 3).
Таблица 2 — Механические свойства силуминов
Механические свойства после модифицирования АЛ2 (АК12) составляют: sв = 170 — 220 МПа, при d = 3 – 12%.
Обладая высокими литейными свойствами, силумины являются основным исходным материалом для создания технологичных и, в то же время, высокопрочных литейных алюминиевых сплавов, которые могут подвергаться упрочняющей термической обработке. При создании таких сплавов используют дополнительное легирование силуминов с целью образования в структуре силумина новых фаз, способных приводить к упрочнению при термической обработке. В качестве таких элементов применяют Mg, Cu и Mn. На основе такого легирования в настоящее время созданы и используются литейные алюминиевые сплавы: АЛ4 (9% Si, 0,25% Mg и около 0,4% Mn) и АЛ5 (5% Si, 1,2 Cu и 0,5% Mg).
Прочность этих сплавов после закалки и старения оказывается выше 200-230 МПа при удлинении d³ 2-3%. Эффект упрочнения сплавов при закалке и старении объясняется образованием при старении зон Гинье-Престона и промежуточных фаз сложного состава, отличающихся по составу и кристаллической решетке от равновесной, например Mg2 Si, и когерентных с твердым раствором своими кристаллическими решетками.
mirznanii.com
Состав — алюминиевый сплав — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Состав — алюминиевый сплав
Cтраница 1
Состав алюминиевых сплавов играет скромную, но все же важную роль в процессе КР. При обсуждении этой проблемы будет необходимо обращаться к вопросам физического металловедения некоторых важных классов сплавов. Здесь в основном ограничимся описанием морфологии и процесса образования выделений применительно к КР. [1]
В состав алюминиевых сплавов входят медь, цинк, магний, марганец, кремний, железо и другие элементы. [2]
В состав алюминиевых сплавов, помимо основного компонента ( алюминия), входят: медь, кремний, магний, марганец и другие элементы, значительно повышающие механические свойства сплавов. [3]
В состав алюминиевых сплавов кобальт входит только в редких случаях, большей частью в экспериментальных сплавах. Встречающиеся количества кобальта не превышают десятых долей процента и легко могут быть определены одним из колориметрических методов. [4]
В состав алюминиевых сплавов входят кремний, магний, медь, цинк, марганец, железо и другие элементы. По технологическим свойствам алюминиевые сплавы подразделяются на литейные, обладающие хорошими литейными технологическими свойствами, и деформируемые, сравнительно легко поддающиеся обработке давлением, резко повышающей их прочность. [5]
В составы алюминиевых сплавов входят также многочисленные мелкие добавки, с которыми связаны в основном два типа эффектов. К элементам этого типа относятся Mn, Zr и Сг, влияющие на форму зерна в сплавах всех четырех основных типов. Форма зерна играет, как будет показано ниже, важную роль в КР алюминиевых сплавов, поэтому к результатам многих исследований, выполненных на модельных сплавах с равноосной структурой, следует относиться с осторожностью. Подобные сплавы можно исследовать с целью выявления роли добавок отдельных элементов, но они не моделируют промышленные сплавы, более сложные с точки зрения как химического состава, так и микроструктуры. Поэтому следует полагать, что отдельные ( а возможно, и многие) выводы, сделанные на основании изучения модельных сплавов, не применимы к сложным промышленным материалам с деформированной формой зерна. [7]
Разработка составов алюминиевых сплавов проводится с учетом создания материалов, обладающих комплексом необходимых антифрикционных свойств. Отличительной особенностью алюминиевых сплавов, содержащих мягкие структурные составляющие в виде включений почти чистых олова, свинца или кадмия ( рис. 173), является своеобразная реакция этих составляющих на режимах сухого или полужидкостного трения. [9]
Для исследования состава алюминиевых сплавов применяют часто еще следующий способ разложения и анализа. Ввиду того что реакция растворения протекает очень бурно, следует иметь наготове сосуд с холодной водой для охлаждения содержимого колбы с целью замедлить реакцию. После прекращения реакции дают раствору постоять 3 — 5 мин. Осадок, содержащий соединения меди, железа, никеля, марганца, магния и кальция, отфильтровывают от раствора, в котором находятся алюминий, цинк, олово и большая часть кремневой кислоты. Затем в осадке и растворе определяют вышеперечисленные элементы. [10]
Магний входит в состав алюминиевых сплавов, устойчивых к воздействию морской воды, и ряда сплавов на основе цинка. [11]
Хром входит в состав алюминиевых сплавов некоторых марок в качестве легирующего компонента, содержание которого не превышает десятых долей процента. [12]
Что входит в состав алюминиевых сплавов. [13]
В зависимости от состава алюминиевого сплава и степени охлаждения режим уточняется. [14]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Алюминиевые сплавы — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 февраля 2016; проверки требуют 12 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 февраля 2016; проверки требуют 12 правок. Протравленный слиток алюминиевого сплава. Фазовая диаграмма системы Al-Si.Алюми́ниевые спла́вы — сплавы, основной массовой частью которых является алюминий. Самыми распространенными легирующими элементами в составе алюминиевых сплавов являются: медь, магний, марганец, кремний и цинк. Реже — цирконий, литий, бериллий, титан. В основном алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы: литейные сплавы и деформируемые (конструкционные). В свою очередь, конструкционные сплавы подразделяются на термически обработанные и термически необработанные. Большая часть производимых сплавов относится к деформируемым, которые предназначены для последующей ковки и штамповки[1].
Классификация[ | ]
Приведена согласно национальным стандартам США (стандарт h45.1 ANSI) и ГОСТ России. В России основные стандарты это ГОСТ 1583 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические ус
encyclopaedia.bid