Пластичность алюминия – Общая информация о Алюминий и его сплавы от металло-торгующих компаний в Украине. Цены на покупку металла в прайс-листе металлоторгующей площадки 1metal.com.

Пластичность - алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пластичность - алюминий

Cтраница 1


Пластичность алюминия очень высока.  [2]

Железо уменьшает пластичность алюминия, электропроводность и коррозионную стойкость. Однако в жаропрочных алюминиевых сплавах железо ( в сочетании с никелем) является полезным. Кремний, наряду с другими примесями ( медь, магний, марганец, никель, хром, цинк), способствует упрочнению алюминиевых сплавов. На механические и физико-химические свойства кремний влияет так же, как и железо.  [3]

Операция выдавливания в зависимости от пластичности алюминия и ширины кольца продолжается 10 - 15 мин.  [4]

Повышение прочности при некотором снижении пластичности алюминия достигается наклепом.  [6]

У некоторых металлов свойство хладноломкости не проявляется так, например прочность и пластичность алюминия

с понижением температуры возрастают.  [7]

Присутствие этих соединений, особенно при их размещении по границам зерен, уменьшает пластичность алюминия.  [9]

Присутствие этих соединений, особенно при их размещении по границам зерен, понижает пластичность алюминия.  [11]

Присутствие этих соединений, в особенности при их размещении по границам зерен, понижает пластичность алюминия.  [12]

У некоторых металлов свойство хладноломкости не проявляется; так, например, прочность и пластичность алюминия с понижением температуры возрастают.  [13]

Контакт между графитом и шинами по мере надобности улучшается систематической подтяжкой болтов, которые ослабляются со временем из-за пластичности алюминия.  [14]

Присутствие этих соединений, а также включений чистого кремния, особенно при расположении их по границам зерен, понижает

пластичность алюминия. Соединение Al3Fe ухудшает обрабатываемость алюминия давлением.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Алюминий. Применение алюминия. Сплавы алюминия.

Алюминий вошел в быт человека намного позже меди, однако несмотря на свой малый весь буквально, постепенно вытесняет медные изделия из многих сфер промышленности. Уступая меди по свойствам, алюминий берет свое низкой стоимостью.

Свойства алюминия

Алюминий знаком каждому с детства, как легковесный гибкий металл серебристо-белого цвета. Именно низкий удельный вес металла – 2.7 г/см3 стал одним из его важнейших свойств для человека. Дополнительный интерес к алюминию, обуславливают такие факторы:

  • высокие показатели электрической и тепловой проводимости;
  • пластичность;
  • коррозионная стойкость;
  • морозоустойчивость.

Широкие эксплуатационные пределы металла, его относительно низкая стоимость, способность к механической деформации прочно внедрили алюминий в наш повседневный быт. Это можно рассматривать как своеобразную дань справедливости, поскольку алюминий – вещество, наиболее распространенное в земной коре, следуя за кислородом и кремнием, но первый среди металлов.

Высокая химическая активность вещества, делает его доступным в природе исключительно как составляющий элемент минералов, в частности сапфир, рубин. Это же свойство алюминия обеспечивает формирование на поверхности металла устойчивой оксидной пленки, защищающей его от коррозии.

Воплощение высокой химической активности алюминия в сплавах

Большинство конструкционных материалов, которые принято считать алюминиевыми, изготовлено не из чистого металла, а его деформируемых сплавов. Второй класс сплавов на основе Al составляют литейные, используемые большей частью в машиностроении.

По характеру механической и термической обработки, алюминиевые сплавы относят к нагартованным, отожженным, закаленным и состаренным (искусственно или естественно). По основному легирующему элементу, различают следующие категории:

  • Дюралюминий, Алюминиево-медный сплав, отличающийся прочностью на уровне низкоуглеродистой стали. Недостаток: материал требует защитного покрытия, в силу собственной низкой сопротивляемости коррозии. Среди дополнительных легирующих добавок используются: магний для повышения текучести; железо – жаропрочности, а также кремний;

Дюралюминий

  • Алюминиево-магниевые. Отличаются высоким уровнем сопротивления коррозии, свариваемости и вибростойкости. Для повышения прочностных характеристик дополнительно легируются марганцем, кремнием или титаном. Широко используются для фасонного литья;

Отливки из алюминиево-магниевого сплава

  • Силумин. Алюминиево-кремниевый сплав, характеризуется наилучшими литейными свойствами, поэтому целенаправленно используется для отлива корпусов различного оборудования, механизмов;

Шаровй кран из силумина

  • Алюминиево-марганцевые. Такие сплавы отличаются пластичностью, обладают высоким сопротивлением коррозии, хорошей свариваемостью;
  • Авиаль. Тройной сплав алюминия с магнием и кремнием. Отличается высочайшей пластичностью. Используется в авиационной промышленности. Последнее время с добавлением авиаля начали изготавливать корпуса мобильных телефонов.

Корпус самолета из авиационного алюминия (авиали)

Вторым вариантом сплавов с алюминием, выступают материалы, где металл используется как добавка. Ярким примером бытового применения таких алюминиевых сплавов является кухонная посуда: кастрюли, сковородки, миски и прочее; еще до недавнего времени широко распространенная среди населения.

Круговорот алюминия в природе

Разделают два вида чистоты металла: техническая (до 99.8%) и высокая (от 99.95%). Непосредственно производится только технический алюминий, который подвергают дополнительной очистке для получения металла высокой чистоты. Круговорот алюминия в природе можно описать следующим образом:

  • добыча бокситов;

На фото боксит

  • приготовление глинозема;
  • производственный электролиз;
  • формирование (отливка) первичного металла;
  • очистка или приготовление сплавов;

Технический алюминий используют в металлопрокате, изготавливая трубы, листовые формы, проволоку и при производстве кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты направляют на производство обкладок конденсаторов, химической аппаратуры.

Лента из технического алюминия для трансформатора

Благодаря высокой электропроводности алюминий вытесняет медь, как материал для проведения домашней электрической проводки. Высокая теплопроводность металла, наряду с низким удельным весом, делают его незаменимым при изготовлении радиаторов домашнего отопления. Именно благодаря алюминиевым конструкциям, тонны чугунных батарей принесли дополнительный доход сборщикам металлолома. Высокая пластичность алюминия — весомый аргумент в производстве фольги. Современные технологии позволяют изготавливать ее толщиной до 4 микрон.

Отслужив свой эксплуатационный ресурс, алюминиевый лом возвращается на пункты приема, замыкая цикл круговорота металла в природе.

xlom.ru

Механические свойства алюминия в зависимости от примесей.



Связанные страницы:

Механические свойства алюминия зависят от степени чистоты, вида и режимов его обработки, температуры и других факторов. С возрастанием степени чистоты прочность и твердость алюминия уменьшается, а пластичность возрастает. Модуль упругости при 20°С для металла чистотой 99,25 % составляет 69,65 ГПа, а для электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,98 % 65,71 ГПа. С повышением температуры прочность алюминия  снижается,  а  пластичность  возрастает.

Зависимость механических свойств алюминия от степени его чистоты
Механические
свойства 
Степень чистоты алюминия, %
98,099,099,599,99699,0
для литого в землюдля литого в кокиль
и для отожженного
для деформированого
σв, МПа88,383,373,549,088.3137.3
δ, %12,520,029,045,03019
HB274,6245,2284,4137,3245,2313,8
Влияние температуры на механические свойства отожженной алюминиевой проволоки (0,20 % Si, 0,15 % Fe, следы меди)
Механические свойстваТемпература, °С
20100200   300400500600625
σв, МПа74,4
65,3
55,0 37,328,421,312,28,3
δ, %42,042,042,6 44,044,743,341,136,0
φ, %94,294,895,1  96,598,199,099,4 99,7

При температуре вблизи точки плавления механические свойства загрязненного алюминия могут резко ухудшиться из-за ослабления границ зерен и межкристаллитного разрушения. Температура резкого разупрочнения у литого алюминия чистотой 99,988 % равна 654°С, а чистотой 99,998 % — 656°С.

Алюминий обладает высокой способностью к деформации; его пластичность возрастает с повышением чистоты. Алюминий чистотой 99,995 % можно подвергнуть очень большим вытяжкам, например с диаметра 80 до диаметра 0,1 мм.

При увеличении степени деформации прочность алюминия увеличивается, а удлинение уменьшается

Механические свойстваСтепень деформации, %
03383
σв, МПа 53,989,2119,6
δ, %51,911,96,9

Легирование алюминия высокой степени чистоты повышает его прочность, но понижает его пластичность как при комнатной, так и при пониженных температурах . Например, добавление 0,5 % Fe к алюминию чистотой 99,99 % приводит к повышению σв с 88,3 до 219,7 МПа (нагартованный металл) и с 49,0 до 99,1 МПа (отожженный алюминий).

Механические свойства листов по ГОСТ 21631-76
Марка алюминияСостояние материала листов
Обозначение
сплава и состояние материала
Состояние испытываемых образцовТолщина листа, ммМеханические свойства при растяжении
Временное сопротивление
σв, МПа (кгс/мм2)
Предел текучести
σв, МПа (кгс/мм2)
Относительное удлинение при l=11,3√F*
δ, %
Не менее
*Для испытаний используются длинные образцы, где l — участок образца в мм, на котором определяют удлинение,а F — начальная площадь поперечного сечения в рабочей части образца в мм2
А7, А6,
A5, А0,
АД0,
АД1.
АД00,
АД
ОтожженныеА7М, А6М,
А5М, А0М,
АД0М, АД1М,
АД00М, АДМ
ОтожженныеОт 0,3 до 0,5
Св. 0,5 » 0,9
» 0,9 » 10,5
60(6,0)
60(6,0)
6О(6,0)


20,0
25,0
30,0
Полунагар-
тованные
А7Н2, А6Н2,
А5Н2, А0Н2,
АДОН2, АД1Н2,
АД00Н2, АДН2
Полунагар-
тованные
От 0,8 до 4,5100 (10,0)6,0
Нагартован-
ные
А7Н, А6Н, А5Н, А0Н, АД0Н, АД1Н АД00H, АДННагартован-
ные
От 0,3 до 0,8
Св. 0,8 » 3,5
» 3,5 » 10,5
145 (15,0)
145(15,0)
130(13,0)


3,0
4,0
5,0
Без
термической
обработки
А7, А6, А5, А0, АД0, АД1, АД00, АДБез
термической
обработки
От 5,0 до 10,570 (7,0)16,0

www.metmk.com.ua

Свойства алюминия

Свойства алюминия

  • Алюминий – третий по распространённости на планете элемент и составляет почти 9% массы земной коры, а в верхней оболочке нашей планеты каждый 20-й атом – атом алюминия.
  • Металл встречается и на других планетах – на Луне и Марсе.
  • Суточная норма потребления взрослого человека составляет 2,45 мг, а в его теле присутствует около 140 мг алюминия.
  • В 1 кг яблок содержится до 150 мг популярного металла.
  • Алюминий имеет редкое сочетание ценных свойств. Это один из самых легких металлов в природе: он почти в три раза легче железа, но при этом прочен, чрезвычайно пластичен и не подвержен коррозии, так как его поверхность всегда покрыта тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой.
  • Он не магнитится, отлично проводит электрический ток и образует сплавы практически со всеми металлами.
  • Алюминий легко обрабатывается давлением, причем как в горячем, так и в холодном состоянии. Он поддается прокатке, волочению, штамповке. Алюминий не горит, не требует специальной окраски и не токсичен в отличие от пластика.
  • Очень высока ковкость алюминия: из него можно изготовить листы толщиной всего 4 микрона и тончайшую проволоку. А сверхтонкая алюминиевая фольга втрое тоньше человеческого волоса. Кроме того, по сравнению с другими металлами и материалами он более экономичен.
  • Высокая способность к образованию соединений с различными химическими элементами породила множество сплавов алюминия. Даже незначительная доля примесей существенно меняет характеристики металла и открывает новые сферы для его применения. Например, сочетание алюминия с кремнием и магнием в повседневной жизни можно встретить буквально на дороге – в форме литых колесных дисков, двигателей, в элементах шасси и других частей современного автомобиля. А если добавить в алюминиевый сплав цинк, то, возможно, вы сейчас держите его в руках, ведь именно этот сплав используется при производстве корпусов мобильных телефонов и планшетов. Тем временем ученые продолжают изобретать новые и новые алюминиевые сплавы.
  • Сегодня существование строительной, автомобильной, авиационной, космической, электротехнической, энергетической, пищевой и других отраслей промышленности невозможно без алюминия. Более того, именно этот металл стал символом прогресса – все новейшие электронные устройства, средства передвижения изготавливаются из алюминия.
  • Использование алюминия может быть бесконечно: этот металл и сплавы из него можно неоднократно переплавлять без утраты механических характеристик. Ученые подсчитали, что 1 кг собранных и сданных в переплавку алюминиевых банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии.
  • Около 75% алюминия, выпущенного за все время существования отрасли, используется до сих пор.

 

Применение алюминия в медицине

 

Традиционная медицина

Роль алюминия в организме изучена не до конца. Известно, что его наличие стимулирует рост костной ткани, развитие эпителия и соединительных тканей. Под его влиянием возрастает активность пищеварительных ферментов. Алюминий имеет отношение к восстановительным и регенерационным процессам организма.

Алюминий считается токсичным элементом для человеческого иммунитета, но тем не менее, он входит в состав клеток. При этом имеет вид положительно заряженных ионов (Al3+), которые оказывают воздействие на околощитовидные железы. В разных видах клеток наблюдается разное количество алюминия, но точно известно, что клетки печени, мозга и костей накапливают его быстрее остальных.

Лекарственные препараты с алюминием имеют обезболивающий и обволакивающий эффекты, антацидным и адсорбирующим действиями. Последнее означает, что при взаимодействии с соляной кислотой лекарства могут снизить кислотность желудочного сока. Алюминий назначают и для наружного применения: при лечении ран, трофических язв, острых конъюктивитов.

Токсичность алюминия проявляется в замещении им магния в активных центрах ряда ферметов. Так же играет роль его конкурентные отношения с фосфором, кальцием и железом.

При недостатке алюминия наблюдается слабость в конечностях. Но такое явление в современном мире почти исключено, так как металл поступает с водой, пищей и через загрязнённый воздух.

При избыточном содержании алюминия в организме начинаются изменения в лёгких, судороги, анемия, дезориентация в пространстве, апатия, потеря памяти.

 

Аюрведа

Считается, что алюминий ядовит, поэтому применять для лечения его не следует. Равно как не следует использовать алюминиевую посуду для приготовлений отваров или хранения трав.

 

Применение алюминия в магии

В силу сложности получения чистого элемента, металл использовался в магии наравне с серебром, из него делали ювелирные украшения. Когда же процесс получения упростился, то мода на алюминивые поделки сразу прошла.

 

Защитная магия

Используется только алюминиевая фольга, обладающая свойствами экранировать энергетические потоки, не давая им возможности распространяться. Поэтому в неё, как правило, оборачивают предметы, способные распространять вокруг себя негативную энергию. Очень часто в фольгу оборачивают сомнительные магические подарки — жезлы, маски, кинжалы, особенно привезённые из Африки или Египта.

Аналогично поступают и с подброшенными неизвестными предметами, обнаруженными во дворе или под дверью. Вместо того, чтобы поднимать его руками или через ткань, лучше накрыть фольгой, не касаясь самого подкинутого предмета.

Иногда фольгу используют как защитный экран для амулетов и талисманов, которые в настоящий момент не нужны, но могут потребоваться в дальнейшем.

Если носить кусочки алюминия, то человек, таким образом, стимулирует свои умственные способности, усиливает ясность мышления, развивает интуицию, увеличивает работоспособность. У алюминия проектная магия, то есть его можно использовать в подражательных обрядах: с помощью алюминия можно перетянуть удачу, успех, здоровье конкретных людей на себя. Алюминиевая фольга используется в гаданиях. Ее зажигают и кладут в емкость с водой. По образовавшейся форме человек может увидеть свое будущее.

Алюминий помогает тем, кто хочет устроиться на новую работу. Для этого, прежде чем пойти на собеседование, нужно положить в сумку кусочек этого легкого металла. Собеседование пройдет легко и в вашу пользу. Но от чар, колдовства, различной негативной атаки алюминий не способен защитить человека. Для этого лучше всего выбрать любой другой металл, с более сильной энергетикой.

 

Мифы и легенды, связанные с алюминием

Древние люди были весьма близки к открытию алюминия. Например, сплав гробницы китайского полководца Чжоу Чжу состоит на 85 % состоит из алюминия.

Император Франции Наполеон III в своё время приказал обеспечить армию алюминиевыми касками, флягами, пуговицами и украшениями, так как металл очень напоминал серебро.

Русскому химику Д. И. Менделееву в 1889 году были подарены весы с чашами из золота и алюминия.

vzas.ru

состав, структура, свойства, процесс плавления

Алюминий вошел в промышленное и бытовое применение относительно не так давно. На пересечении XIX – XX было освоено производство этого металла в промышленных масштабах. Все дело в том, что началось производство множества товаров, в которых алюминий широко применялся, например, при строительстве катеров, железнодорожных вагонов и пр. Кстати, именно тогда был показан широкой публике автомобиль с кузовом, выполненным из алюминия.

Анодированный алюминий

Состав и структура алюминия

Алюминий – это самый распространенный в земной коре металл. Его относят к легким металлам. Он обладает небольшой плотностью и массой. Кроме того, у него довольно низкая температура плавления. В то же время он обладает высокой пластичностью и показывает хорошие тепло- и электропроводные характеристики.

Кристаллическая решетка алюминия
Структура алюминия

Предел прочности чистого алюминия составляет всего 90 МПа. Но, если в расплав добавить некоторые вещества, например, медь и ряд других, то предел прочности резко вырастает до 700 МПа. Такого же результат можно достичь, применяя термическую обработку.

Алюминий, обладающий предельно высокой чистотой – 99,99% производят для использования в лабораторных целях. Для применения в промышленности применяют технически чистый алюминий. При получении алюминиевых сплавов применяют такие добавки, как – железо и кремний. Они не растворяются в расплаве алюминия, а из добавка снижает пластичность основного материала, но в то же время повышает его прочность.

Внешний вид простого вещества

Структура этого металла состоит из простейших ячеек, состоящих из четырех атомов. Такую структуру называют гранецентрической.

Проведенные расчеты показывают, что плотность чистого металла составляет 2,7 кг на метр кубический.

Свойства и характеристики

Алюминий – это металл с серебристо-белой поверхности. Как уже отмечалось, его плотность составляет 2,7 кг/м3. Температура составляет 660°C.

Его электропроводность равняется 65% от меди и ее сплавов. Алюминий и бо́льшая часть сплавов из него стойко воспринимает воздействие коррозии. Это связано с тем, что на его поверхности образуется оксидная пленка, которая и защищает основной материал от воздействия атмосферного воздуха.

В необработанном состоянии его прочность равна 60 МПа, но после добавления определенных добавок она вырастает до 700 МПа. Твердость в этом состоянии достигает 250 по НВ.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением. Для удаления наклепа и восстановления пластичности после обработки алюминиевые детали подвергают отжигу, при этом температура должна лежать в пределах 350°C.

Температура плавления алюминия

Получение алюминиевого расплава, как и многих других материалов, происходит после того, как к исходному металлу подвели тепловую энергию. Она может быть подведена как непосредственно в него, так и снаружи.

Температура плавления алюминия напрямую зависит от уровня его чистоты:

    1. Сверхчистый алюминий плавится при температуре 660, 3°C.
    2. При количестве алюминия 99,5% температура плавления составляет 657°C.
    3. При содержании этого металла в 99% расплав можно получить при 643°C.
Алюминиевый расплав
Процесс получения алюминия

Алюминиевый сплав может включать в свой состав различные вещества, в том числе и легирующие. Их наличие приводит к снижению температуры плавления. Например, при наличии большого количества кремния, температура может понизиться до 500°C. На самом деле понятие температуры плавления относят к чистым металлам. Сплавы не обладают какой-то постоянной температурой плавления. Этот процесс происходит в определенном диапазоне нагрева.

В материаловедении существует понятие – температура солидус и ликвидус.

Первая температура обозначает ту точку, в которой начинается плавление алюминия, а вторая, показывает, при какой температуре, сплав будет окончательно расплавлен. В промежутке между ними сплав будет находиться в кашеобразном состоянии.

Уменьшение температуры

Перед тем как приступать к плавке металла, можно выполнить определенные операции, которые позволят снизить температуру плавления. Например, иногда расплаву подвергают алюминиевый порошок. В порошкообразном состоянии металл начинает плавиться несколько быстрее. Но при такой обработке возникает реальная опасность того, что при взаимодействии с кислородом, который содержится в атмосфере алюминиевый порошок, начнет окисляться с большим выделением тепла и образования оксидов металла, этот процесс происходит при температуре 2300 градусов. Главное, в этот момент плавления не допустить контакта расплава и воды. Это приведет к взрыву.

Процесс плавления в домашних условиях

Относительно низкая температура плавления алюминия позволяет проводить эту операцию в домашних условия. Надо сразу отметить, что в качестве сырья в домашней мастерской использовать порошкообразную смесь слишком опасно. Поэтому в качестве сырья применяют или чушки, или нарезанную проволоку. Если к будущему изделию нет особых требований по качеству, то для плавления можно использовать все, что изготовленного из этого металла.

Плавка алюминия в самодельном горне

При этом не особо важно, будет сырье покрыто краской или нет. Когда происходит плавление алюминия, все посторонние вещества просто выгорят и будут удалены вместе со шлаком.

Для получения качественного результата плавки необходимо использовать материалы, которые называют флюсами. Они призваны решать задачу по связыванию и удалению из расплава посторонних примесей и загрязнений.

Средства защиты

Домашний мастер, решивший в домашних условиях выполнять плавление алюминия должен отдавать себе отчет в том, что это довольно опасный процесс. И поэтому без применения средств защиты не обойтись. В частности, должны быть использованы перчатки, фартук, очки. Дело в том, что температура расплава лежит в пределах 600 градусов. Поэтому имеет смысл использовать средства защиты, которые применяют сварщики.

Использование средств защиты при плавке алюминия

Кстати, при плавлении алюминия и использовании очищающих химикатов необходимо защищать органы дыхания от продуктов их сгорания.

Выбор формы для литья

При выборе формы для отливки алюминия домашний мастер должен понимать, а для какой цели он обрабатывает алюминий. Если будущая отливка будет предназначена для использования в качестве припоя, то использовать, какие-то специальные формы, нет необходимости. Для этого можно использовать металлический лист, на котором можно остудить расплавленный металл.

Но если возникает необходимость получения даже простой детали, то мастер должен определиться с типом формы для литья.

Форму можно изготовить из гипса. Для этого, гипс в жидком состоянии заливают в обработанную маслом форму. После того, как начнет застывать, в него устанавливают литейную модель. Для того, чтобы в форму можно было залить расплавленный металл необходимо сформировать литник. Для этого в форму устанавливают цилиндрическую деталь. Формы бывают разъемные и нет. Процесс изготовления разъемной формы усложняется тем, что модель будет находиться в двух полуформах. После застывания их разделяют, удаляют модель и соединяют снова. Форма готова к работе.

Кокиль для литья алюминия

Для получения качественных отливок целесообразно использовать металлические формы (кокили), но изготавливать их целесообразно только в заводских условиях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

Нагартовка алюминия

Методы обработки металлов давлением — прокатка, ковка, штамповка,  прессование – превращают литой алюминиевый слиток в готовый полуфабрикат или конечное изделие — алюминиевый лист, алюминиевую поковку, алюминиевую штампованную деталь или алюминиевый профиль. Это происходит при повышенной или комнатной температуре и может также включать один или несколько промежуточных нагревов — отжигов — алюминия или алюминиевого сплава для восстановления его пластичности. При этом происходит два основных изменения: 1) изменение формы и 2) изменение микроструктуры и механических свойств.

Пример: прокатка фольги из слитка

Например, прокаткой из алюминиевого слитка длиной 5 м и толщиной 300 мм получают около 200 километров алюминиевой фольги толщиной 7 микрометров. Изменение формы измеряется единицами деформации. И без численной оценки деформаций ясно, что здесь они были очень большими, и их нельзя было достичь за один проход. Обычно путь изготовления фольги начинается с горячей прокатки и заканчивается холодной прокаткой и отжигом.          

Почему алюминий пластичный?

Способность подвергаться большой пластической деформации является одним из наиболее полезных свойств металлов. Металлы с гранецентрированной кубической решеткой, к которым относится и алюминий, обычно проявляют хорошую пластичность — их можно легко деформировать в различные сложные формы.  Обычно металлы состоит из большого количества отдельных зерен или кристаллов, то есть они являются поликристаллическими. Типичное зерно или кристалл алюминия после горячей и холодной обработки, а затем отжига имеет диаметр, скажем, 40 мкм, а элементарная ячейка атомной кристаллической решетки – всего около 0,4 нм = 0,0004 мкм. Так что каждое зерно содержит много миллионов таких элементарных ячеек – порядка 1015 штук.

Дислокации в алюминии

При разливке алюминиевых слитков первичные кристаллы растут из жидкой фазы и литая микроструктура обычно очень грубая. Когда алюминий пластически деформируют, каждое зерно деформируется путем движения линейных дефектов своей кристаллической решетки. Деформация происходит за счет проскальзывания по плоскостям скольжения вдоль направлений сдвига. Эти дефекты называют дислокациями (рисунок 1).  Дислокации двигаются по некоторым кристаллографическим плоскостям в кристалле – так называемым «плотно упакованным плоскостям», которые известны как плоскости скольжения. Движение одной дислокации производит единичную сдвиговую деформацию, а объединенное движение сотен тысяч дислокаций — полную деформацию.  

Рисунок 1 

В ходе деформации при комнатной температуре число дислокаций возрастает и им становится трудно двигаться сквозь атомную решетку. В этом случае говорят, что алюминий «получил нагартовку», «получил  деформационное упрочнение» или даже «наклепался», а такой алюминий или алюминиевый сплав называют нагартованным. Это означает, что для продолжения деформации требуется все большие усилия, а алюминий постепенно теряет пластичность, что, в конечном счете, приведет к образованию в нем трещин и его разрушению.

В это время на атомном уровне происходит следующее. В ходе деформации скольжение дислокаций происходит очень активно и движущиеся дислокации различных плоскостей скольжения начинают взаимодействовать друг с другом, перепутываться между собой и образовывать так называемый «лес» дислокаций. С увеличением плотности дислокаций возрастает предел текучести материала — где-то прямо пропорционально корню квадратному из плотности дислокаций. 

Возврат и рекристаллизация деформированного алюминия

Дислокации, которые возникли при нагартовке алюминия, можно удалить путем нагрева нагартованного металла до умеренно высокой температуры, например, 345 °С. Это заставляет алюминий снова стать мягким и восстанавливает его пластичность. Этот нагрев называют отжигом. Изменения микроструктуры, которые происходят в ходе отжига, называют возвратом и рекристаллизацией. В ходе деформации при повышенных температурах обычно происходят процессы восстановления. Их называют динамическим возвратом и динамической рекристаллизацией

Благодаря этим процессам алюминий не нагартовывается так сильно как при комнатной температуре и требует для деформирования намного более низкие нагрузки. Уже при температуре 200 ºС чистый алюминий почти полностью теряет способность к нагартовке.  При умеренных пластических деформациях алюминиевых сплавов дислокации в них распределяются неоднородно, а формируют ячейки со стенками из перепутанных дислокаций и малой плотностью дислокаций внутри ячеек. Обычно эти ячейки имеют диаметр порядка 1 микрометра. Когда происходит возврат, стенки ячеек становятся границами так называемых субзерен. При отжиге алюминия или алюминиевого сплава после большого объема холодной пластической деформации происходит процесс рекристаллизации с образованием новых зерен (рисунок 2). Движущей силой рекристаллизации является запасенная внутренняя энергия, которая возникает при образовании дислокаций.

Рисунок 2

Плотность дислокаций можно выразить в виде их суммарной длины в единице объема материала. Для отожженного материала это может быть величина около 1010 м-2, а для сильно нагартованного алюминия она доходит до 1015 м-2.

Источник: TALAT 1251

aluminium-guide.ru

Свойства алюминия

Алюминий и его сплавы имеют малую плотность 2,64— 2,89 г/см3. Прочностные же свойства зависят от легирования, тер­мической обработки, степени деформирования и могут достигать высоких значений. По прочности многие алюминиевые сплавы не уступают конструкционным сталям.

Чистый алюминий (суммарное содержание примесей не более 0,05%) имеет гранецентрированную кубическую решетку с пара­метрами 4,04 А. Температура его плавления 659,8—660,2° С, температура кипения 1800—2500° С.

Для сплавов алюминия электропроводность составляет 30—50% электропроводности меди, а для чистого алюминия 62—65% электропроводности меди.

Алюминий окисляется с образованием окисной пленки Аl203, которая защищает его от дальнейшего окисления,Химический состав деформируемых и литейных алюминиевых сплавов по ГОСТам 4784—65 и 2685—63.

Из алюминиевых сплавов в основном изготовляют конструк­ции, работающие при сравнительно низких температурах не свыше 350° С. Так дуралюмин используют для работы при темпе­ратурах не более 200° С, сплавы типа В95 до 125° С, авиали до 80—100° С при длительной работе и до 200° С при кратковре­менной. Специальные сплавы САП (спеченный алюминиевый поро­шок) применяют и для работы при более высоких температурах. До температуры 100° С кратковременные механические свойства меняются мало. Обращает внимание высокое относительное удли­нение алюминиевых сплавов при низких температурах.

Характеристики длительной проч­ности термически не упрочняемых сплавов обычно ниже, чем тер­мически упрочняемых.

Длительные выдержки сплавов типа авиаль при температурах свыше 80—100° С приводят к их упрочнению и снижению пласти­ческих свойств. Исследованиями, проведенными авторами, уста­новлено, что относительное удлинение снижается при указанных условиях с 20—25% (исходное состояние после закалки и есте­ственного старения) до 1—2%. Подобное ухудшение свойств, при которых возможно хрупкое разрушение конструкций, яв­ляется существенным препятствием применения сплавов такого типа для работы при температурах выше 80° С.

Циклическая прочность 

Циклическая прочность деформируемых сплавов при симме­тричном изгибе на базе 5*108циклов составляет 3,5 кГ/мм2 для сплава А ДМ, 4,2—6,3 кГ/мм2 для сплава АДН, 5—6,5 кГ/мм2 для сплава АМцАМ, 15 кГ/мм2 для сплава В95.

Области применения литейных сплавов различны. Сплавы группы I рекомендуют для литья в песчаные формы, кокиль и для литья под давлением. Сплав АЛ22 обычно применяют в закален­ном состоянии, а сплав АЛ23 и АЛ29 — в литом. Сплавы группы II имеют высокие литейные свойства благодаря наличию в сплавах двойной эвтектики, которая уменьшает также литейную усадку и склонность к образованию горячих трещин. Сплавы AЛ2, АЛ4 и АЛ9 обладают повышенной коррозионной стойкостью, поэтому их применяют для изделий, работающих во влажной и морской средах. С целью получения заданных механических свойств отливки подвергают термической обработке по различ­ным режимам.

Сплавы группы III обладают высокими механи­ческими свойствами, особенно пределом текучести и повышенной жаропрочностью. У этих сплавов пониженные литейные свойства и коррозионная стойкость, кроме того, они склонны к образова­нию горячих трещин. Для выполнения отливок сложной формы такие сплавы не рекомендуют. Сплав АЛ7 применяют для деталей, испытывающих средние нагрузки и температуры не свыше 200° С. Сплав АЛ 19 по сравнению с АЛ 17 имеет более высокую жаропроч­ность (в 2 раза), и применяют его для силовых деталей в условиях статических и ударных нагрузок при температурах до 300° С.

Сплавы группы IV применяют для всех способов литья. По ли­тейным свойствам они менее технологичны, чем сплавы II.

Сплавы группы V применяют для самых разнообразных дета­лей, работающих при высоких температурах. К этой группе относятся также самозакаливающиеся сплавы.

Механические свойства

Механические свойства всех вышеуказанных, литейных спла­вов зависят от режимов термической обработки, определяющей структурное и фазовое состояние сплавов.

Высокая коррозионная стойкость алюминия объясняется обра­зованием окисиой пленки Аl203. Коррозионная стойкость алю­миния зависит от влияния агрессивной среды на растворимость защитной окисной пленки, от чистоты обработки поверхности и режима термической обработки. Чистый алюминий обладает высокой стойкостью в сухом и влажном воздухе. В азотной кислоте концентрации 30—50% при увеличении температуры скорость коррозии алюминия возрастает. При концентрации азотной кис­лоты выше 80% коррозия резко снижается. Алюминий обладает высокой стойкостью в разбавленной серной кислоте и в концен­трированной при 20° С. Средние концентрации серной кислоты (более 40%) наиболее опасны для алюминия. При комнатных тем­пературах алюминий устойчив в фосфорной и уксусных кислотах. Такие, как муравьиная, щавелевая, трихлоруксусная и другие хлороорганические кислоты значительно разрушают алюминий. В растворах едких щелочей окисная пленка алюминия раство­ряется. Растворы углекислых солей калия и натрия оказывают меньшее влияние на скорость коррозии алюминия.

Алюминий при температурах до 300° С обладает хорошей стойкостью в жидких металлических средах, например, натрии.

Коррозионная стойкость алюминия в воде и водяном паре при повышенных температурах (выше 200° С) зависит от чистоты алюминия. Если происходит движение среды, то скорость корро­зии повышается в 10—60 раз.

Основными видами коррозии алюминиевых сплавов является межкристаллитная коррозия и коррозия под напряжением. Для повышения коррозионных свойств применяют защитные покрытия, такие, как плакирование, оксидные пленки, лакокрасочные по­крытия, смазки, хромовые или никель-хромовые гальванические покрытия.

Технология производства

Технология производства и термическая обработка могут оказывать существенное влияние на коррозионные свойства спла­вов. Сплавы АД, АД1, АМц, АМг2 и АМгЗ мало чувствительны к методам производства. Коррозионная стойкость сплавов АМг5, АМгб во многом зависит от методов производства. У этих сплавов при длительном нагреве на 60—70° С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением.

Сплавы Д1, Д18, Д16 и типа В95 имеют пониженную корро­зионную стойкость. Подобные сплавы применяют с соответствую­щей защитой от коррозии. Сплавы типа авиаль обладают высокой коррозионной стойкостью в воде высокой чистоты с до­бавлением углекислого газа при температурах до 100° С.

При изучении влияния облучения на некоторые характеристики алюминия установлено, что после облучения интегральным пото­ком 1,1 х 1019 нейтрон/см2 при 80° С критическое напряжение сдвига увеличивается в 5 раз. При этом электросопротив­ление алюминия повышается на 30%. Влияние облучения на электрическое и критическое сопротивления сдвигу снимается при температуре около 60° С.

Из разработанных свариваемых, термически обрабатываемых, самозакаливающихся при сварке сплавов, наиболее характерны сплавы системы Аl—Zn—Mg. Однако, обладая удовлетвори­тельными прочностными свойствами, они склонны к коррозии под напряжением и замедленному разрушению. Такая склонность вызвана переходом от зонной к фазовой стадии старения даже при комнатных температурах эксплуатации сварных соединений. Поэтому сплавы системы Аl—Zn-Mg можно применять в усло­виях низких температур, исключающих переход к фазовому ста­рению при низком уровне сварочных напряжений. Содержание цинка и магния должно быть при этом минимальным.

Высокая стойкость 

К самозакаливающимся сплавам относится сплав 01911, по химическому составу он является среднелегированным сплавом системы Аl—Zn-Mg. Высокая стойкость против коррозии под напряжением обеспечивается суммарным содержанием цинка и магния до 6,5% и дополнительным введением марганца, хрома, меди и циркония. Причем медь ухудшает свариваемость сплава, поэтому для его сварки применяют проволоку марки 01557, аналогичную по химическому составу сплаву АМг5, но с добавкой циркония й хрома. Сплавы Д20 и АК8 достаточно прочны, но имеют низкую общую коррозионную стойкость. Они обладают высокой стойкостью против коррозии под напряжением и замедленного разрушения.

Перспективными являются спеченные сплавы. К числу жаро­стойких относятся сплавы типа САП, которые можно применять для конструкций, работающих при температурах до 400—500° С. САП содержит до 13% тугоплавкой окисной фазы, поэтому тем­пература плавления его очень высокая (2000° С).

Из сплавов САП-1 (6,0—9,0% А1203) и САП-2 (9,1 — 13,0% А1203) изготовляют такие же полуфабрикаты, как из алю­миниевых сплавов. Сплав САП-3 применяют только для прессо­ванных полуфабрикатов. Наибольшая масса прессованных полу­фабрикатов до 400 кг. Размеры изготовляемых листов 1000 X Х7000 мм при толщине от 0,8 до 10 мм.

Сплавы имеют высокие прочностные свойства. Так у сплава САП-1 при 20° С ов = 35 кГ/мм2, а у САП-3  40 кГ/мм2. Подобными свойствами обладает сплав САС-1 (25—30% Si и 7% Nі), получаемый из распыленного порошка. Он износостоек, достаточно прочен (<та = 25,0-28,0 кГ/мм2), имеет коэффициент линейного расширения, близкий к стали, и высокий модуль упру­гости.

Сплавы САС-1 и САП не склонны к коррозии под напряжением и замедленным разрушениям. Сплав САП можно применять при сравнительно высоких температурах эксплуатации. При сварке этих сплавов обычно применяют присадочную проволоку марки АМг6.


Также по теме:

svarder.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о