Свойства алюминиевых сплавов: СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Содержание

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ

Содержание

— классификация сплавов

— физические свойства

— коррозионные свойства

— механические свойства

— круглый и профильный алюминиевый прокат

— плоский алюминиевый прокат

— интересные интернет-ссылки

Классификация алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы условно делятся на литейные (для производства отливок) и деформируемые (для производства проката и поковок). Далее будут рассматриваться только деформируемые сплавы и прокат на их основе. Под алюминиевым прокатом подразумевают прокат из алюминиевых сплавов и технического алюминия (А8 – А5, АД0, АД1). Химический состав деформируемых сплавов общего применения приведен в ГОСТ 4784-97 и ГОСТ 1131.

Деформируемые сплавы разделяют по способу упрочнения: упрочняемые давлением (деформацией) и термоупрочняемые.

Другая классификация основана на ключевых свойствах: сплавы низкой, средней или высокой прочности, повышенной пластичности, жаропрочные, ковочные и т.д.

В таблице систематизированы наиболее распространенные деформируемые сплавы с краткой характеристикой основных свойств присущих для каждой системы. Маркировка дана по ГОСТ 4784-97 и международной классификации ИСО 209-1.

Характеристика сплавов	Маркировка		Система легирования	Примечания
СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ )
Сплавы низкой прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АД0	1050А	Техн. алюминий без легирования	Также АД, А5, А6, А7
	АД1	1230
	АМц	3003	Al – Mn	Также ММ (3005)
	Д12	3004
Сплавы средней прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АМг2	5251	Al – Mg (Магналии)	Также АМг0.5, АМг1, АМг1.5АМг2.5 АМг4 и т.д.
	АМг3	5754
	АМг5	5056
	АМг6	—
ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ СПЛАВЫ
Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые	АД31	6063	Al-Mg-Si (Авиали)	Также АВ (6151)
	АД33	6061
	АД35	6082
Сплавы нормальной прочности	Д1	2017	Al-Cu-Mg (Дюрали)	Также В65, Д19, ВАД1
	Д16	2024
	Д18	2117
Свариваемые сплавы нормальной прочности	1915	7005	Al-Zn-Mg
	1925	—
Высокопрочные сплавы	В95	—	Al-Zn-Mg-Cu	Также В93
Жаропрочные сплавы	АК4-1	—	Al-Cu-Mg-Ni-Fe	Также АК4
	1201	2219	Al-Cu-Mn	Также Д20
Ковочные сплавы	АК6	—	Al-Cu-Mg-Si
	АК8	2014

Состояния поставки

Сплавы, упрочняемые давлением, упрочняются только холодной деформацией (холодная прокатка или волочение). Деформационное упрочнение приводит к увеличению прочности и твердости, но уменьшает пластичность. Восстановление пластичности достигается рекристаллизационным отжигом. Прокат из этой группы сплавов имеет следующие состояния поставки, указываемые в маркировке полуфабриката:

1) не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки

2) М — отожженное

3) Н4 — четвертьнагартованное

4) Н2 — полунагартованное

5) Н3 — нагартованное на 3/4

6) Н — нагартованное

Полуфабрикаты из термоупрочняемых сплавов упрочняются путем специальной термообработки. Она заключается в закалке с определенной температуры и последующей выдержкой в течение некоторого времени при другой температуре (старение). Происходящее при этом изменение структуры сплава, увеличивает прочность, твердость без потери пластичности. Существует несколько вариантов термообработки. Наиболее распространены следующие состояния поставки термоупрочняемых сплавов, отражаемые в маркировке проката:

1) не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки

2) М — отожженное

3) Т — закаленное и естественно состаренное (на максимальную прочность)

4) Т1 — закаленное и искусственно состаренное (на максимальную прочность)

Для некоторых сплавов производится термомеханическое упрочнение, когда нагартовка осуществляется после закалки. В этом случае в маркировке присутствует ТН или Т1Н. Другим режимам старения соответствуют состояния Т2, Т3, Т5. Обычно им соответствует меньшая прочность, но большая коррозионная стойкость или вязкость разрушения.

Приведенная маркировка состояний соответствует российским ГОСТам.

Физические свойства алюминиевых сплавов.

Плотность алюминиевых сплавов незначительно отличается от плотности чистого алюминия (2.7г/см³). Она изменяется от 2.65 г/см³ для сплава АМг6 до 2.85 г/см³ для сплава В95.

Легирование практически не влияет на величину модуля упругости и модуля сдвига. Например, модуль упругости упрочненного дуралюминия Д16Т практически равен модулю упругости чистого алюминия А5 (Е=7100 кгс/мм²). Однако, за счет того, что предел текучести сплавов в несколько раз превышает предел текучести чистого алюминия, алюминиевые сплавы уже могут использоваться в качестве конструкционного материала с разным уровнем нагрузок (в зависимости от марки сплава и его состояния).

За счет малой плотности удельные значения предела прочности, предела текучести и модуля упругости (соответствующие величины, поделенные на величину плотности) для прочных алюминиевых сплавов сопоставимы с соответствующими значениями удельных величин для стали и титановых сплавов. Это позволяет высокопрочным алюминиевым сплавам конкурировать со сталью и титаном, но только до температур не превышающих 200 С.

Большинство алюминиевых сплавов имеют худшую электро- и теплопроводность, коррозионную стойкость и свариваемость по сравнению с чистым алюминием.

Ниже в таблице приведены значения твердости, тепло- и электропроводности для нескольких сплавов в различных состояниях. Поскольку значения твердости коррелируют с величинами предела текучести и предела прочности, то эта таблица дает представление о порядке и этих величин.

Из таблицы видно, что сплавы с большей степенью легирования имеют заметно меньшую электро- и теплопроводность, эти величины также существенно зависят от состояния сплава (М, Н2, Т или Т1):

марка	твердость, НВ			электропроводность в % по отношению к меди			теплопроводность в кал/^оС
марка	М	Н2	Н,Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)
А8 — АД0	25		35	60			0.52
АМц	30	40	55	50	40		0.45	0.38
АМг2	45	60		35		30	0.34		0.30
АМг5	70			30			0.28
АД31			80	55		55	0.45
Д16	45		105	45		30	0.42		0.28
В95			150			30			0.28

Из таблицы видно, что только сплав АД31 сочетает высокую прочность и высокую электропроводность. Поэтому «мягкие» электротехнические шины производятся из АД0, а «твердые» — из АД31 (ГОСТ 15176-89). Электропроводность этих шин составляет (в мкОм*м):

0,029 – из АД0 (без термообработки, сразу после прессования)

0,031 – из АД31 (без термообработки, сразу после прессования)

0.035 – из АД31Т (после закалки и естественного старения)

Теплопроводность многих сплавов (АМг5, Д16Т, В95Т1) вдвое ниже, чем у чистого алюминия, но все равно она выше, чем у сталей.

Коррозионные свойства.

Наилучшие коррозионные свойства имеют сплавы АМц, АМг, АД31, а худшие – высоко-прочные сплавы Д16, В95, АК. Кроме того коррозионные свойства термоупрочняемых сплавов существенно зависят от режима закалки и старения. Например сплав Д16 обычно применяется в естественно-состаренном состоянии (Т). Однако свыше 80^оС его коррозионные свойства значительно ухудшаются и для использования при больших температурах часто применяют искусственное старение, хотя ему соответствует меньшая прочность и пластичность (чем после естественного старения). Многие прочные термоупрочняемые сплавы подвержены коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии.

Свариваемость.

Хорошо свариваются всеми видами сварки сплавы АМц и АМг. При сварке нагартованного проката в зоне сварочного шва происходит отжиг, поэтому прочность шва соответствует прочности основного материала в отожженном состоянии.

Из термоупрочняемых сплавов хорошо свариваются авиали, сплав 1915. Сплав 1915 относится к самозакаливающимся, поэтому сварной шов со временем приобретает прочность основного материала. Большинство других сплавов свариваются только точечной сваркой.

Механические свойства.

Прочность сплавов АМц и АМг возрастает (а пластичность уменьшается) с увеличением степени легирования. Высокая коррозионная стойкость и свариваемость определяет их применение в конструкциях малой нагруженности. Сплавы АМг5 и АМг6 могут использоваться в средненагруженных конструкциях. Эти сплавы упрочняются только холодной деформацией, поэтому свойства изделий из этих сплавов определяются состоянием полуфабриката, из которого они были изготовлены.

Термоупрочняемые сплавы позволяют производить упрочнение деталей после их изготовления если исходный полуфабрикат не подвергался термоупрочняющей обработке.

Наибольшую прочность после упрочняющей термообработки (закалка и старение) имеют сплавы Д16, В95, АК6, АК8, АК4-1 (из доступных в свободной продаже).

Самым распространенным сплавом является Д16. При комнатной температуре он уступает многим сплавам по статической прочности, но имеет наилучшие показатели конструкционной прочности (трещиностойкость). Обычно применяется в естественно состаренном состоянии (Т). Но свыше 80 С начинает ухудшаться его коррозионная стойкость. Для использования сплава при температурах 120-250 С изделия из него подвергают искусственному старению. Оно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и больший предел текучести по сравнению с естественно-состаренным состоянием.

С ростом температуры прочностные свойства сплавов меняются в разной степени, что определяет их разную применимость в зависимости от температурного диапазона.

Из этих сплавов до 120 С наибольшие пределы прочности и текучести имеет В95Т1. Выше этой температуры он уже уступает сплаву Д16Т. Однако, следует учитывать, что В95Т1 имеет значительно худшую конструкционную прочность, т.е. малую трещиностойкость, по сравнению с Д16. Кроме того В95 в состоянии Т1 подвержен коррозии под напряжением. Это ограничивает его применение в изделиях, работающих на растяжение. Улучшение коррозионных свойств и существенное улучшение трещиностойкости достигается в изделиях обработанных по режимам Т2 или Т3.

При температурах 150-250 С большую прочность имеют Д19, АК6, АК8. При больших температурах (250-300 С) целесообразно применение других сплавов — АК4-1, Д20, 1201. Сплавы Д20 и 1201 имеют самый широкий температурный диапазон применения (от криогенных -250 С до +300 С) в условиях высоких нагрузок.

Сплавы АК6 и АК8 пластичны при высоких температурах, что позволяет использовать их для изготовления поковок и штамповок. Сплав АК8 характеризуется большей анизотропией механических свойств, у него меньше трещиностойкость, но он сваривается лучше, чем АК6.

Перечисленные высокопрочные сплавыт плохо свариваются и имеют низкую коррозионную стойкость. К свариваемым термоупрочняемым сплавам с нормальной прочностью относится сплав 1915. Это самозакаливающийся сплав (допускает закалку со скоростью естественного охлаждения), что позволяет обеспечить высокую прочность сварного шва. Сплав 1925, не отличаясь от него по механическим свойствам, сваривается хуже. Сплавы 1915 и 1925 имеют большую прочность, чем АМг6 и не уступают ему по характеристикам сварного шва.

Хорошо свариваются, имеют высокую коррозионную стойкость сплавы средней прочности — авиали (АВ, АД35, АД31,АД33).

АЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОКАТ.

Из алюминия и его сплавов производятся все виды проката – фольга, листы, ленты, плиты, прутки, трубы, проволока. Следует иметь в виду, что для многих термоупрочняемых сплавов имеет место «пресс-эффект» — механические свойства прессованных изделий выше, чем у горячекатаных (т.е. круги имеют лучшие показатели прочности, чем листы).

Прутки, профили, трубы

Прутки из термоупрочняемых сплавов поставляются в состоянии «без термообработки» или в упрочненном состоянии (закалка с последующим естественным или искусственным старением). Прутки из термически неупрочняемых сплавов производятся прессованием и поставляются в состоянии «без термообработки».

Общее представление о механических свойствах алюминиевых сплавов дает гистограмма, на которой представлены гарантированные показатели для прессованных прутков при нормальных температурах:

Из всего приведенного многообразия в свободной продаже всегда имеются прутки из Д16, причем круги диаметром до 100 мм включительно обычно поставляются в естественно состаренном состоянии (Д16Т). Фактические значения (по сертификатам качества) для них составляют: предел текучести ?_0.2 = (37-45), предел прочности при разрыве ?_в = (52-56), относительное удлинение ?=(11-17%). Обрабатываемость прутков из Д16Т очень хорошая, у прутков Д16 (без термообработки) обрабатываемость заметно хуже. Их твердость соответственно 105 НВ и 50 НВ. Как уже отмечалось, деталь, изготовленная из Д16 может быть упрочнена закалкой и естественным старением. Максимальная прочность после закалки достигается на 4-е сутки.

Поскольку дуралюминиевый сплав Д16 не отличается хорошими коррозионными свойствами, желательна дополнительная защита изделий из него анодированием или нанесением лако-красочных покрытий. При эксплуатации при температурах выше 80-100 С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии.

Необходимость дополнительной защиты от коррозии относится и к другим высокопрочным сплавам (Д1, В95, АК).

Прутки из АМц и АМг обладают высокой коррозионной стойкостью, допускают возможность дополнительного формообразования горячей ковкой (в интервале 510-380^оС).

Разнообразные профили широко представлены из сплава АД31 с различными вариантами термообработки. Применяются для конструкций невысокой и средней прочности, а также для изделий декоративного назначения.

Прутки, трубы и профили из АД31 имеют высокую общую коррозионную стойкость, не склонны к коррозии под напряжением. Сплав хорошо сваривается точечной, роликовой и аргонно-дуговой сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного материала. Для повышения прочности сварного шва необходима специальная термообработка.

Уголки производятся в основном из АД31, Д16 и АМг2.

Трубы производятся из большинства сплавов, представленных на рисунке. Они поставляются в состояниях без термообработки (прессованные), закаленные и состаренные, а также отожженные и нагартованные. Параметры их механических свойств примерно соответствуют, приведенным на гистограмме. При выборе материала труб кроме прочностных характеристик учитывается его коррозионная стойкость и свариваемость. Наиболее доступны трубы из АД31.

Наличие кругов, труб и уголков — см. на странице сайта «Алюминиевые круги, трубы и уголки»

Плоский алюминиевый прокат.

Листы общего назаначения производятся по ГОСТ 21631-76, ленты — по ГОСТ 13726-97, плиты по ГОСТ 17232-99.

Листы из сплавов с пониженной или низкой коррозионной устойчивостью (АМг6, 1105, Д1, Д16, ВД1, В95) плакируются. Химический состав плакирующего сплава обычно соответствует марке АД1, а толщина слоя составляет 2 – 4% от номинальной толщины листа.

Плакирующий слой обеспечивает электрохимическую защиту основного металла от коррозии. Это означает, что коррозионная защита металла обеспечивается даже при наличии механических повреждений защитного слоя (царапины).

Маркировка листов включает в себя: обозначение марки сплава + состояние поставки + вид плакировки (если она присутствует). Примеры маркировки:

А5 — лист марки А5 без плакировки и термообработки

А5Н2 — лист марки А5 без плакировки, полунагартованный

АМг5М — лист марки Амг5 без плакировки, отожженный

Д16АТ — лист марки Д16 с нормальной плакировкой, закаленный и естественно состаренный.

На гистограмме приведены основные характеристики механических свойств листов в различных состояниях поставки для наиболее используемых марок. Состояние «без термообработки» не показано. В большинстве случаев величины предела текучести и предела прочности такого проката близки к соответствующим значениям для отожженного состояния, а пластичность ниже. Плиты выпускаются в состоянии «без термообработки».

Из рисунка видно, что выпускаемый ассортимент листов дает широкие возможности для выбора материала по прочности, пределу текучести и пластичности с учетом коррозионной стойкости и свариваемости.Для ответственных конструкций из прочных сплавов обязательно учитывается трещиностойкость и характеристики сопротивления усталости.

Листы из технического алюминия (АД0, АД1, А5-А7).

Нагартованные и полунагартованные листы используются для изготовления ненагружен-ных конструкций, резервуаров (в т. ч. для криогенных температур), требующих обеспечения высокой коррозионной стойкости и допускающих применение сварки. Они используются также для изготовления вентиляционных коробов, теплоотражающих экранов (отражательная способность алюминиевых листов достигает 80%), изоляции теплотрасс.

Листы в мягком состоянии используются для уплотнения неразъемных соединений. Высокая пластичность отожженных листов позволяет производить изделия глубокой вытяжкой.

Технический алюминий отличается высокой коррозионной устойчивостью во многих средах (см. страницу «Свойства алюминия»). Однако, за счет разного содержания примесей в перечисленных марках, их антикоррозионные свойства в некоторых средах всё-таки различаются.

Алюминий сваривается всеми методами. Технический алюминий и его сварные соединения обладают высокой коррозионной стойкостью к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и не склонны к коррозионному растрескиванию.

Кроме листов, изготавливаемых по ГОСТ21631-76, в свободной продаже имеются листы, произведенные по Евростандарту, с маркировкой 1050А. По химическому составу они соответствуют марке АД0. Фактические параметры (по сертификатам качества) механических свойств составляют (для листов 1050АН24): предел текучести ?_0.2 = (10.5-14), предел прочности при разрыве ?_в=(11.5-14.5), относительное удлинение ?=(5-10%), что соответствует полунагартованному состоянию (ближе к нагартованному). Листы с маркировкой 1050АН0 или 1050АН111 соответствуют отожженному состоянию.

Листы (и ленты) из сплава 1105.

Из-за пониженной коррозионной стойкости изготавливается плакированным. Широко применяется для изоляции теплотрасс, для изготовления малонагруженных деталей, не требующих высоких коррозионных свойств.

Листы из сплава АМц.

Листы из сплава АМц хорошо деформируются в холодном и горячем состояниях. Из-за невысокой прочности (низкого предела текучести) используются для изготовления только малонагруженных конструкций. Высокая пластичность отожженных листов позволяет производить из них малонагруженные изделия глубокой вытяжкой.

По коррозионной стойкости АМц практически не уступает техническому алюминию. Хорошо свариваются аргонно-дуговой, газовой и контактной сваркой. Коррозионная стойкость сварного шва такая же, как у основного металла.

Листы из сплавов АМг.

Чем больше содержание магния в сплавах этой группы, тем они прочнее , но менее пластичны.

Механические свойства.

Наиболее распостранены листы из сплавов АМг2 (состояния М, Н2, Н) и АМг3 (состояния М и Н2), в том числе рифленые. Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 хорошо деформируются и в горячем и в холодном состоянии. Листы обладают удовлетворительной штампуемостью. Нагартовка заметно снижает штампуемость листов. Листы этих марок применяются для конструкций средней нагруженности.

Листы из АМг6 и АМг6 в упрочненном состоянии не поставляются. Применяются для конструкций повышенной нагруженности.

Коррозионная стойкость. Сплавы АМг отличаются высокой коррозионной стойкостью в растворах кислот и щелочей. Сплавы АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 имеют высокую коррозионную стойкость к основным видам коррозии как в отожженном так и в нагартованном состонии.

Сплавы АМг5, АМг6 склонны к коррозии под напряжением и межкристаллитной коррозии. Для защиты от коррозии листы и плиты из этих сплавов плакируются, а заклепки из АМг5п ставят только анодированными.

Свариваемость.

Все сплавы АМг хорошо свариваются аргоннодуговой сваркой, но характеристики сварного шва зависят от содержания магния. С ростом его содержания уменьшается коэффициент трещинообразования, возрастает пористость сварных соединений.

Сварка нагартованных листов устраняет нагартовку в зоне термичес-кого влияния сварного соединения, механические свойства в этой зоне соответствуют свойствам в отожженном состоянии. Поэтому сварные соединения нагартованных листов АМг имеют меньшую прочность по сравнению с основным материалом.

Сварные соединения АМг1, АМг2, АМг3 обладают высокой стойкостью против коррозии. Для обеспечения коррозионной стойкости сварного шва АМг5 и АМг6 требуется специальная термообработка.

Листы и плиты из Д1, Д16, В95.

Высокопрочные сплавы Д1, Д16, В95 имеют низкую устойчивость к коррозии. Поскольку листы из них используются в конструкционных целях, то для коррозинной защиты они плакируются слоем технического алюминия. Следует помнить, что технологические нагревы плакированных листов из сплавов, содержащих медь (например Д1, Д16), не должны даже кратковременно превышать 500 С.

Наиболее распространены листы из дуралюминия Д16. Фактические значения механических параметров для листов из Д16АТ (по сертификатам качества) составляют: предел текучести ?_0.2 = (28-32), предел прочности при разрыве ?_в= (42-45), относительное удлинение ?=(26-23%).

Сплавы этой группы свариваются точечной сваркой, но не свариваются плавлением. Поэтому основной способ их соединения — заклепки. Для заклепок используется проволока из Д18Т и В65Т1. Сопротивление срезу для них соответственно 200 и 260 МПа.

Из толстолистового проката доступны плиты из Д16 и В95. Плиты поставляются в состоянии «без термообработки», но возможно термоупрочнение уже готовых деталей после их изготовления. Прокаливаемость Д16 допускает термоупрочнение деталей сечением до 100-120 мм. Для В95 этот показатель составляет 50-70 мм.

Листы и плиты из В95 имеют большую (по сравнению с Д16) прочность при работе на сжатие.

Наличие листов и плит — см. на странице сайта «Алюминиевые листы»

********************

Выше кратко рассмотрены свойства алюминиевых сплавов общего назначения. Для специальных целей применяются или другие сплавы, или более чистые варианты сплавов Д16 и В95. Чтобы представить многообразие специальных сплавов, применяемых в авиа-ракетной технике, стоит зайти на сайт http://www.viam.ru.

Подход к выбору материалов для корабля «Буран» интересно отражен на сайте http://www.buran.ru/htm/inside.htm

Очень интересные материалы об истории создания и применении алюминиевых сплавов в масштабных проектах СССР содержатся в воспоминаниях академика Фридляндера:

http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/ALLOYS.HTM
http://www.arcan7.ru/library/articles/230.html
http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/VRAN/02_01/FRID.HTM
http://scilib.narod.ru/Avia/Fridlyander/contents.htm

На главную

Свойства алюминиевых сплавов

За какие свойства алюминия и алюминиевых сплавов их так охотно применяют во всех отраслях промышленности и строительстве?

Коррозионная стойкость

Тонкая естественная оксидная пленка, которая прочно «сцеплена» с основным металлом, обеспечивает многим алюминиевым сплавам значительное сопротивление коррозии во многих атмосферных и химических средах. Особенно отличаются в этом сплавы серий 1ххх, 3ххх, 5ххх и 6ххх.

Рисунок 1 – Влияние легирующих элементов алюминиевых сплавов
на их коррозионную стойкость и усталостную прочность [3]

Теплопроводность

Алюминий и алюминиевые сплавы являются хорошими проводниками тепла. Теплопроводность алюминиевых сплавов более чем в четыре раза выше, чем у углеродистых сталей. Они начинают плавиться при значительно более низкой температуре, чем стали. Температура плавления чистого алюминия составляет около 660 °С, а алюминиевые сплавы в зависимости от степени легирования начинают плавиться при более низких температурах, например, при 515 °С для сплава 2017 (Д1).

Рисунок 2 – Теплопроводность алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Электропроводность

Чистый алюминий и некоторые его сплавы имеют очень высокую электропроводность (низкое электрическое сопротивление), уступая только меди среди металлов, которые применяют в качестве проводников электричества. Вместе с тем, на высоковольтных линиях электропередач, если это позволяет степень загрязненности воздушной атмосферы, применяют именно алюминиевые провода. Они имеют большее поперечное сечение, чем эквивалентные медные провода, однако и вдвое меньший вес, что позволяет, в частности, реже ставить опоры и уменьшать их высоту.

Рисунок 3 – Электрические свойства алюминия [3]

Отношение прочности к весу

Высокое отношение прочность/вес – относительно высокая прочность при низкой плотности – определяет высокую эффективность алюминиевых сплавов и открывает много возможностей для замены более тяжелых металлов без потери (а может быть и с увеличением) несущей способности изделия или детали. Эта особенность алюминиевых сплавов в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью, а также возможности полной переработки после окончания срока службы, обеспечивает им широкое применение производстве контейнеров и в транспортном машиностроении (самолеты, автомобили, пассажирские вагоны).

Рисунок 4 – Объем на единицу веса алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Алюминий при низких температурах

Алюминиевые сплавы, особенно сплавы серий 3ххх, 5ххх и 6ххх идеально подходят для работы при низких температурах. Многочисленные данные подтверждают, что их пластичность и вязкость, также как и прочность, выше при отрицательных температурах, вплоть до абсолютного нуля, чем при «комнатной» температуре.

Рисунок 5 – Прочностные свойства алюминиевого сплава 6061 (АД33),
термически обработанного, искусственно состаренного [3]

Технологическая обработка

Алюминиевые сплавы легко обрабатываются большинством известных технологий обработки металлов и особенно легко поддаются прессованию. Прессованием называется процесс продавливания нагретого металла через матрицу, формирующую профили со сложным поперечным сечением. Иногда, это процесс называют более подходящим именем – экструзия. Это свойство алюминиевых сплавов дает возможность изготавливать из них профили с практически неограниченным разнообразием форм поперечного сечения. Это позволяет располагать металл в тех местах и таким образом, чтобы обеспечивать профилю максимальную несущую способность под воздействием заданных нагрузок.

Методы соединения алюминия

Детали из алюминиевых сплавов соединяют с помощью большого количества способов, включая, сварку, пайку, клепку, винтовые соединения, не говоря о большом разнообразии механических способов. Сварка алюминия может показаться трудной для тех, кто имеет опыт работы только со сталями и попытается перенести его на алюминий. Сварку алюминиевых сплавов считают довольно легкой, когда применяют такие проверенные методы, как дуговая сварка плавящимся электродом (MIG) и вольфрамовым неплавящимся электродом (TIG) в среде инертного газа.

Переработка лома

Важной характеристикой алюминиевых сплавов является то, что их жизненный цикл практически полностью замкнут – они легко поддаются повторному использованию – рециклингу – и, в отличие от других конструкционных материалов, они перерабатываются почти в такую же высококачественную продукцию.

Рисунок 5 – Линия по переработке использованных алюминиевых банок
в слитки для прокатки тонкого листа для изготовления новых банок [3]

Свойства типичные и нормированные

Данные о свойствах алюминия и алюминиевых сплавов, как и других промышленных материалов, бывают двух основных видов:

типичные (номинальные) и
нормированные (предельные).

Типичные физические свойства

Физические свойства, такие как:

коэффициент термического расширения,
коэффициент теплопроводности,
электропроводимость,
электрическое сопротивление и даже
плотность

практически всегда являются типичными величинами. Их получают по результатам лабораторных испытаний репрезентативных промышленных партий изделий.

Типичные физические свойства алюминиевых сплавов используются как основание для сравнения сплавов и их состояний и не должны применяться для инженерных расчетов.

Типичные физические свойства не являются гарантированными величинами, поскольку в большинстве случаев представляют собой осредненные значения для изделий с различными размерами, формами, и методами изготовления и не могут быть в точности репрезентативными для изделий любых размеров и форм.

Типичные механические свойства

Механические свойства могут быть и типичными, и нормированными.

Типичные значения механических свойств:

предела прочности,
предела текучести,
удлинения,
твердости,
усталостной выносливости

– это их средние или медианные значения вблизи пика функций распределения.

Рисунок 6 – Влияние легирующих элементов на прочность при растяжении, твердость,
чувствительность к надрезу и пластичность [3]

Рисунок 7 – Влияние легирующих элементов алюминиевых сплавов
на их плотность и модуль упругости (модуль Юнга) [3]

Рисунок 8 – Различие явления усталости
между низкоуглеродистой сталью и алюминиевыми сплавами [3]

Эти функции распределения получают при обработке результатов стандартных испытаний выборок образцов из многих промышленных партий изделий. Типичные значения являются репрезентативными для изделий со средним поперечным сечением или толщиной. Они наиболее хорошо подходят для демонстрации соотношений между сплавами и их состояниями. Однако эти данные не годятся для прочностных расчетов конструкций и деталей. Так, типичные величины предела прочности на растяжение, например, не включают их более высоких значений (на 5-10 % выше), свойственных тонким прессованным профилям, а также более низких значений, которые характерны для очень толстых, термически упрочненных изделий.

Нормированные механические свойства

Для прочностных расчетов конструкций и деталей применяют нормированные (предельные) значения механических свойств. Нормированное значение – это значение, характеризующее свойства материала или продукта, которое имеет определенную вероятность не превышения при неограниченной серии испытаний. Это числовое значение, обычно соответствует определенной квантили принятого статистического распределения рассматриваемого материала или продукта.

Предельное значение механических свойств обычно устанавливают на базе принципа, согласно которому 99 % материала партии изделий соответствуют ему с вероятностью 0,95. В большинстве случаев эти предельные значения основаны на нормальном распределении данных. Предельные значения механических свойств обычно используют для расчета деталей или конструкций, а также для приемки промышленных партий.

Осредненные механические свойства

Некоторые прочностные параметры материала (например, модуль упругости, коэффициент ползучести, коэффициент термического расширения) используют в прочностных расчетах и в виде типичных, осредненных величин. В некоторых случаях, например, при оценке устойчивости, применяют более низкое или более высокое значение модуля упругости по отношению к его среднему значению.

Источники:
1. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
2. EN1990:2002 Eurocode 0: Basis of structural design.
3. TALAT 1501

Основные свойства алюминия: области применения

Вопросы, рассмотренные в материале:

Как был открыт алюминий и каковы его основные свойства
Основные физические свойства алюминия
Основные химические свойства алюминия
Как применяют основные свойства алюминия
Как используют основные свойства алюминия в строительстве

Основные свойства алюминия делают этот материал по-настоящему универсальным и ценным. Его используют во всех видах промышленного производства, в сельском хозяйстве, в быту, в коммерции. Обладает огромным количеством преимуществ по отношению к стали и другим видам металла.

Самые популярные сферы применения алюминия – изготовление металлоконструкций и металлообработка. О том, какие свойства металла и где конкретно они нашли свое применение, читайте далее.

Как был открыт алюминий и каковы его основные свойства

Алюминий представляет собой парамагнитный металл, достаточно легкий, имеющий серебристый цвет. Он хорошо поддается механической обработке и литью, просто формуется. В земной коре этот элемент третий по распространенности, впереди только кислород и кремний. Наши недра содержат целых 8 % данного металла, что значительно больше золота, количество которого составляет не более пяти миллионных долей процента.

Алюминий активно используется в большинстве сфер производства. Его сплавы применяются для изготовления бытовой техники, транспорта, в машиностроении и электротехнике. Капитальное строительство также не может обойтись без него.

Он чрезвычайно распространен в земной коре, являясь первым из металлов и третьим химическим элементом (первое место у кислорода, второе – у кремния). Доля алюминия в наших недрах – 8,8 %. Металл является частью большого количества горных пород и минералов, основной из которых – алюмосиликат.

В виде соединений алюминий находится в базальтах, полевых шпатах, гранитах, глине и пр. Однако в основном его получают из бокситов, которые достаточно редко встречаются в виде месторождений. В России такие залежи есть только на Урале и в Сибири. В промышленных масштабах алюминий можно также добывать из нефелинов и алунитов.

Рекомендовано к прочтению

Ткани животных и растений содержат алюминий в виде микроэлемента. Некоторые организмы, например, моллюски и плауны, являются его концентраторами, накапливая в своих органах.

Человечеству с давних времен знакомо соединение алюминия под названием алюмокалиевые квасцы. Применялось оно в процессе выделки кожи, в качестве средства, которое, набухая, связывает различные компоненты смеси. Во второй половине XVIII в. ученые открыли оксид алюминия. А вот вещество в чистом виде получили значительно позже.

Впервые это удалось Ч. К. Эрстеду, который выделил алюминий из хлорида. Проводя опыт, он обрабатывал соли калия амальгамой, в результате чего выделился порошок серого цвета, признанный всеми чистым алюминием.

В дальнейшем, исследуя металл, ученые определили его химические свойства, проявляющиеся в высокой способности к восстановлению и активности. Именно поэтому с алюминием долгое время не работали.

Но уже в 1854 г. французский ученый Девиль, применив электролиз расплава, сумел получить металл в слитках. Данный метод используется и сейчас. В промышленных масштабах алюминий стали производить в начале XX в., когда предприятия смогли получить доступ к большому количеству электроэнергии.

Сегодня алюминий является одним из самых используемых в производстве бытовой техники и строительстве металлом.

Основные физические свойства алюминия

Основные характеристики алюминия – высокая электро- и теплопроводность, пластичность, устойчивость к холоду и коррозии. Его можно обрабатывать посредством прокатки, ковки, штамповки, волочения. Алюминий прекрасно поддается сварке.

Примеси, присутствующие в металле в различных количествах, значительно ухудшают механические, технологические и физико-химические свойства чистого алюминия. Основными из них являются титан, кремний, железо, медь и цинк.

По степени очистки алюминий разделяют на технический металл и высокой чистоты. На практике различия данных типов – в стойкости к коррозии в различной среде. Стоимость напрямую зависит от чистоты алюминия. Технический металл подходит для производства проката, различных сплавов, кабельно-проводниковых изделий. Чистый используют для специальных целей.

Алюминий обладает высокой электропроводностью, уступая только золоту, серебру, меди. Однако сочетание данного показателя с малой плотностью позволяет использовать его при производстве кабельно-проводниковых изделий наравне с медью. Электропроводность металла может увеличиваться при длительном отжиге или ухудшаться при нагартовке.

Увеличивая чистоту алюминия, производители повышают его теплопроводность. Снизить данное свойство способны примеси меди, марганца и магния. Более высокую теплопроводность имеют исключительно медь и серебро. Именно благодаря данному свойству данный металл используют для производства радиаторов охлаждения и теплообменников.

Удельная теплоемкость алюминия, как и температура его плавления, достаточно высока. Данные показатели значительно превышают аналогичные значения большей части металлов. С повышением чистоты металла увеличивается и его способность отражать от поверхности световые лучи. Алюминий хорошо поддается полировке и прекрасно анодируется.

Металл близок по свойствам к кислороду, его поверхность на воздухе быстро затягивается пленкой из оксида алюминия – тонкой и прочной. Обладая антикоррозионными свойствами, она защищает металл от образования ржавчины и предупреждает дальнейшее окисление. Алюминий не взаимодействует с азотной кислотой (концентрированной и разбавленной) и органическими кислотами, он стоек к воздействию пресной, соленой воды.

Эти особенности алюминия придают ему устойчивость к коррозии, что и используется людьми. Именно поэтому его особенно широко применяют в строительстве. Интерес к нему увеличивается еще и по причине его легкости в сочетании с прочностью и мягкостью. Такие характеристики есть далеко не у всякого вещества.

Помимо вышеуказанных, алюминий имеет еще несколько интересных физических свойств:

Ковкость и пластичность – алюминий стал материалом изготовления прочной и легкой тонкой фольги, а также проволоки.
Плавление происходит при температуре +660 °С.
Температура кипения +2 450 °С.
Плотность – 2,7 г/см³.
Наличие объемной гранецентрированной металлической кристаллической решетки.
Тип связи – металлический.

Области использования алюминия определяются его химическими и физическими свойствами. Характеристики металла, рассмотренные выше, применяются в бытовых целях. Основные свойства алюминия, как прочного, особо легкого, антикоррозийного материала, используются в судо- и авиастроении. Именно поэтому важно их знать.

Основные химические свойства алюминия

С химической точки зрения алюминий является чрезвычайно сильным восстановителем, имеющим способность в чистом виде быть высоко активным веществом. Основное условие – убрать оксидную пленку.

Алюминий способен вступать в реакции с:

щелочными соединениями;
кислотами;
серой;
галогенами.

Алюминий не взаимодействует в обычных условиях с водой. Йод – единственный из галогенов, с которым у металла происходит реакция без нагревания. Для взаимодействия с прочими требуется увеличение температуры.

Рассмотрим несколько примеров, показывающих химические свойства данного металла. Это уравнения, иллюстрирующие взаимодействие с:

щелочами: 2Al + 6H₂O + 2NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3Н₂;
кислотами: AL + HCL = AlCL₃ + H₂;
серой: 2AL + 3S = AL₂S₃;
галогенами: AL + Hal = ALHal₃.

Основным свойством алюминия считается его способность восстанавливать иные вещества из их соединений.

Реакции его взаимодействия с оксидами иных металлов хорошо показывают все восстановительные свойства вещества. Алюминий прекрасно выделяет металлы из различных соединений. Примером может служить: Cr₂O₃ + AL = AL₂O₃ + Cr.

Металлургическая промышленность активно использует эту способность алюминия. Методика получения веществ, которая основывается на данной реакции, называется алюминотермия. Химическая индустрия использует алюминий чаще всего для получения иных металлов.

Как применяют основные свойства алюминия

Алюминий в чистом виде имеет слабые механические свойства. Именно поэтому наиболее часто применяют его сплавы.

Таких сплавов достаточно много, вот основные из них:

алюминий с марганцем;
дюралюминий;
алюминий с магнием;
алюминий с медью;
авиаль;
силумины.

В основе этих сплавов лежит алюминий, отличаются они исключительно добавками. Последние же делают материал прочным, легким в обработке, более стойким к износу, коррозии.

Есть несколько основных областей применения алюминия (чистого или в виде сплава). Из металла изготавливают:

фольгу и проволоку для бытового использования;
посуду;
морские и речные суда;
самолеты;
реакторы;
космические аппараты;
архитектурные и строительные элементы и конструкции.

Алюминий является одним из самых важных металлов наравне с железом и его сплавами. Эти два элемента таблицы Менделеева наиболее широко применяются человеком в своей деятельности.

Как используют основные свойства алюминия в строительстве

Строительство – одна из основных отраслей-потребителей алюминия. 25 % всего вырабатываемого металла используется именно в ней. Современный облик мегаполисов был бы невозможен без использования алюминия. Он дает возможность создавать функциональные и красивые здания, стремящиеся ввысь. Небоскребы офисных центров имеют фасады из стекла, закрепленные на прочных, легких рамах из алюминия.

Современные торговые, развлекательные и выставочные центры в основе своей имеют каркас из алюминия. Конструкции из данного металла используются для возведения бассейнов, стадионов и других спортивных строений. Алюминий – один из самых востребованных у архитекторов, строителей, дизайнеров металлов. Почему? Давайте разберемся.

Алюминий – прочный и легкий металл, не поддающийся коррозии, имеющий долгий срок службы и совершенно нетоксичный. Он легко поддается обработке, сварке, паянию, его просто сверлить, распиливать, связывать и соединять шурупами. Этот металл способен принять любую форму посредством экструзии. Алюминий поможет воплотить самый смелый замысел архитектора. Из него изготавливаются конструкции, которые невозможно сделать из иных материалов: пластика, дерева или стали.

За прошлый век алюминий прошел путь от металла, редко используемого в строительстве из-за дороговизны и недостаточных объемов производства, до наиболее часто применяемого. 1920-е годы стали переломными. Благодаря электролизной технологии значительно снизилась стоимость его производства – в 5 раз. Алюминий стали применять в производстве стеновых панелей и водостоков, декоративных элементов, а не только для сводов и отделки крыш.

Empire State Building – первый небоскреб, при возведении которого широко применялся алюминий. Он был построен в 1931 году и оставался самым высоким в мире до 1970 г.

Алюминий активно использовался в конструкциях этого здания. В интерьере его также применяли достаточно широко. Фреска, расположенная на стенах и полке лобби, являющаяся визитной карточкой сооружения, сделана из алюминия и золота в 23 карата.

80 лет – таков минимальный срок эксплуатации конструкций из алюминия. Применение этого металла не ограничено климатическими условиями, его свойства остаются прежними при температурах от -80 °С и до +300 °C. Пожары редко могут разрушить алюминиевые сооружения. Низкие же температуры, наоборот, увеличивают его прочность.

Примером может служить алюминиевый сайдинг. Отражающее покрытие в виде фольги и теплоизоляция создают вместе с ним прекрасную защиту от холода, которая в 4 раза более эффективна, чем облицовка кирпичом толщиной 10 см или камнем толщиной 20 см. Именно поэтому алюминий все чаще можно встретить при строительстве объектов в условиях холодного климата: в РФ – на Северном Урале, в Якутии и Сибири.

Но еще более важным качеством алюминия является его легкость. При одинаковой жесткости пластина из алюминия в два раза легче стальной. И все благодаря низкому удельному весу. Если посчитать, то выйдет, что вес алюминиевой конструкции при равной несущей способности в два, а иногда и в три раза ниже массы стальной и в семь раз ниже железобетонной.

В настоящее время алюминий используют для строительства небоскребов и иных высоких строений. Металл делает здание значительно легче, что удешевляет постройку за счет меньшей глубины фундамента. Ведь чем больший вес имеют сооружения, тем фундамент должен быть глубже. Разводные мосты, выполненные из алюминия, также имеют небольшой вес, что облегчает работу механизмов, противовесы для таких конструкций должны быть минимальными. Данный металл вообще дает возможность архитекторам не ограничивать фантазию. Да и работать с таким легким материалом значительно проще, быстрее и удобнее.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Свойства алюминия и сплавов, использование

В каждом доме вы можете найти много предметов из алюминия, очень дешевого и популярного материала. Однако мало кто задается вопросом о его свойствах, которые делают его используемым во многих отраслях. Принимаем лом аллюминиия.

Какого цвета алюминий и его свойства?

Алюминий серебристого цвета. Это чрезвычайно легкий, но прочный металл, в три раза меньший по плотности, чем сталь. По этой причине он может успешно заменить его во многих секторах, что является гораздо более дешевой альтернативой. Другим преимуществом является то, что в отличие от стали прочность алюминия дополнительно возрастает в условиях низких температур.

Материал также экологически безвреден, алюминий можно повторно перерабатывать, не повреждая его структуру. Он также чрезвычайно гибкий и пластичный, вы можете создать любую форму. Мало того, отдельные алюминиевые элементы могут быть легко объединены друг с другом, создавая сложные структуры.

Алюминий также имеет защитные свойства, он используется для защиты от рентгеновских лучей, в качестве строительного материала для щитов. Нельзя забывать о превосходной теплопроводности и электропроводности алюминия. Этот элемент намного дешевле, чем более дорогая медь.

Каковы основные характеристики алюминия?

Низкая плотность (2.7Mg / m 3), что почти в три раза меньше плотности железа.
Очень большая пластичность.
Высокая электрическая и теплопроводность.
Хорошая коррозионная стойкость и эстетический внешний вид.
Высокая стойкость к истиранию.

Где и как используется алюминий?

Алюминиевые сплавы имеют очень хорошую удельную прочность, т. е.- отношение прочности на растяжение к плотности. Из-за их свойств, прежде всего легкости, они используются в конструкциях, в которых важна масса конструкции, а именно в самолетах, автомобилях, подвижном составе, энергетике, строительстве, а также в пищевой и химической промышленности.

Недостатком алюминиевых сплавов является их низкая температура плавления, что приводит к быстрому ухудшению механических свойств при повышении температуры.

Из-за химического состава алюминиевые сплавы подразделяются на отдельные категории:

Алюминий с чистотой более 99% с небольшими добавками других элементов, включая кремний, железо, медь, марганец, магний, цинк и титан. Они характеризуются низкими прочностными свойствами и очень высокой пластичностью. Используется главным образом в пищевой промышленности, архитектуре, транспортной и автомобильной промышленности.
Алюминиевые сплавы с медью, с содержанием меди в процентах и добавлением магния и марганца, называемого так называемым дюралюминием. Дюралюминий имеет очень высокую прочность, плохо свариваемые сплавы со средней коррозионной стойкостью. Используются для изготовления деталей машин.
Алюминиевые сплавы с марганцем. Они имеют низкую прочность, и очень высокую устойчивость к коррозии. Применяются в химической и пищевой промышленности, для изготовления контейнеров и банок. Широкое применение получили в автомобилестроение, в производстве отделки.
Алюминиевые сплавы с кремнием. Литейные сплавы, называемые силумином. Они обладают хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Производство этих сплавов — это отливки, алюминиевые диски.
Алюминиевые сплавы с магнием. Они имеют среднюю прочность, в то время как они очень устойчивы к коррозии. По этой причине используется во многих отраслях промышленности, в судостроении, автомобилестроении, химической промышленности, пищевой промышленности, строительстве и производстве бытовой техники. Также используются для колонн и для производства дорожных знаков. Сплавы этой серии подходят для сварки и анодирования.
Алюминиевые сплавы с магнием и кремнием. Из-за очень высокой коррозионной стойкости эти сплавы называются антикоррозионными. Характеризуются хорошей пластичностью. Использование материалов этого семейства сплавов очень широкое, производятся подшипники элементов грузовых автомобилей, автобусов, кораблей, кранов, вагонов, мостов и барьеров. Они также используются в горнодобывающей, судостроительной, химической и пищевой промышленности.
Алюминиевые сплавы с цинком и магнием. При хорошо применяемой термообработке их прочностные свойства перевешивают свойства других алюминиевых сплавов. Они хорошо свариваются и подвержены механической обработке. Они имеют среднюю коррозионную стойкость, в основном используются в сильно нагруженных конструкционных элементах, частях самолетов и машинах. Из них также производится спортивное снаряжение.
Другие алюминиевые сплавы. Все сплавы, не включенные в вышеуказанные стандарты, со свойствами, зависящими от химического состава и типа обработки.

Методы обработки

Благодаря большой пластичности этого материала его можно обрабатывать разными способами. Наиболее часто используются механическая обработка станками, с помощью которых вы можете вырезать любые формы. Обычно также используются литье, ковка алюминия.

Применение

Благодаря вышеизложенным свойствам он широко используется во многих отраслях промышленности. В пищевой промышленности алюминий используется для изготовления банок для газированных напитков или пива. Более сложные сплавы используются для сборки деталей самолетов или спортивного инвентаря. Алюминий, сплавленный с магнием, используется для сборки бытовой техники или автомобильных компонентов. Однако этот же сплав алюминия в сочетании с кремнием обладает антикоррозионными свойствами, поэтому используется для изготовления колесных дисков.

Алюминиевые сплавы в РФ (деформируемые = под мехобработку). Подробная классификация, физические свойства, коррозионные свойства, механические свойства, круглый и профильный алюминиевый прокат, плоский алюминиевый прокат

Деформируемые алюминиевые сплавы в РФ («по ГОСТ » и ИСО 209-1) и пр. русскоязычных местах. Алюминиевый прокат.

Классификация алюминиевых сплавов.

Характеристика сплавов	Маркировка		Система легирования	Примечания
СПЛАВЫ УПРОЧНЯЕМЫЕ ДАВЛЕНИЕМ (ТЕРМОНЕУПРОЧНЯЕМЫЕ)
Сплавы низкой прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АД0	1050А	Техн. алюминий без легирования	Также АД, А5, А6, А7
	АД1	1230
	АМц	3003	Al – Mn	Также ММ (3005)
	Д12	3004
Сплавы средней прочности и высокой пластичности, свариваемые, коррозионносойкие	АМг2	5251	Al – Mg (Магналии)	Также АМг0.5, АМг1, АМг1.5, АМг2.5, АМг4 и т.д.
	АМг3	5754
	АМг5	5056
	АМг6	—
ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫЕ СПЛАВЫ
Сплавы средней прочности и высокой пластичности свариваемые	АД31	6063	Al-Mg-Si (Авиали)	Также АВ (6151)
	АД33	6061
	АД35	6082
Сплавы нормальной прочности	Д1	2017	Al-Cu-Mg (Дюрали)	Также В65, Д19, ВАД1
	Д16	2024
	Д18	2117
Свариваемые сплавы нормальной прочности	1915	7005	Al-Zn-Mg	—
	1925	—
Высокопрочные сплавы	В95	—	Al-Zn-Mg-Cu	Также В93
Жаропрочные сплавы	АК4-1	—	Al-Cu-Mg-Ni-Fe	Также АК4
	1201	2219	Al-Cu-Mn	Также Д20
Ковочные сплавы	АК6	—	Al-Cu-Mg-Si	—
	АК8	2014

Состояния поставки Сплавы, упрочняемые давлением, упрочняются только холодной деформацией (холодная прокатка или волочение). Деформационное упрочнение приводит к увеличению прочности и твердости, но уменьшает пластичность. Восстановление пластичности достигается рекристаллизационным отжигом. Прокат из этой группы сплавов имеет следующие состояния поставки, указываемые в маркировке полуфабриката:

не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки
М — отожженное
Н4 — четвертьнагартованное
Н2 — полунагартованное
Н3 — нагартованное на 3/4
Н — нагартованное

не имеет обозначения — после прессования или горячей прокатки без термообработки
М — отожженное
Т — закаленное и естественно состаренное (на максимальную прочность)
Т1 — закаленное и искусственно состаренное (на максимальную прочность)

Приведенная маркировка состояний соответствует российским ГОСТам.

Физические свойства алюминиевых сплавов.

марка	твердость, НВ			электропроводность в % по отношению к меди			теплопроводность в кал/^оС
марка	М	Н2	Н,Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)	М	Н2	Н, Т(Т1)
А8 — АД0	25		35	60			0.52
АМц	30	40	55	50	40		0.45	0.38
АМг2	45	60		35		30	0.34		0.30
АМг5	70			30			0.28
АД31			80	55		55	0.45
Д16	45		105	45		30	0.42		0.28
В95			150			30			0.28

0,029 – из АД0 (без термообработки, сразу после прессования)
0,031 – из АД31 (без термообработки, сразу после прессования)
0.035 – из АД31Т (после закалки и естественного старения)

Коррозионные свойства.

Свариваемость.

Механические свойства.

Самым распространенным сплавом является Д16. При комнатной температуре он уступает многим сплавам по статической прочности, но имеет наилучшие показатели конструкционной прочности (трещиностойкость). Обычно применяется в естественно состаренном состоянии (Т). Но свыше 80°С начинает ухудшаться его коррозионная стойкость. Для использования сплава при температурах 120-250°С изделия из него подвергают искусственному старению. Оно обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и больший предел текучести по сравнению с естественно-состаренным состоянием.

Из этих сплавов до 120°С наибольшие пределы прочности и текучести имеет В95Т1. Выше этой температуры он уже уступает сплаву Д16Т. Однако, следует учитывать, что В95Т1 имеет значительно худшую конструкционную прочность, т.е. малую трещиностойкость, по сравнению с Д16. Кроме того В95 в состоянии Т1 подвержен коррозии под напряжением. Это ограничивает его применение в изделиях, работающих на растяжение. Улучшение коррозионных свойств и существенное улучшение трещиностойкости достигается в изделиях обработанных по режимам Т2 или Т3.

При температурах 150-250°С большую прочность имеют Д19, АК6, АК8. При больших температурах (250-300°С ) целесообразно применение других сплавов — АК4-1, Д20, 1201. Сплавы Д20 и 1201 имеют самый широкий температурный диапазон применения (от криогенных -250°С до +300°С ) в условиях высоких нагрузок.

АЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОКАТ.

Прутки, профили, трубы

Из всего приведенного многообразия в свободной продаже всегда имеются прутки из Д16, причем круги диаметром до 100 мм включительно обычно поставляются в естественно состаренном состоянии (Д16Т). Фактические значения (по сертификатам качества) для них составляют: предел текучести σ_0.2 = (37-45), предел прочности при разрыве σ_в = (52-56), относительное удлинение δ=(11-17%). Обрабатываемость прутков из Д16Т очень хорошая, у прутков Д16 (без термообработки) обрабатываемость заметно хуже. Их твердость соответственно 105 НВ и 50 НВ. Как уже отмечалось, деталь, изготовленная из Д16 может быть упрочнена закалкой и естественным старением. Максимальная прочность после закалки достигается на 4-е сутки.

Поскольку дуралюминиевый сплав Д16 не отличается хорошими коррозионными свойствами, желательна дополнительная защита изделий из него анодированием или нанесением лако-красочных покрытий. При эксплуатации при температурах выше 80-100°С проявляется склонность к межкристаллитной коррозии.

Необходимость дополнительной защиты от коррозии относится и к другим высокопрочным сплавам (Д1, В95, АК).

Прутки из АМц и АМгобладают высокой коррозионной стойкостью, допускают возможность дополнительного формообразования горячей ковкой (в интервале 510-380^оС).

Уголки производятся в основном из АД31, Д16 и АМг2.

Плоский алюминиевый прокат.

Листы общего назаначения производятся по ГОСТ 21631-76, ленты — по ГОСТ 13726-97, плиты по ГОСТ 17232-99.

А5 — лист марки А5 без плакировки и термообработки
А5Н2 — лист марки А5 без плакировки, полунагартованный
АМг5М — лист марки Амг5 без плакировки, отожженный
Д16АТ — лист марки Д16 с нормальной плакировкой, закаленный и естественно состаренный.

На гистограмме приведены основные характеристики механических свойств листов в различных состояниях поставки для наиболее используемых марок. Состояние «без термообработки» не показано. В большинстве случаеввеличины предела текучести и предела прочности такого проката близки ксоответствующим значениям дляотожженного состояния, а пластичность ниже. Плиты выпускаются в состоянии «без термообработки».

Листы из технического алюминия (АД0, АД1, А5-А7).

Кроме листов, изготавливаемых по ГОСТ21631-76, в свободной продаже имеются листы, произведенные по Евростандарту, с маркировкой 1050А. По химическому составу они соответствуют марке АД0. Фактические параметры (по сертификатам качества) механических свойств составляют (для листов 1050АН24): предел текучести σ_0.2 = (10.5-14), предел прочности при разрыве σ_в=(11.5-14.5), относительное удлинение δ=(5-10%), что соответствует полунагартованному состоянию (ближе к нагартованному). Листы с маркировкой 1050АН0 или 1050АН111 соответствуют отожженному состоянию.

Листы (и ленты) из сплава 1105.

Листы из сплава АМц.

Листы из сплавов АМг.

Чем больше содержание магния в сплавах этой группы, тем они прочнее , но менее пластичны.

Механические свойства.

Листы из АМг6 и АМг6 вупрочненном состоянии не поставляются. Применяются для конструкций повышенной нагруженности.

Свариваемость.

Листы и плиты из Д1, Д16, В95.

Наиболее распространены листы из дуралюминия Д16. Фактические значения механических параметров для листов из Д16АТ (по сертификатам качества) составляют: предел текучести σ_0.2 = (28-32), предел прочности при разрыве σ_в= (42-45), относительное удлинение δ=(26-23%).

Листы и плиты из В95 имеют большую (по сравнению с Д16) прочность при работе на сжатие.

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминий применяют для производства из него изделий и сплавов на его основе.

Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.

Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности, применяют не чистый алюминий, а его сплавы.

При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы:
1) деформируемые (имеют высокую пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).

Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легирующие элементы и в неодинаковом количестве.

Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами. Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Дюралюминии — сплавы алюминия с медью

Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.

Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.

Термическая обработка дюралюминия состоит из двух этапов. Сначала его нагревают выше линии предельной растворимости (обычно приблизительно до 500 C). При этой температуре его структура представляет собой гомогенный твердый раствор меди в алюминии. Путем закалки, т.е. быстрого охлаждения в воде, эту структуру фиксируют при комнатной температуре. При этом раствор получается пересыщенным. В этом состоянии, т.е. в состоянии закалки, дюралюминий очень мягок и пластичен.

Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl. Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре носит название естественного старения.

Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток. Если же сплав подогреть до 100-150 C, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.

Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.

Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% Mn, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение Al (MnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц Al (MnFe), а это приводит к невозможности закалки и последущего старения.

В случае системы Al-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная. При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы — химического соединения Mg Al .

Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметногоэффекта упрочнения. Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Другие легирующие элементы

Также для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (>0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах.

Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всем объеме.

Применение алюминиевых сплавов

Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Но главная отрасль, в настоящее время просто не мыслимая без использования алюминия — это, конечно, авиация. Именно в авиации наиболее полно нашли применение всем важным характеристикам алюминия

Механические свойства алюминия

Что такое механические свойства?
Механические свойства алюминия, как и других материалов – это свойства, которые связаны с упругой и неупругой реакцией материала на приложение к нему нагрузки, в том числе, зависимость между напряжениями и деформациями. Примерами механических свойств являются:
модуль упругости (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
предел прочности (при растяжении, при сжатии, при сдвиге)
предел текучести
предел усталости
удлинение (относительное) при разрыве
твердость.
Механические свойства часто ошибочно относят к физическими свойствам.
Механические свойства материалов, в том числе, алюминия и его сплавов, которые получают путем испытания материала на растяжение, например, модуль упругости при растяжении, прочность при растяжении, предел текучести при растяжении и относительное удлинение называют механическими свойствами при растяжении.
Модуль упругости
Модуль упругости, который часто называют модулем Юнга – это отношение напряжения, которое приложено к материалу, к соответствующей деформации в том интервале, когда они являются прямо пропорциональными друг к другу.
Различают три типа напряжений и соответственно три типа модулей упругости для любого материала, в том числе для алюминия:
модуль упругости при растяжении
модуль упругости при сжатии
модуль упругости при сдвиге (сдвиговый модуль упругости).
Таблица – Модули упругости при растяжении алюминия и других металлов [1]

Рисунок 1 – Кривые растяжения алюминия и низкоуглеродистой стали [4]
Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов в алюминиевых сплавах на их плотность т модуль упругости [4]
Прочность при растяжении
Отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца при испытании его на растяжение на исходную площадь поперечного сечения образца. Также применяются термины «предел прочности при растяжении» и «временное сопротивление разрыву».

Рисунок 3 – Кривые растяжения алюминия в сравнении и различными металлами и сплавами [4]
Предел текучести
Напряжение, которое необходимо для достижения заданной малой пластической деформации в алюминии или другом материале при одноосной растягивающей или сжимающей нагрузке.
Если пластическая деформация под воздействием растягивающей нагрузки задается как 0,2 %, то применяется термин «предел текучести 0,2 %» (R_p0,2).
Рисунок 4 – Типичная диаграмма напряжение-деформация
для алюминиевых сплавов
Удлинение (при разрыве)
Часто называется «относительным удлинением». Увеличение расстояния между двумя метками на испытательном образце, которое возникает в результате деформирования образца при растяжении до разрыва между этими метками.
Величина удлинения зависит от размеров поперечного сечения образца. Например, величина удлинения, которая получена при испытании алюминиевого листового образца будет ниже для тонкого листа, чем для толстого листа. Тоже самое относится и к прессованным алюминиевым профилям.

Рисунок 5 – Влияние легирующих элементов на прочностные свойства и относительное удлинение [4]
Удлинение А
Удлинение в процентах после разрыва образца при исходном расстоянии между метками 5,65 · √ S₀, где S₀– исходная площадь поперечного сечения испытательного образца. Устаревшее обозначение этой величины А₅ в настоящее время не применяется. Аналогичная величина в русскоязычных документах обозначается δ₅.
Легко проверить, что для круглых образцов это расстояние между исходными метками вычисляется как 5·d.
Удлинение А_50мм
Удлинение в процентах после разрыва образца по отношению к исходной длине между метками 50 мм и постоянной исходной ширине испытательного образца (обычно 12,5 мм). В США применяется расстояние между метками в 2 дюйма, то есть 50,8 мм.
Сдвиговая прочность
Максимальное удельное напряжение, то есть максимальная нагрузка, разделенная на исходную площадь поперечного сечения, которую выдерживает материал при испытании на сдвиг. Сдвиговая прочность обычно составляет около 60 % от прочности при растяжении.
Сдвиговая прочность является важной характеристикой качества заклепок, в том числе, алюминиевых.

Рисунок 6 – Прочность на сжатие, прочность на сдвиг, несущая прочность и
твердость различных алюминиевых сплавов [4]
Коэффициент Пуассона
Отношение между продольным удлинением и поперечным сокращением сечения при одноосном испытании. Для алюминия и всех алюминиевых сплавов во всех состояниях коэффициент Пуассона обычно составляет 0,33 [2].
Твердость
Сопротивление металла пластическому деформации, обычно измеряемое путем отпечатка.
Твердость Бринелля (HB)
Сопротивление проникновению сферического индентора при стандартизированных условиях.
Для алюминия и алюминиевых сплавов твердость НВ приблизительно равна 0,3·R_m, где R_m– предел прочности при растяжении, выраженный в МПа [2].
Если применяется индентор из карбида вольфрама, то применяется обозначение HBW.
Твердость Викерса (HV)
Сопротивление проникновению алмазного индентора в виде квадратной пирамиды при стандартизированных условиях. Твердость HV приблизительно равна 1,10·HB [2].
Усталость
Тенденция металла разрушаться при длительных циклическом напряжении, которое значительно ниже предела прочности при растяжении.

Рисунок 7 – Различие в усталостном поведении низкоуглеродистой стали иалюминиевых сплавов [3]
Усталостная прочность
Максимальная амплитуда напряжения, которую может выдерживать изделие при заданном количестве циклов нагружения. Обычно выражается как амплитуда напряжения, которая дает 50%-ную вероятность разрушения после заданного количества циклов нагружения [2].
Усталостная выносливость
Предельное напряжение, ниже которого материал будет выдерживать заданного количество циклов напряжения [2].
Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов
В таблицах ниже [3] представлены типичные механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов:
предел прочности при растяжении
предел текучести при растяжении
удлинение при растяжении
усталостная выносливость
твердость
модуль упругости
Механические свойства представлены отдельно:
для алюминиевых сплавов, упрочняемых нагартовкой.
для алюминиевых сплавов, упрочняемые термической обработкой.
Эти механические свойства – типичные. Это означает, что они годятся только для сравнительных целей, а не для инженерных расчетов. В большинстве случаев они являются средними значениями для различных размеров изделий, их форм и методов изготовления.
Источник:
Материалы Алюминиевой ассоциации Германии
Global Advisory Group GAG – Guidance “Terms and Definitions” – 2011-01
Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
TALAT 1501

Свойства алюминиевых сплавов при криогенных и повышенных температурах
Механические и физические свойства алюминия и алюминиевых сплавов изменяются при изменении рабочей температуры от криогенной (-195 ^o C) до повышенных температур (макс. 400 ^o C). Эти изменения не так интенсивны по сравнению с другими материалами, такими как сталь и другие. Изменение свойств алюминиевых сплавов с температурой зависит от химического состава и состояния. Серия 7xxx упрочняемых при старении сплавов на основе системы Al-Zn-Mg-Cu демонстрирует наивысшие характеристики растяжения при комнатной температуре среди всех алюминиевых сплавов, полученных из слитков, полученных традиционным способом.Однако прочность этих сплавов быстро снижается, если они подвергаются воздействию повышенных температур, в основном из-за укрупнения мелких выделений, от которых сплавы зависят их прочности. Сплавы серии 2xxx, такие как 2014 и 2024, лучше работают при превышении этих температур, но обычно не используются для приложений с повышенными температурами.
Изменяются механические и физические свойства алюминия и алюминиевых сплавов. при изменении рабочей температуры с криогенной (-195 ^o С) на повышенные температуры (макс.400 ^o C). Эти изменения не так интенсивнее по сравнению с другими материалами, такими как сталь и другие. Изменения свойства алюминиевых сплавов с температурой зависят от химического состав и темперамент.
Серия 7xxx упрочняемых старением сплавов на основе Al-Zn-Mg-Cu система развивает самые высокие характеристики растяжения при комнатной температуре среди всех алюминиевые сплавы, производимые из слитков традиционного литья. Однако прочность этих сплавов быстро снижается, если они подвергаются повышенному температуры, в основном из-за укрупнения мелкодисперсных осадков, на которых сплавы зависят от их прочности.Сплавы серии 2ххх типа 2014 и 2024 год работает лучше при превышении этих температур, но обычно не используется для приложения с повышенными температурами.
Прочность при температурах выше примерно 100-200 ° C улучшается в основном за счет твердорастворное упрочнение или закалка второй фазы. Другой подход к улучшить характеристики алюминиевых сплавов при повышенных температурах. использование технологии быстрого затвердевания для производства порошков или фольги содержащие высокие пересыщения такими элементами, как железо или хром, которые медленно диффундирует в твердом алюминии.Сейчас несколько экспериментальных материалов Имеются многообещающие свойства ползучести до 350oC. Экспериментальный Сплав Al-Cu-Mg с добавками серебра также улучшил ползучесть. свойства. Железо также используется для улучшения свойств ползучести.
Низкотемпературные свойства . Алюминиевые сплавы представляют собой очень важный класс конструкционных металлов для применения при отрицательных температурах и используются в конструкционных деталях для работы при температурах до -270 ^или С.
Ниже нуля большинство алюминиевых сплавов мало изменяют свойства; урожай и прочность на разрыв может увеличиваться; удлинение может немного уменьшиться; влияние прочность остается примерно постоянной. Следовательно, алюминий полезен материал для многих низкотемпературных применений.
Основным сдерживающим фактором является его относительно низкое удлинение по сравнению с некоторыми аустенитные сплавы черных металлов. Этот ингибирующий фактор влияет главным образом отрасли, которые должны работать с нормами общественной безопасности.Заметное исключение из в кодексе ASME для необожженных сосудов высокого давления это было одобрение для использования сплавы 5083 и 5456 для сосудов под давлением в диапазоне от -195 до 65 ^o C. С этими сплавами предел прочности увеличивается на 30-40%, предел текучести от 5 до 10% и относительное удлинение от 60 до 100% при комнатной температуре и -195 ^o C.
Деформируемые сплавы, наиболее часто рассматриваемые для работы при низких температурах: сплавы 1100, 2014, 2024, 2219, 3003, 5083, 5456, 6061, 7005, 7039 и 7075.Сплав 5083-О, который является наиболее широко используемым алюминиевым сплавом для криогенных приложений, показывает следующее охлаждение от комнатной температуры до температура кипения азота (-195 ^o C):
Предел прочности на разрыв около 40%
Предел текучести около 10%.
Сохранение ударной вязкости также имеет большое значение для работы оборудования. при низкой температуре. Алюминиевые сплавы не переходят из пластичного в хрупкое состояние; следовательно; ни ASTM, ни ASME спецификации не требуют низких температур Испытания алюминиевых сплавов по Шарпи или Изоду.Другие тесты, в том числе Испытания на растяжение и разрыв с надрезом, оценка прочности на растяжение и разрыв алюминиевые сплавы при низкотемпературных характеристиках сварных швов в свариваемых алюминиевые сплавы.
По сравнению с другими сплавами сплав 5083-О имеет значительно большее разрушение. стойкость, чем у других. Вязкость разрушения этого сплава увеличивается по мере увеличения температура воздействия снижается. Из других сплавов, оцениваемых в различных термообработанных условиях, 2219-Т87 имеет наилучшее сочетание прочности и вязкость разрушения, как при комнатной температуре, так и при -196 ^o C, все сплавы, которые легко свариваются.
Сплав 6061-Т651 имеет хорошую вязкость разрушения при комнатной температуре и -196 ^o C, но его предел текучести ниже, чем у сплава 2219-T87. Сплав 7039 также поддается сварке и имеет хорошее сочетание прочности. и трещиностойкость при комнатной температуре и при -196 ^o С. Сплав 2124 похож на 2024, но с более высокой степенью чистоты и специальной обработкой. для повышения вязкости разрушения. Прочность на разрыв 2124-Т851 при минусовых температурах можно ожидать, что температуры будут такими же, как для 2024-T851.
Несколько других алюминиевых сплавов, включая 2214, 2419, 7050 и 7475, имеют был разработан для получения трещиностойкости при комнатной температуре превосходит другие сплавы серий 2000 и 7000. Информация о отрицательные свойства этих сплавов ограничены, но ожидается, что эти сплавы также улучшили бы вязкость разрушения при отрицательных температурах а также при комнатной температуре.
Усталостная прочность .Результаты испытаний на осевую и изгибную усталость при 106 циклов на образцах из алюминиевого сплава при комнатной температуре и при отрицательных температуры показывают, что для усталостной долговечности в 106 циклов усталостная прочность выше при отрицательных температурах, чем при комнатной температуре для каждый сплав. Эта тенденция не обязательно действительна для тестов на более высоких уровни стресса и более короткая усталостная жизнь, но при 106 циклах результаты согласуется с влиянием отрицательных температур на предел прочности.
.
алюминиевых сплавов | Статья об алюминиевых сплавах по The Free Dictionary
Сплавы на основе алюминия. Первые алюминиевые сплавы были произведены в 1850-х годах. Они были сплавами алюминия с кремнием и не были очень прочными и устойчивыми к коррозии. В течение долгого времени считалось, что Si вреден для алюминиевых сплавов. Примерно в 1907 году в США были разработаны алюминиево-медные сплавы (литейные сплавы с 8% Cu и деформационные сплавы с 4% Cu). Тройные сплавы Al-Cu-Mn в форме отливок были предложены в 1910 году в Англии, а два года спустя алюминиевые сплавы с 10–14% Zn и 2–3% Cu.Поворотным моментом в развитии алюминиевых сплавов стали работы А. Вильма из Германии (1903–11). Он открыл так называемое старение алюминиевых сплавов, которое значительно улучшает их свойства, особенно прочность. Этот улучшенный сплав получил название дюралюминий. Iu. Г. Музалевский и С. М. Воронов разработали советскую разновидность дюралюминия, так называемую кольчугалиминий. В 1921 г. А. Патч (США) опубликовал метод «модификации» алюминиево-кремниевых сплавов добавлением небольших количеств Na.Это добавление значительно улучшило свойства сплавов Al-Si и привело к их распространению и популярности. Позже были проведены обширные исследования с целью найти химические соединения, которые укрепят алюминиевые сплавы в процессе старения. Были разработаны новые системы алюминиевых сплавов: коррозионно-стойкие, декоративные и электротехнически полезные сплавы Al-Mg-Si; высокопрочные сплавы Al-Ng-Si-Cu, Al-Zn-Mg и Al-Zn-Mg-Cu; высочайшие жаропрочные сплавы Al-Cu-Mn и Al-Cu-Li; и легкие высокомодульные сплавы Al-Be-Mg и Al-Li-Mg (см. Таблицу 1).
Основными преимуществами алюминиевых сплавов являются низкая плотность, высокая электрическая и теплопроводность, устойчивость к коррозии и высокая удельная прочность.
Алюминиевые сплавы можно разделить на две основные группы в зависимости от способа производства из них изделий: (1) деформационные сплавы, включая спеченные алюминиевые сплавы, для производства путем деформации (прокатка, ковка и т. Д.) Полуфабрикатов, таких как листы, пластины, конструкционные элементы, трубы, поковки и проволока и (2) литейные сплавы для отливок.
Деформационные сплавы составляют около 80 процентов (США, 1967) всех производимых алюминиевых сплавов. Полуфабрикаты производятся из слитков простой формы — круглой, плоской или полой. Их отливка относительно менее сложна. Химический состав алюминиевых деформационных сплавов определяется в основном необходимостью достижения оптимального набора механических, физических и коррозионных свойств. Эти сплавы характеризуются структурой твердого раствора с максимальным количеством эвтектики.Алюминиевые деформационные сплавы относятся к разным группам (см. Таблицы 2а и 2б).
Бинарные сплавы на основе систем Al-Mg (так называемые сплавы магналия ) термической обработкой не упрочняются. Они обладают высокой устойчивостью к коррозии и легко свариваются. Эти сплавы широко используются при производстве морских и речных судов, ракет, гидросамолетов, сварных контейнеров, труб, цистерн, железнодорожных вагонов, мостов, холодильников и т. Д.
Сплавы Al-Mg-Si (так называемые сплавы avial ’) сочетают хорошие антикоррозионные свойства с относительно большим эффектом старения.Анодная обработка позволяет придать этим сплавам много красивых цветов.
Таблица 1. Разработка алюминиевых сплавов
Система Фаза упрочнения Год открытия упрочняющего эффекта Торговое наименование (СССР )
Al-Cu-Mg ………….. CuAl ₂, Al ₂ CuMg 1903–11 D1, D16, D18, AK4–1
VD-17, D19, M40, VAD1
Al-Mg-Si………….. Mg ₂ Si 1915–21 AD31, AD33, AV (без Cu)
Al-Mg-Si-Cu … …….. Mg ₂ Si, W _фаза (Al ₂ CuMgSi) 1922 AV (с Cu), AK6, AK8
Al-Zn-Mg ………….. MgZn ₂, T _фаза (Al ₂ Mg ₃ Zn ₃) 1923–24 V92, V48– 4, 01915, 01911
Al-Zn-Mg-Cu……….. MgZn ₂, T _фаза. (Al ₂ Mg ₃ Zn ₃)
S _фаза (Al ₂ CuMg) 1932 V95, V96, V93, V94
Al-Cu-Mn … ……….. CuAl ₂, Al ₁₂ Mg ₂ Cu 1938 D20,01201
Al-Be-Mg …… …….. Mg ₂ Al ₃ 1945 Сплавы типа ABM
Al-Cu-Li………….. T _фаза (Al ₇, ₅ Cu ₄ Li)
T _фаза (Al ₂ CuLi) 1956 VAD23
Al-Li-Mg ………….. Al ₂ LiMg 1963–65 01420
Тройной Al-Zn- Сплавы Mg обладают высокой прочностью и легко свариваются, но при значительных концентрациях Zn и Mg они имеют тенденцию к самопроизвольному коррозионному растрескиванию.Сплавы средней прочности и концентрации надежны.
Таблица 2а. Химический состав некоторых алюминиевых деформационных сплавов (1 МН / м ² ≈ 0,1 кгс / мм ²; 1 кгс / мм ² ≈ 10 МН / м ²)
Основные элементы (в процентах по массе) ¹
Торговое наименование сплава Cu Mg Zn SI Mn Полуфабрикаты ²
¹ Для всех сплавов Fe и Si присутствуют в виде примесей; многие сплавы имеют в виде небольших добавок Cr, Zr, Ti, Be
² Полуфабрикаты: L — лист, Pf — конструкционные профили, Pr — пруток, Pk — ковка, Sh — холодная обработка, Pv — проволока. , T — трубки, PI — пластины, Pn — панели, Ps — стержни, F — фольга
³ С добавлением 1.8–1,3% Ni и 0,8–1,3% Fe
⁴ С добавкой 1,2–1,4% Li
⁵ С добавкой 1,9–2,3% Li
⁶ С добавка 0,2–0,4% Fe
AMg1 ………. <0,01 0,5–0,8 — <0,05 — L
AMg6 ………. <0.1 5,8–6,8 <0,2 <0,4 0,5–0,8 L, PI, Pr, Pf
AD31 ……….. <0,1 0,4–0,9 <0,2 0,3–0,7 <0,1 Pr (L, Pf)
AD33 ……….. 0,15–0,4 0,8–1,2 <0,25 0,4–0,8 <0,15 Pf (Pr, L)
AV …………. 0,2–0,6 0,45–0,9 <0,2 0,5–1,2 0,15–0,35 L, Sh, T, Pr, Pf
AK6 …….. …. 1,8–2,6 0,4–0,8 <0,3 0,7–1,2 0,4–0,8 Sh, Pk, Pr
AK8 ………. .. 3,9–4,8 0,4–0,8 <0,3 0,6–1,2 0,4–1,0 Sh, Pk, Pf, L
D1…………. 3,8–4,8 0,4–0,8 <0,3 <0,7 0,4–0,8 PI (L, Pf, T), Sh, Pk
D16 ………… 3,8–4,9 1,2–1,8 <0,3 <0,5 0,3–0,9 L (Pf, T, Pv)
D19 ………… 3,8–4,3 1,7–2,3 <0,1 <0,5 0,5–1,0 Pf (L)
V65 ,……….. 3,9–4,5 0,15–0,3 <0,1 <0,25 0,3–0,5 Pv
AK4–1 ³ … …… 1,9–2,5 1,4–1,8 <0,3 <0,35 <0,2 Pn, Pf (Sh, PI, L)
D20 ….. ……. 6,0–7,0 <0,05 <0,1 <0,3 0,4–0,8 L, Pf (Pn, Sh, Pk, Pr)
VAD23 ⁴……… 4,9–5,8 <0,05 <0,1 <0,3 0,4–0,8 Pf (Pr, L)
01420 ⁵ …. …… <0,05 5,0–6,0 — <0,007 0,2–0,4 L (Pf)
V92 ………… <0,05 3,9–4,6 2,9–3,6 <0,2 0,6–1,0 L (PI, Ps, Pr, Pk), Sh, Pf
0.1915 ⁶ ……… <0,1 1,3–1,8 3,4–4,0 <0,3 0,2–0,6 L (Pf)
V93 … ……… 0,8–1,2 1,6–2,2 6,5–7,3 <0,2 <0,1 Sh (Pk)
V95 ……. ….. 1,4–2,0 1,8–2,8 5,0–7,0 <0,5 0,2–0,6 L, PI, Pk, Sh, Pf, Pr
V96………… 2,2–2,8 2,5–3,5 7,6–8,6 <0,3 0,2–0,5 Pf (Pn, Pk, Sh)
Четвертичные сплавы Al-Mg-Si-Cu значительно упрочняются старением, но имеют более низкую коррозионную стойкость из-за Cu. Они используются для структурных единиц, выдерживающих высокие нагрузки. Четвертичные сплавы Al-Zn-Mg-Cu имеют очень
Таблица 2b. Механические свойства некоторых алюминиевых деформационных сплавов ¹
Торговое наименование сплава Предел прочности (σ _b, МН / м ²) Предел текучести (σ ₀₂ , МН / м-) Относительное удлинение (δ,%)
¹ Свойства, определенные для полуфабрикатов, показаны без скобок
² См. Примечания к этим сплавам в таблице 2
AMg1…………. 120 50 27,0
AMg6 …………. 340 170 20,0
AD31 …………. 240 220 10,0
AD33 …………. 320 260 13,0
AV …………… 340 280 14,0
AK6 ………….. 390 300 10,0
AK8 …………… 470 380 10,0
D1 ……. ……… 380 220 12,0
D16 …………… 440 290 19,0
D19 ………….. 460 340 12,0
V65 …………… 400 — 20.0
AK4–1 ² ………… 420 350 8,0
D20 …………. 400 300 10,0
VAD23 ² ………… 550 500 4,0
01420 ² … ……… 440 290 10,0
V92 …………… 450 320 13.0
0,1915 ² ………… 350 300 10,0
V93 …………… 480 440 2,5
V95 …………… 560 530 7,0
V96 ……. …….. 670 630 7,0
высокая прочность (до 750 меганьютон на квадратный метр [Mn / m ²] или 75 килограмм-сила на квадратный миллиметр [кгс / мм ²]) и стойкость к коррозионному растрескиванию; они значительно более чувствительны к концентрациям напряжений и повторяющимся напряжениям, чем дюралюминий (сплавы Al-Cu-Mg), и теряют свою прочность после нагрева выше 100 ° C.Самые прочные из этих сплавов становятся хрупкими при криогенных температурах.
Эти сплавы широко используются при строительстве самолетов и ракет. Сплавы Al-Cu-Mn имеют среднюю прочность, но хорошо выдерживают высокие и низкие температуры, вплоть до температуры жидкого водорода. Сплавы Al-Cu-Li близки по прочности к Al-Zn-Mg-Cu, но имеют более низкую плотность, более высокий модуль упругости и термостойкость. Сплавы Al-Li-Mg имеют такую же прочность, как и дюралюминий, но на 11% меньше по плотности и с более высоким модулем упругости.Они были открыты и разработаны в СССР. Сплавы Al-Be-Mg обладают высокой удельной прочностью и очень высоким модулем упругости; они поддаются сварке и устойчивы к коррозии. Но их применение в конструкциях связано с рядом ограничений.
К алюминиевым деформационным сплавам относятся так называемые спеченные алюминиевые сплавы (вместо слитка для дальнейшей деформации используется прессованный порошковый брикет). Их производство в США в 1967 г. составляло 0,5% от объема. В промышленности используются две группы спеченных алюминиевых сплавов: САП (спеченный алюминиевый порошок) и САС-1 (спеченный алюминиевый сплав).
SAP усилен частицами дисперсии оксида алюминия, не растворимого в алюминии. Когда частицы дисперсии алюминиевого порошка измельчаются в шаровых мельницах в атмосфере азота, содержащей контролируемое количество кислорода, на поверхности частиц дисперсии образуется очень тонкая пленка оксидов алюминия. Измельчение производится с добавлением стеариновой кислоты. Поскольку кислота испаряется во время измельчения первичных порошков, происходит сплавление этих порошков с образованием более крупных частиц.В результате образуется так называемый тяжелый порох, негорючий на воздухе и имеющий плотность более 1000 кг / м ³. Горячий или холодный порошок прессуют в брикеты, спекают, а затем деформируют прессованием, прокаткой или ковкой. Прочность SAP увеличивается с увеличением содержания первичного оксида алюминия (образующегося на первичных порошках) до 20-22 процентов, но снижается, если он превышает этот предел. В зависимости от содержания Al ₂ O ₃ существует четыре торговых наименования SAP: SAP1 (6-9 процентов), SAP2 (9.1–13 процентов), SAP3 (13,1–18 процентов), SAP4 (18,1–20 процентов). Продолжительная термообработка SAP ниже температуры плавления не влияет на его прочность. Для температур выше 200–250 ° C, особенно при длительной термообработке, SAP имеет самую большую прочность среди всех алюминиевых сплавов. Например, при 500 ° С его предел прочности на разрыв σ _b = 50 — 80 Мн / м ² (5–8 кгс / мм ²). В виде листов, конструкционных профилей, поковок и продуктов экструзии SAP применяется в деталях, требующих устойчивости к температуре и коррозии.SAP содержит большое количество влаги, адсорбированной и прочно связанной с окисленной поверхностью частиц порошка и уплотненных брикетов. Чтобы высушить этот сплав, его нагревают в вакууме или в нейтральной атмосфере, немного ниже температуры плавления алюминиевых порошков или холодно-прессованных брикетов. Дегазация SAP увеличивает его пластичность и позволяет производить аргонодуговую сварку.
SAS-1, содержащий 25 процентов Si и 5 процентов Ni (или Fe), производится путем измельчения жидкого сплава, который затем прессуется, прессуется в виде стержней и кован.Крошечные кристаллические частицы Si и FeAl ₃ (NiAl ₃) воздействуют на матрицу таким образом, что модули упругости и пластичности увеличиваются, а коэффициент линейного расширения уменьшается. Чем мельче твердые частицы и чем меньше расстояние между ними, тем сильнее этот эффект. САС-1 имеет низкий коэффициент линейного расширения и довольно высокий модуль упругости. Порошковые сплавы в этом отношении намного превосходят соответствующие литейные алюминиевые сплавы.
Литейные алюминиевые сплавы составляют 20 процентов по объему от всех алюминиевых сплавов (США, 1967).Для них характерны следующие важные литейные свойства: низкая вязкость и лишь небольшая склонность к образованию усадочных и газовых полостей, трещин и пустот. А.А. Бочвар установил, что эти свойства улучшаются при относительно высоком содержании легирующих ингредиентов, образующих эвтектику. Но это увеличивает хрупкость сплавов. Максимум
Таблица 3. Химический состав и механические свойства некоторых алюминиевых литейных сплавов (1 Mn / m ² ≈ 0.1 кгс / мм ²; 1 кгс ≈ 10 Мн / м ²)
Элементы (массовые проценты ) Тип отливки ¹ Типичные механические свойства
Торговое наименование сплав Cu Mg Mn SI Предел прочности (σ _b, Mn / m ² Предел текучести (σ _0ι 2 ₂, МН / м ²) Относительное удлинение (δ,%)
¹ Виды отливок: Z — литье в песчаные формы; V — литье с последующей плавкой модели; О — литье корпусных моделей; К — литье в неразъемную форму; D — литье под давлением
² Zn 3.5–4,5 процента
AL8 …………… — 9,5–11,5 0,1 0,3 Z, V, O 320 170 11,0
AL2 …………… 0,8 — 0,5 10–13 Все виды литья 200 110 3,0
AL9 …………… 0,2 0,2–0.4 0,5 6–8 ”“ “ 230 130 7,0
AL4 …………… 0,3 0,17– 0,3 0,25–0,5 8–10,5 ““ “ 260 200 4,0
AL5 …………… 1,0 –1,5 0,35–0,6 0,5 4,5–5,5 ”“ “ 240 180 1.0
AL3 …………… 1,5–3,5 0,2–0,8 0,2–0,8 4,0–6,0 Все виды литья, кроме D 230 170 1,0
AL25 ………….. 1,5–3,0 0,8–1,2 0,3–0,6 11–13 K 200 180 0,5
AL30 ………….. 0,8–1,5 0.8–1,3 0,2 11–13 K 200 180 0,7
AL7 …………… 4–5 0,03 — 1,2 — 230 150 5,0
AL1 …………… 3,75–4,5 1,25–1,75 — 0,7 Все виды отливок, кроме ^D 260 220 0.5
AL19 ………….. 4,5–5,3 20,05 0,6–1,0 0,3 Z, 0, V 370 260 5,0
AL24 ² ………….. 0,2 1,5–2,0 0,2–0,5 0,3 Z, O, V 290 — 3,0
важные литейные алюминиевые сплавы содержат более 4,5% Si (так называемые сплавы силумина ).Добавление незначительного количества Na (несколько сотых процента) позволяет «модифицировать» структуру эвтектики и твердого раствора сплавов силумин . Вместо толстых и хрупких кристаллов Si образуются сфероидальные кристаллы, и пластичность сплава значительно улучшается. Силуминовые сплавы (см. Таблицу 3) включают бинарные сплавы системы Al-Si (AL2) и сплавы на основе более сложных систем: Al-Si-Mg (AL9), Al-Si-Cu (AL3, AL6), Al -Si-Mg-Cu (AL5, AL10). Сплавы этой группы характеризуются хорошими литейными свойствами, относительно высокой коррозионной стойкостью, высокой плотностью (герметичностью) и средней прочностью; они используются для сложных отливок.В борьбе с газовыми полостями в сплавах силумин Бочвар и А.Г. Спасский применили оригинальный и эффективный метод кристаллизации отливок под давлением.
Бинарный сплав Al-Mg (AL8) и сплавы системы Al-Mg-Si с добавкой Mn (AL13 и AL28) и Be и Ti (AL22) относятся к группе сплавов с высоким содержанием Mg ( выше 5 процентов). Сплавы этой группы устойчивы к коррозии, обладают повышенной прочностью и пониженной плотностью. Самый прочный — сплав АЛ8, но технология его приготовления сложна.Для уменьшения окисления сплава в жидком состоянии добавляют 0,05–0,07% Be; для получения мелких зерен в таком же количестве добавляют Ti. Чтобы подавить реакцию металла с влагой, добавляют борную кислоту. Сплав АЛ8 отливают в основном в песчаных формах. Сплавы AL13 и AL28 имеют лучшие литейные свойства, но меньшую прочность и не могут быть упрочнены термической обработкой. Их отливают в постоянных и песчаных формах. Длительный низкотемпературный нагрев может снизить коррозионную стойкость алюминиевых сплавов с высоким содержанием Mg.
Сплавы с высоким содержанием Zn (более 3 процентов) систем Al-Si-Zn и Al-Zn-Mg-Cu, AL11 и AL24 соответственно, имеют повышенную плотность и пониженную стойкость к коррозии, но имеют хорошую литейные свойства и возможность использования без термической обработки. Они не получили широкого распространения.
Сплавы с высоким содержанием Cu (более 4 процентов) — бинарные сплавы Al-Cu и тройные сплавы Al-Cu-Mn с добавлением Ti, AL7 и AL19 соответственно — имеют более высокую термостойкость, чем три предыдущие группы, но имеют несколько меньшую коррозионную стойкость, литейные свойства и герметичность.
Сплавы систем Al-Cu-Mg-Ni и Al-Cu-Mg-Mn-Ni (AL1, AL21) термостойкие, но плохо обрабатываются.
Свойства литейных сплавов существенно зависят от способа литья. Свойства улучшаются, если кристаллизация и подача кристаллизующегося слоя протекают с более высокой скоростью. Как правило, наилучшие результаты достигаются при непрерывном литье в формы. Характеристики отдельно отлитых образцов могут на 25-40% превосходить кристаллизующиеся свойства более медленно или плохо загружаемых частей отливки.Некоторые легирующие ингредиенты в одном типе сплава могут быть вредными для другого. Кремний снижает прочность сплавов Al-Mg и ухудшает механические свойства сплавов Al-Si и Al-Cu. Олово и свинец даже в количестве десятых долей процента значительно понижают температуру плавления. Железо оказывает пагубное влияние на сплавы силумин , поскольку оно образует хрупкую эвтектику Al-Si-Fe, которая кристаллизуется в виде пластинчатых частиц. Содержание железа контролируется методом литья; это максимум при литье под давлением и в постоянных формах и минимум при литье в песчаные формы.Свойства отливок из алюминиевых сплавов можно значительно улучшить за счет уменьшения количества вредных металлических и неметаллических примесей, использования более чистого сырья, рафинирования, добавления небольших количеств Ti, Zr и Be, а также «модификации» сплавов и их термообработки. , Очистка осуществляется продувкой газом (хлор, азот, аргон) с использованием флюса, содержащего хлорид и фторидные соли, выдержки в вакууме или комбинации этих методов.
Таблица 4.Использование алюминиевых сплавов в различных отраслях промышленности США (в тоннах)
Промышленность 1962 1965 1967
Строительство …… ………… 613,000 846,000 862,000
Транспорт …………. 612,000 838,000 862,000
Изделия длительного пользования 290 200 383 000 381 000
Электротехническая промышленность 485 000 490 000 576 000
Машиностроение и приборостроение……… 190,500 258,500 279,000
Тара и упаковка … 175,000 298,000 397,000
Экспорт ……… ……….. 188,000 260,200 415,000
Итого …………….. 2,554,700 3,373,700 3,772,000
Спрос на алюминиевые сплавы в различных отраслях промышленности ежегодно растет (см. Таблицу 4).За пять лет использование алюминиевых сплавов в США увеличилось примерно в 1,6 раза и на 10% больше (1967 г.) по объему, чем использование сталей. Планируется, что в 1966–70 гг. СССР более чем вдвое увеличит производство алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы используются на транспорте (авиация, корабли, железная дорога
Таблица 5. Объем производства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в США (в тоннах)
Вид полуфабриката 1955 1960 1965
Листы и пластины……… 610,000 630,000 1,238,000
Фольга ………………… 89,900 131,100 184,100
Прокат другие полуфабрикаты
продукты ………….. 49,900 42,200 74,800
Провода .. …………….. 28,000 25,100 38,600
Кабели……………… 71,200 83,000 195,200
Провода и кабели
с изоляцией ….. ….. 18,000 27,400 58,700
Прессованные полуфабрикаты
продукты …………… 309,500 386 000 700 000
Экструдированные трубы……….. 30,500 27,400 37,600
Сварные трубы ………… 11,600 11,700 42,500
Порошки …………….. 16,200 14,900 27,200
Поковки, холодная обработка ……. 31,900 22,700 43,200
Литье в песчаные формы …………. 75,000 58,900 124,500
Литье в постоянную форму., , 135,200 117,000 150,000
Литье под давлением 161,100 175,000 365,000
Итого ……………. 1,638,000 1,752,400 3,279,400
легковые автомобили, автомобили) и в строительстве — оконные рамы, стеновые панели, подвесные потолки, обои и т. Д. Использование алюминиевых сплавов для изготовления контейнеров и другой упаковки, а также в электротехнической промышленности (провода, кабели, обмотки генераторов и двигателей) быстро расширяется.
Интересно посмотреть, как алюминиевые сплавы делятся на разные виды полуфабрикатов (см. Таблицу 5).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Сваривающееся алиминиевые сплавы. (Свойство и применение ). Ленинград, 1959.
Добаткин В.И. Слитки алюминиевых сплавов . Свердловск, 1960.
Фридлиандер, И. Н. Высокопрочные деформируемые алиминиевые сплавы . М., 1960.
Колобнев И.Ф. Термическая обработка алиминиевых сплавов .М., 1961.
Строительные конструкции из алиминиевых сплавов . М., 1962. (Сборник статей.)
Алиминиевые сплавы , тт. 1-6. Москва, 1963–69.
Альтман М.Б., Лебедев А.А., Чухров М.В. Плавка и литъе сплавов цветных металлов . Москва, 1963.
Воронов С.М. Металловедение легких сплавов . М., 1965.
Altenpohl, D. Aluminium und Aluminiumlegierungen . Берлин, 1965.
L’aluminium , тт.1-2. Под редакцией П. Баррана и Р. Гадо. Париж, 1964.
Алюминий , тт. 1-3. Под редакцией Р. Кента Ван Хорна. Нью-Йорк, 1967.
.

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Очень интересные материалы об истории создания и применении алюминиевых сплавов в масштабных проектах СССР содержатся в воспоминаниях академика Фридляндера:

Свойства алюминиевых сплавов

Коррозионная стойкость

Теплопроводность

Электропроводность

Отношение прочности к весу

Алюминий при низких температурах

Технологическая обработка

Методы соединения алюминия

Переработка лома

Свойства типичные и нормированные

Типичные физические свойства

Типичные механические свойства

Нормированные механические свойства

Осредненные механические свойства

Основные свойства алюминия: области применения

Как был открыт алюминий и каковы его основные свойства

Основные физические свойства алюминия

Основные химические свойства алюминия

Как применяют основные свойства алюминия

Как используют основные свойства алюминия в строительстве

Почему следует обращаться именно к нам

Свойства алюминия и сплавов, использование

Свойства алюминия и сплавов, использование

Каковы основные характеристики алюминия?

Где и как используется алюминий?

Методы обработки

Применение

Сплавы из алюминия и их применение :: ТОЧМЕХ

Легирование

Алюминиевые сплавы

Дюралюминии — сплавы алюминия с медью

Сплавы алюминия с марганцем и магнием

Другие легирующие элементы

Применение алюминиевых сплавов

Механические свойства алюминия

Что такое механические свойства?

Модуль упругости

<img decoding="async" src="/800/600/https/aluminium-guide.com/wp-content/uploads/2018/10/krivaya-rastyazheniya-alyuminiy-stal.jpg" />

Прочность при растяжении

Предел текучести

Удлинение (при разрыве)

Удлинение А

Удлинение А50мм

Сдвиговая прочность

Коэффициент Пуассона

Твердость

Твердость Бринелля (HB)

Твердость Викерса (HV)

Усталость

Усталостная прочность

Усталостная выносливость

Механические свойства алюминия и алюминиевых сплавов

Свойства алюминиевых сплавов при криогенных и повышенных температурах

алюминиевых сплавов | Статья об алюминиевых сплавах по The Free Dictionary

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Добавить комментарий Отменить ответ

Удлинение А_50мм