 |
7. Алюминий и его сплавы. Рисунок 10.1 – Классификация алюминиевых сплавов по диаграмме состояния и технологическим свойствам
|
|
|
|
7. Алюминий и его сплавы
Алюминий - легкий металл с удельной плотностью 2, 7 Мг/м3. Кристаллическая решетка ГЦК. Температура плавления 657 0С. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество. Химически активен, но образующаяся плотная пленка Al2O3 предохраняет его от коррозии. Механические свойства отожженного алюминия технической чистоты (АДМ): уb = 80 МПа; уТ = 30 МПа; д = 35 %. Технический алюминий (АД и АД1) не применяется как конструкционный материал из-за низкой прочности. Однако высокая пластичность, коррозионная стойкость и электропроводность позволяют использовать его для получения деталей глубокой штамповкой и тончайших фольг, в качестве проводникового материала, а также в быту для транспортировки и хранения продуктов питания.
Частый алюминий имеет низкие механические свойства, плохую обрабатываемость резанием, неудовлетворительные литейные качества (большую усадку затвердевания – до 6 %). В связи с этим большое применение находят сплавы на основе алюминия, в которых добавление различных элементов позволяет при сохранении достоинств алюминия получить другие более высокие свойства.
Технические алюминиевые сплавы подразделяют на две группы: применяемые в деформированном виде (прессованном, катаном, кованом) и в литом. Границу между сплавами этих двух групп определяет предел насыщения твердого раствора при эвтектической температуре (рис. 10. 1).
Изменение технологических свойств в сопоставлении с диаграммой состояния
показывает, что сплавы с содержанием легирующего компонента меньше предела растворимости обладают наибольшей пластичностью и наименьшей прочностью при высокой температуре, следовательно, хорошо подвергаются горячей обработке давлением.
|
|
|
Наилучшую жидкотекучесть, меньшую пластичность и большую прочность имеют сплавы, содержащие эвтектику. Такие сплавы используются как литейные. Содержание эвтектики в литейных сплавах не должно превышать 15-20 %по объему из – за ухудшения механических и некоторых технологических свойств.
Деформируемые сплавы подразделяют на упрочняемые и не упрочняемые
термической обработкой. Границей между этими сплавами является предел насыщения твердого раствора при комнатной температуре.
1- деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой;
2 - деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой
Рисунок 10. 1 – Классификация алюминиевых сплавов по диаграмме состояния и технологическим свойствам
К деформируемым, неупрочняемым термической обработкой сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием (АМг). Эти сплавы обладают высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью. Они не упрочняются термической обработкой. Упрочнение таких сплавов достигается за счет образования твердых растворов Мп и Мg в Al. Поставляются в виде листового проката, а также прессованного материала.
К деформируемым, упрочняемым термической обработкой относятся сплавы
нормальной прочности, высокопрочные и другие. Типичные представители сплавов - дуралюмины (маркируют буквой Д). Они характеризуются хорошим сочетанием прочности и пластичности и относятся к сплавам системы Аl – Си – Мg, в которые дополнительно вводят марганец, повышающий коррозионную стойкость и улучшающий механические свойства. Перечисленные компоненты образуют ряд растворимых соединений, вызывающих старение, таких как СиАl2, Mg2Si, и др.
Структура дуралюмина в отожженном состоянии состоит из твердого раствора и вторичных включений указанных интерметаллических соединений.
|
|
|
Термическая обработка этих сплавов заключается в закалке с 500 0С в воде с
последующим естественным (в течение 5 – 7 дней) или искусственным старением, которым предшествует 2 – 3 часовой инкубационный период. В течение этого времени сплав сохраняет высокую пластичность.
Так как коррозионная стойкость дуралюмина невысокая, то для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием.
Дуралюмины находят широкое применение в авиастроении, автомобилестроении, вагоностроении, строительстве. Прочность таких сплавов может достигать 500 – 600 Мпа при относительном удлинении 8 – 12 %.
В настоящей работе более подробно изучаются литейные алюминиевые сплавы – силумины (ГОСТ 2685 – 75). Под группой алюминиевых сплавов, называемых силуминами, подразумевают сплавы с большим содержанием кремния. Эти сплавы обладают высокой жидкотекучестъю, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами (особенно после модифицирования). Причем оптимальными литейными свойствами обладают сплавы с минимальной температурой плавления и минимальным температурным интервалом кристаллизации, содержащие 12 – 13 %Si (рис. 10. 2).
|
|
|
