Властивостi алюмiнiю та його сплавiв
Властивостi алюмiнiю
Алюмiнiй
–
метал срiбно-бiлого кольору, має гранецентровану кубiчну Радку з параметром α = 0,4041 нм; характеризується малою густиною (γ = 2700кг/м³), низькою температурою плавлiння (tп = 660ºС), високими пластичнiстю, тепло- та електропровiднiстю, доброю зварюванiстю й оброблюванiстю рiзанням. Алюмiнiй у вiдпаленому станi має σв = 80.. 100 МПа, 25…30НВ, велику пластичнiсть(δ = 35…40%). Водночас алюмiнiй характеризується низькою мiцнiстю та твердiстю. На повiтрi вiн покривається тонкою щiльною плiвкою Al2O3, яка надiйно захищає його вiд корозiї. Сталими домiшками алюмiнiю є залiзо, кремнiй, мiдь, магнiй, марганець, цинк, титан та iн. Домiшки зумовлюють погiршення фiзико-хiмiчних властивостей i пластичностi алюмiнiю, через що їх вмiст строго обмежують. Залежно вiд сумарної частки домiшок первинний алюмiнiй подiляють на алюмiнiй особливої, високої та технiчної чистоти.
Алюмiнiй особливої чистоти марок А999 мiстить 0,001% домiшок; алюмiнiй високої чистоти марок А995, А99, А97 i А95 - вiд 0,005 до 0,05% домiшок; технiчної чистоти марок А85, А8, А7, А7Е i А0 – вiд 0,15 до 1,0% домiшок. Алюмiнiй особливої чистоти застосовують для дослiдних робiт, у напiвпровiдниковiй i ядернiй технiцi.
У промисловостi використовують переважно алюмiнiй високої та технiчної чистоти. З нього виготовляють головним чином сплави, а також електропроводи, кабелi, конденсатори та фольгу. Застосовувати алюмiнiй як конструкцiйний матерiал недоцiльно з огляду на його низьку мiцнiсть.
Сплави алюмiнiю
Найбiльшого поширення набули сплави Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg та iншi. Всi сплави алюмiнiю можна роздiлити на деформуючi, призначенi для одержання напiвфабрикатiв (листiв, плит, пруткiв i т. д.), а також поковок i штампових заготовок шляхом прокатки, пресування, кування та штампування, i ливарнi, призначенi для фасонного лиття.
Сплави алюмiнiю, обладаючи гарною технологiчнiстю у всiх стадiях передiлу, малою щiльнiстю, високою корозiйною стiйкiстю, при достатнiй мiцностi, пластичностi i в'язкостi знайшли широке застосування в авiацiї, суднобудуваннi, будiвництвi та iнших галузях народного господарства.
Деформуючi алюмiнiєвi сплави
змiцнюється термiчною обробкою дуралюмина. Дюралюмiнами називаються сплави Al-Cu-Mg, в якi додатково вводять марганець. Типовим дуралюмином є сплав Д1.
Марганець пiдвищує стiйкiсть дуралюмiна проти корозiї, а будучи присутнiм у виглядi дисперсних частинок фази Т, пiдвищує температуру рекристалiзацiї i покращує механiчнi властивостi.
З сплаву Д16 виготовляють обшивки, шпангоути, стрингера i лонжерони лiтакiв, силовi каркаси, будiвельнi конструкцiї, кузова вантажних автомобiлiв i т. д.
Сплави Авiаль (АВ)
. Цi сплави поступаються дюралюмiнам по мiцностi, але мають кращу пластичнiсть в холодному i гарячому станах. Авiаль задовiльно обробляється рiзанням (пiсля гартування i старiння) i зварюється контактним i аргонодуговим зварюванням. Сплав має високу загальну опiрнiсть корозiї.
З сплаву АВ виготовляють рiзнi напiвфабрикати (листи, труби i т. д.), що використовуються для елементiв конструкцiй, що несуть помiрнi навантаження, крiм того, лопастi гвинтiв вертольотiв, кованi деталi двигунiв, рами, дверi, для яких потрiбна висока пластичнiсть в холодному i гарячому станах.
Високомiцнi сплави
. Межа мiцностi цих сплавiв досягає 550-700 МПа, але при меншiй пластичностi, нiж у дуралюмiнiєвих. Представником високомiцних алюмiнiєвих сплавiв є сплав В95.
в гарячому станi i порiвняно легко деформуються в холодному станi пiсля вiдпалу. Сплав В95 добре обробляється рiзанням i зварюється точковим зварюванням, його застосовують у лiтакобудуваннi для навантажених конструкцiй, що працюють тривалий час при t <= 100¸ 120 ° С. Сплав В95 рекомендується для стислих зон конструкцiй i для деталей без концентраторiв напружень.
. Сплави цього типу вiдрiзняються високою пластичнiстю i задовiльнимb ливарними властивостями, що дозволяють отримати якiснi злитки.
Жаромiцнi сплави
нiкелем i титаном. Деформуючi алюмiнiєвi сплави, не змiцнюється термiчною обробкою. До цих сплавiв вiдносяться сплави алюмiнiю з марганцем або з магнiєм. Змiцнення сплавiв досягається в результатi утворення твердого розчину i в меншiй мiрi надлишкових фаз.
Сплави легко обробляються тиском, добре зварюються i володiють високою корозiйною стiйкiстю. Обробка рiзанням ускладнена.
Ливарнi алюмiнiєвi сплави подiляються на 5 груп:
1. силумiни
). Вiдрiзняються високими ливарнимивластивостями, а виливки - великою щiльнiстю. Сплави Al-Si (АЛ2, АЛ4, АЛ9) порiвняно легко обробляються рiзанням. Заварку дефектiв можна виробляти газовим та аргонодуговим зварюванням.
Сплав АЛ9 - Sв = 200МПа, S0. 2 = 140МПа, d = 5%.
Сплави Al-Cu. Цi сплави (АЛ7, АЛ19) пiсля термiчної обробки мають високi механiчнi властивостi при нормальнiй i пiдвищенiй температурах i добре обробляються рiзанням. Ливарнi властивостi низькi.
Сплав АЛ7 використовують для вiдливання невеликих деталей простої форми, сплав схильний до крихкого руйнування.
Сплав АЛ7 - Sв = 240МПа, S0. 2 = 160МПа, d = 7%.
Сплави Al-Mg. Мають низькi ливарнi властивостi. Характерною особливiстю цих сплавiв є гарна корозiйна стiйкiсть, пiдвищенi механiчнi властивостi й оброблюванiсть рiзанням.
Сплави АЛ8, АЛ27, АЛ13 i АЛ22 призначенi для виливкiв, що працюють у вологiй атмосферi, наприклад, у суднобудуваннi й авiацiї.
Сплав АЛ8 - Sв = 350МПа, s0. 2 = 170МПа, d = 10%.
2.
Мiднi силумiни
порiвняно з силумiнами мають трохи гiршi ливарнi властивостi, але кращi механiчнi. Їх марки АК5М, АК8М3, АК12М2МгН та iн. Числа пiсля лiтер К, М, Н i Мг вiдповiдають середнiй масовiй частцi(в%) кремнiю, мiдi, нiкелю i магнiю. Коли число пiсля лiтери вiдсутнє, масова частка елемента становить близько 1%.
Серед мiдних силумiнiв окремої уваги заслуговує сплав марки АК8М3, що мiстить близько 8% Si, 3% Cu, а також Mg, Mn, Ni (~0,5% кожного). Мiдь i магнiй, що мають змiнну розчиннiсть в алюмiнiї, сприяють змiцненню сплаву пiд час термообробки (гартування i штучного старiння). Сплав АК8М3 має добру зварюванiсть й корозiйну тривкiсть. З мiдних силумiнiв виготовляють корпуси компресорiв, головки та блоки цилiндрiв автомобiльних двигунiв.
3.
Сплави третьої групи, σв = 300…500 МПа) й пластичнiсть (δ = 4…12%). Вони легко обробляються рiзанням, добре зварюються, але виявляють малу корозiйну тривкiсть й мають низькi ливарнi властивостi. Додаткове легування титаном i марганцем сприяє росту мiцностi й полiпшенню ливарних властивостей. Видiлення iнтерметалевих фаз Al12Mn2Cu i Al3Ti на границях зерен твердого розчину пiдвищує жаромiцнiсть сплавiв до 300ºС. Одним з представникiв третьої групи є сплав марки АМ5.
4.
Магналiї
– належать до системи Al-Mg. вони легко обробляються рiзанням, тривкi до корозiї, задовiльно мiцнi та пластичнi, їх ливарнi властивостi поганi. Марки сплавiв четвертої групи: АМг7 (6…8% Mg), АМг10 (9,5…10,5% Mg), АМг5К (4,5…5,5% Mg; 0,8…1,3% Si; 0,1…0,4% Mg). З магналiїв виготовляють деталi суден та лiтакiв, якi не бояться вологи.
5
. У сплавах п’ятої групи
другим за масовою часткою компонентом пiсля алюмiнiю може бути кремнiй (К) або цинк (Ц). Марки сплавiв: АК9Ц6, АК7Ц9, АЦ4Мг.
Жаромiцнi сплави
. (АК4-1, АК-4 та iн.) зберiгають свої механiчнi властивостi до температури 300ºС. Порiвняно з iншими сплавами мають бiльшу кiлькiсть легувальних елементiв. Їх додатково легують такими елементами, як залiзо, нiкель i титан. Залiзо й нiкель утворюють фазу Al9Fe Ni, яка у виглядi дисперсних частин, що не коагулюють, пiдвищує жаромiцнiсть. Цi сплави використовують для виготовлення поршнiв, головок цилiндрiв, лопаток компресорiв турбореактивних двигунiв, бшивок надзвукових лiтакiв.
1. В. Попович; Технологiя конструкцiйних матерiалiв i матерiалознавство. Пiдручник. – Львiв: Свiт, 2006; 216с. -223с.
3. http://www.s-metall.com.ua/alyminijisplavinaegoosnove.html
|
