Деформированные алюминивые сплавы

1. Введение

Для изготовления любых изделий, предназначенных к восприятию внеш­них сил, применяют не чистый алюминий, а его сплавы, которых в на­стоящее время разработано достаточно много марок.

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

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

Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. В них не должно быть эвтектики, которая легкоплавка и резко снижает пластичность.

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.

Деформируемые сплавы используются в автомобильном производстве для внутренней отделки, бамперов, панелей кузовов и деталей интерьера; в строительстве, как отделочный материал; в летательных аппаратах и др. Алюминий в большом объёме 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.

Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неуп­рочняемые. Это наименование отражает способность или неспособность сплава заметно повышать прочность при термической обработке.

Уже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы не исполь­зовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой метал­лургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгко­стью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высоким внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая перечис­ленные и многие другие физические и химические свойства алюми­ния, его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алю­миний - один из самых перспективных материалов будущего.

2. Применение деформируемых алюминиевых сплавов в народном хозяйстве.

Сплавы на основе систем Al-Mn(АМц) и AL-Mg(АМг6), не упрочняе­мые термической обработкой. Их используют в отожженном (М), нагарто­ванном (Н) или полунагартованном (П) состояниях. Эти сплавы хорошо сва­риваются. Их применяют для изготовления коррозионностойких изделий, получаемых методами глубокой вытяжки и сварки (например, сварных бен­зобаков, трубопроводов для масла и бензина, корпусов и мачт судов);

Сплавы системы Al-Mg-Si(АВ, АД31, АД33), упрочняемые закалкой (520-530 ⁰ С) и искусственным старением (150-170 ⁰ С, 10-12 ч). Эти сплавы вне зависимости от состояния материала, не склонны к коррозионному рас­трескиванию под напряжением. Они удовлетворительно обрабатываются ре­занием в закаленном и состаренном состоянии, а также свариваются с помо­щью точечной, шовной и аргонодуговой сварки. Большей коррозионной стойкостью обладают сплавы АД31 и АД33, работающие в интервале -70 до +50 ⁰ С; сплав авиаль АВ из указанной группы сплавов характеризуется большей прочностью. Из сплавов АВ, Ад31 и АД33 изготавливают лопасти и детали кабин вертолетов, барабаны колес гидросамолетов.

Хорошим сочетание прочности и пластичности отличаются сплавы системы AL-Cu-Mg– дюралюмины Д1, Д16, Д18, Д19, ВД17 и др. Они уп­рочняются термической обработкой, хорошо свариваются точечной сваркой, удовлетворительно обрабатываются резанием ( в термоупрочненном состоя­нии); однако склонны к межкристаллитной коррозии после нагрева (осо­бенно Д1, Д16 и В65). Значительное повышение коррозионной стойкости сплавов достигается плакированием (покрытием их технических алюминием (А7, А8). Сплавы Д19 и ВД17 работают при нагреве до 200-250 ⁰ С (например, из сплава ВД17 изготавливают лопатки компрессора двигателя). В авиации дюралюмины применяют для изготовления лопастей воздушных винтов (Д1), силовых элементов конструкций самолетов (Д16, Д19), заклепок (В65, Д18) и др.

Высокопрочные сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu(В93, В95, В96Ц) харак­теризуются большими значениями временного сопротивления (до 700МПа). При этом достаточная пластичность, трещиностойкость и сопротивление коррозии достигаются режимами коагуляционного ступенчатого старения (Т2, Т3), а также применением сплавов повышенной (В95пч) и особой (В95оч) чистоты. В данном случае сплавы обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем дюралюмины. Рабочая температура высокопрочных сплавов не превышает 120 ⁰