Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий – металл серебристо-белого цвета с температурой плавления 660^оС, имеет плотность 2,7 г/см³, хорошо проводит электрический ток и тепло – занимает четвертое место после серебра, меди и золота.

Промышленность выпускает алюминий особой чистоты – А999 (99,999%); высокой чистоты – А995, А99, А97, А95 (99,95%) и технической чистоты – А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99,0%). Технический алюминий изготавливается марок АД0 (99,5%), АД1 (99,3%) и др. Помимо электропроводности, чистые сорта алюминия обладают высокой коррозионной стойкостью (благодаря наличию прочной окисной пленки на поверхности), хорошо свариваются, легко обрабатываются давлением и по этим причинам широко используются для изготовления электрических кабелей, шин и проводов, тонкостенных труб, радиаторов, фольги, конденсаторов, различных сосудов и банок, посуды, рам и дверей из сложных профилей и других конструкций, не несущих больших нагрузок.

Для повышения механических и технологических свойств алюминий легируют медью, магнием, марганцем, кремнием и другими элементами. В зависимости от технологии получения заготовок и назначения алюминиевые сплавы делятся на группы и подгруппы (табл. 3.1).

Деформируемые сплавы поставляются в виде листов, плит, прутков, профилей, труб, поковок и штамповок. Литейные сплавы, предназначенные для фасонного литья, как правило, поставляются в виде чушек.

Благодаря высокой удельной прочности, коррозионной стойкости, технологичности алюминиевые сплавы нашли широкое применение в авиации, ракето-, судо- и автостроении, строительстве и других отраслях хозяйства. Так, например, из дуралюминов, авиаля, высокопрочных и ковочных сплавов изготавливают обшивки, шпангоуты, силовые каркасы, лопасти винтов и другие ответственные конструкции самолетов, вагонов и автомобилей.

Таблица 3.1

Классификация алюминиевых сплавов

Из жаропрочных сплавов, работающих при температуре до 300^оС, изготавливают поршни, головки цилиндров, лопатки и диски турбореактивных двигателей, обшивки сверхзвуковых самолетов и т. п.

Литейные сплавы, и в частности силумины, – сплавы на основе алюминия и кремния (АЛ2, АЛ4, АЛ9) – отличаются высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью и технологичностью (хорошо льются и обрабатываются резанием). Из них вместо чугуна изготавливают мелкие и крупные нагруженные детали – корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и т. п.

Большинство деформируемых и литейных сплавов может быть подвергнуто упрочняющей термической обработке путем закалки и искусственного или естественного старения.

К неупрочняемым термической обработкой относятся деформируемые сплавы алюминия с марганцем и магнием (АМц и АМг2, …, АМг6). Эти сплавы, хотя и обладают пониженной прочностью, но зато легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка и т. д.), хорошо свариваются, имеют повышенную коррозионную стойкость и по этим причинам для средненагруженных конструкций (рамы и кузова вагонов, палубные надстройки морских и речных судов, баки для горючего, лифты, узлы подъемных кранов, строительные конструкции и др.).

Алюминиевые сплавы имеют ограниченную жаропрочность, сравнительно низкую жесткость, примерно в 3–10 раз и более дороже рядовой стали и поэтому не могут вытеснить сталь и чугун из наиболее ответственных и массовых конструкций.