АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ, ИХ СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ.

Сплавы обладают лучшими свойствами, чем металлы, из которых они состоят. Сплавы, в свою очередь, подразделяются на сплавы тяжёлых металлов, сплавы лёгких металлов и т.д.

Цветные металлы по ряду признаков разделяют на следующие группы:

тяжёлые металлы - медь, никель, цинк, свинец, олово;

лёгкие металлы - алюминий, магний, титан, бериллий, кальций, стронций, барий, литий, натрий, калий, рубидий, цезий;
тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, ванадий, тантал, ниобий, хром,

марганец, цирконий;

Существуют еще группы: благородных, малых, редкоземельных, рассеянных и радиоактивных металлов.

[Чаще всего цветные металлы применяют в технике и промышленности в виде различных сплавов, что позволяет изменять их физические, механические и химические свойства в очень широких пределах.]

Cвойства цветных металлов изменяют путём термической обработки, нагартовки, за счёт искусственного и естественного старения и т.д.

Цветные металлы подвергают всем видам механической обработки и обработки давлением — ковке, штамповке, прокатке, прессованию, а также резанию, сварке, пайке.

К цветным сплавам, применяемым в авиационной промышленности, относятся сплавы на основе алюминия, магния, титана и меди. Наибольшее применение в авиационной промышленности нашли алюминиевые и титановые сплавы, из которых изготавливаются многие основные узлы и детали самолетов и их двигателей, [такие, например, как фюзеляж, крыло, пропеллерные лопасти.

Сплавы цветных металлов применяют для изготовления деталей, работающих в условиях агрессивной среды, подвергающихся трению, требующих большой теплопроводности, электропроводности и уменьшенной массы].

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ.

Алюминий обладает высокой пластичностью, но вместе с тем его прочность очень небольшая, поэтому в чистом виде он практически как конструкционный материал не применяется.

Алюминиевые сплавы отличаются малой плотностью, хорошей коррозионной стойкостью, сравнительно высокими электро- и теп­лопроводностью.Легко обрабатываются резанием, на них можно наносить защитные декоративные покрытия.

Временное сопротивление алю­миниевых сплавов достигает 50 — 70 кг/мм² при плотности не более 2850 кг/м³. По удельной прочности неко­торые алюминиевые сплавы приближаются или соот­ветствуют высокопрочным сталям.

Алюминиевые сплавы делят на:

- литейные;

- деформируемые (дуралюмины).

- сплавы, получаемые методом порошковой металлургии (спе­ченные алюминиевые порошки (САП) и сплавы (САС)).

Литейные сплавы должны обладать высокой жидкотекучестью, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости. [Для обеспечения высокого уровня литейных свойств необходим минимальный эффективный интервал кристаллизации.] Наиболее высокие литейные свойства имеют сплавы с эвтектической струк­турой. Наиболее распространенными литейными сплавами явля­ются сплавы алюминия с высоким содержанием кремния (более 5 %), называемые силуминами.

Литейныесплавы деформации не подвергаются и из них отливаются готовые детали (силумины, содержание Si >13%). Прочность силумина (AK12) невелика:

σ_в =18 кг/мм², σ_{0 2} = 8 кг/мм², δ=7%.

Характерной особенностью литейных сплавов является высокое со­держание в них примесей и образование эвтектики, что способству­ет повышению жидкотекучести и улучшению литейных свойств. Введение натрия в литейные сплавы способствует модификации, т. е. измельчению структуры. Кроме силуминов имеются и другие литейные сплавы: алюминиево-медные, алюминиево-магниевые и алюминиево-цинковые. Литейные сплавы применяют для изделий сложной формы.

Требования к литейным сплавам: хорошая жидко текучесть, малая усадка, герметичность, отсутствие трещин и дефектов.

Основными легирующими элементами в деформируемых алю­миниевых сплавах являются Сu, Zn, Mg, Мn. Постоянными примесями в алюминии являются железо и кремний. Обе примеси практически нерастворимы в алюминии.

При одновременном их присутствии появляется новая фаза трой­ного химического соединения Al - Fe - Si. Это соединение выде­ляется по границам зерен и снижает пластичность алюминия. Предельное содержание примесей Fe и Si в деформируемых алюминиевых сплавах должно составлять не более 0,5 %. Допол­нительное снижение содержания Fe и Si в алюминиевых сплавах от 0,5 до 0,15 и 0,1 % соответственно принято для полуфабрикатов из высокопрочных сплавов Д16 и В95 для современных пассажир­ских и транспортных самолетов.

Рис.12.1. Часть диаграммы состо­яния Al - легирующий металл.

Д - деформируемые сплавы; Л - литейные спла­вы;

I - сплавы, не упрочняемые термической обработкой;

II - сплавы, упрочняемые терми­ческой обработкой

Точка К соот­ветствует предельной растворимости легирующего элемента в алю­минии при эвтектической температуре.

Сплавы левее точки К имеют при нагреве однофазную струк­туру α-твердого раствора, высокую пластичность и низкую проч­ность. Поэтому сплавы этого типа легко обрабатываются давлени­ем и относятся к категории деформируемых сплавов. В свою оче­редь деформируемые сплавы бывают двух типов: I - не упрочняемые термической обработкой; II - упрочняемые терми­ческой обработкой.

В деформируемых алюминиевых сплавах, не упрочняемых тер­мической обработкой, содержание легирующих элементов меньше предела насыщения твердого раствора при комнатной температу­ре. В термически упрочняемыхалюминиевых сплавах содержание легирующих элементов превышает их равновесную концентрацию.

Комплекс физических, механических, технологических и кор­розионных свойств, сплавов определяется не только химическим и фазовым составом, но и способом получения и режимом терми­ческой обработки.