Алюминий и его сплавы

Алюминий – элемент III группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, порядковый номер 13, атомная масса 26,98, температура плавления 660°С. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность – 2,7 г/см³, против 7,8 г/см³ для железа и 8,94 г/см³ для меди. Алюминий обладает высокой электропроводностью, составляющей 65% от электропроводности меди; высокой теплопроводностью. В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты: А999 (99,999 % А1); высокой чистоты: А995 (99,995 % А1), А99 (99,99 % А1), А97 (99,99 % А1), А95 (99,95 % А1), и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, АО (99,0 % А1).

Технический алюминий изготовляется в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируется АД0 и АД1.

Характерные свойства алюминия – высокая пластичность и малая прочность. Прокатанный и отожженный алюминий высокой чистоты имеет _В = 58 Мпа; _0,2 = 20 Мпа; твердость 25 НВ,  = 85 %;  = 40 %.

Алюминий легко обрабатывается давлением, но обработка резанием затруднена, сваривается всеми видами сварки. Технический алюминий применяют для изготовления элементов, конструкций и деталей, не несущих нагрузки, когда требуется высокая пластичность, хорошая свариваемость, сопротивление коррозии и высокие тепло- и электропроводность. Так, например, из технического алюминия изготовляют различные трубопроводы, палубные надстройки морских и речных судов, кабели, электропровода, шины, конденсаторы, корпуса часов, фольгу, витражи, перегородки в комнатах, двери, рамы, посуду, цистерны для молока и т. д. Алюминий высокой чистоты предназначается для получения фольги, токопроводящих и кабельных изделий. Более широко используют сплавы алюминия.

Все сплавы алюминия можно разделить на три группы:

а) деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков, профилей, труб и т. д.) путем прокатки, а также поковок и штамповок, получаемых, путем прессования, ковки и штамповки;

б) литейные, предназначенные для фасонного литья;

в) получаемые методом порошковой металлургии (САП – спеченные алюминиевые порошки, САС – спеченные алюминиевые сплавы).

На данной лекции познакомимся с литейными сплавами. (желательно добавить – дюралюмины).

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др. Содержание легирующих элементов в литейных сплавах выше, чем в деформируемых.

Типичными литейными сплавами являются так называемые силумины. Это сплавы алюминия с кремнием. В технике используются силумины с содержанием кремния от 8 до 14 %.

Силумины маркируются буквами АЛ (алюминий литейный) с указанием номера по ГОСТ. Примеры сплавов: АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ9.

Измельчение структуры и отсутствие первичных выделений хрупкого кремния улучшают механические свойства. Так, немодифицированный сплав с 13 % Si имеет _в = 140 МПа, при  = 3 %. После модифицирования свойства этого сплава следующие: _в = 180 МПа,  = 8 %.

Из силуминов изготавливают детали колес, детали моторов (блоки цилиндров двигателей, головки цилиндров, поршни, картеры), корпуса и детали приборов.