Aliajele de aluminiu sunt caracterizate de o rezistență specifică ridicată, capacitatea de a rezista sarcinilor inerțiale și dinamice. Rezistența temporară a aliajelor de aluminiu atinge 500 ... 700 MPa la o densitate de cel mult 2.850 g / cm3.
Cele mai multe aliaje de aluminiu au rezistență bună la coroziune (cu excepția aliajelor de cupru), conductivitate termică ridicată și conductivitate electrică, bune proprietăți tehnologice.
Elementele principale de aliere ale aliajelor de aluminiu sunt Cu, Mg, Si, Mn, Zn; mai rar - Li, Ni, Ti. Aluminiu cu elemente de aliaj de bază formează diagrame similare cu diagrama Al-Cu (Figura 21).
Figura 21 - Diagrama stării "aluminiu-cupru"
Multe elemente de aliere formează, cu aluminiu, soluții solide de variabilă de solubilitate limitată și de faze intermediare de CuAl2. Mg2Si etc. Acest lucru face posibilă supunerea aliajelor la un tratament termic de întărire constând în răcire pentru a obține o soluție solidă suprasaturată și o îmbătrânire naturală sau artificială ulterioară.
Conform diagramei de stare Al-Cu, cuprul cu aluminiu formează o soluție solidă, concentrația maximă a cuprului fiind de 5,7% la o temperatură eutectică. La scăderea temperaturii, solubilitatea cuprului scade, atingând 0,2% la 20 ° C. Dintr-o soluție solidă, # 952; -faza (CuA12) care conține
54,1% Cu. Are o latură de cristal tetragonală centrată pe corp și are o duritate relativ ridicată (530 HV). În aliaje suplimentare dopate cu magneziu, se formează o altă fază S (CuMgAl2) cu o latură cristalină rombică (564 HV).
Cu îmbătrânire a aliajului de aluminiu într-o soluție solidă suprasaturată de alocare de cupru cu diametrul alocat lamelar (30 ... 60) × 10 -10 m și o grosime de 10 # 8729; 10 -10 m, care sunt numite zone Guinier-Preston (zone GP). În acest stadiu, se obține o întărire maximă. Când temperatura este ridicată la 100 ° C, zonele GP se transformă în # 1256; -faza legată în mod coerent de lichidul mamă, dar având o latură diferită de soluția solidă și stabilă # 1256; - faze. Rezistența aliajelor de aluminiu care conțin astfel de emisii dispersate nu atinge valoarea lor maximă. Cu o creștere suplimentară a temperaturii # 1256; -faza se transformă într-un stabilizator Faza, coagulează și, în același timp, se obține chiar și întărirea.
Aliajele de aluminiu sunt împărțite în:
- deformabile, concepute pentru piese forjate, forjate și produse laminate (foi, plăci, tije etc.);
- granulate (obținute prin metode de metalurgie a pulberilor).
Marcarea aliajelor de aluminiu este după cum urmează. Scrisoarea D de la începutul mărcii denotă aliaje de tip duraluminică. Literele AK de la începutul mărcii sunt destinate aliajelor maleabile din aluminiu, iar AL este aliajele de aluminiu turnate. Scrisoarea B marchează aliajele de înaltă rezistență. După litere este indicat numărul condiționat al aliajului. Adesea, în spatele numărului convențional urmează denumirea care caracterizează starea aliajului: M - moale (recoacere); T - tratate termic (călire + îmbătrânire); H - întărit; P este una semi-întărită.
Rezistența structurală a aliajelor de aluminiu depinde de impuritățile Fe și Si. Se formează în aliaje care sunt insolubile în soluția solidă, care reduc ductilitatea, duritatea fracturilor, rezistența la fisuri. Alierea aliajelor cu mangan reduce efectul nociv al impurităților. Cu toate acestea, o modalitate mai eficientă de îmbunătățire a rezistenței structurale constă în reducerea conținutului de impurități de la 0,5 ... 0,7% la 0,1 ... 0,3% (aliaj pur), și uneori chiar la sutimi de procente (aliaj de înaltă puritate). În primul caz, la marca de aliaj se adaugă litera "h", de exemplu D16h, în al doilea - literele "pch", de exemplu B95pch.
4.1.2.1 Aliaje de aluminiu deformabile
Aliajele de aluminiu deformabile sunt împărțite în tratamente termice necăjite și întărite.
Tratamentul termic necalificat include aliaje de aluminiu cu mangan (AMZ) și aluminiu cu magneziu (AMg). Aliajele se caracterizează printr-o bună sudabilitate și rezistență ridicată la coroziune.
În stare recoaptă, au o ductilitate ridicată și o putere redusă. Deformarea plastică mărește rezistența acestor aliaje de aproape 2 ori. Cu toate acestea, utilizarea muncii grele este limitată datorită unei scăderi accentuate a plasticității aliajelor, astfel încât acestea sunt utilizate în stare moale recoascută (AMgM). Aliajele de tip AMC și AMG sunt recoacere la 350 ... 420 ° C.
Cu o creștere a conținutului de magneziu, rezistența temporară crește de la 110 MPa (AMgl) la 340 MPa (AMg6), cu o scădere corespunzătoare a alungirii relative de la 28 la 20%.
Aliaje de tip AlMg Amts și utilizate pentru produsele fabricate prin ambutisare si sudura (carcase si vase mastocite, transportări și Al cadru.), Precum și a componentelor care necesită o rezistență ridicată la coroziune (pentru țevi de benzină și ulei, cutii sudate),
Pentru aliajele întărite prin tratament termic. includ duraluminiu, forjare și aliaje de înaltă rezistență.
Duralina se referă la aliaje aparținând sistemului Al-Cu-Mg, în care se adaugă în plus mangan. În timpul stingerii, aliajele de duraluminiu sunt încălzite la 495 ... 505 ° C (D16) și până la 500 ... 510 ° C (D1) și apoi răcite în apă la 40 ° C După întărire, structura constă într-o soluție solidă suprasaturată și în faze insolubile formate din impurități. Aliajele sunt apoi supuse îmbătrânirii naturale sau artificiale.
Îmbătrânirea naturală durează 5-7 zile. Timpul de îmbătrânire este redus semnificativ când temperatura este mărită la 40 ° C și în special la 100 ° C. Pentru a întări duralina, de regulă, se utilizează întărirea cu îmbătrânirea naturală, deoarece în acest caz aliajele au o plasticitate mai bună și sunt mai puțin sensibile la concentratorii de stres.
Îmbătrânirea artificială (190 ° C, 10 ore) este supusă numai pieselor folosite la temperaturi ridicate (până la 200 ° C).
O importanță practică deosebită o are perioada inițială de îmbătrânire (20 ... 60 min), când aliajul păstrează plasticitate ridicată și duritate redusă. Aceasta permite efectuarea unor operațiuni tehnologice precum nituirea, îndreptarea, etc.
aliaje de aluminiu de înaltă rezistență sunt marcate cu litera B. Ele se disting prin rezistență ridicată la tracțiune (600 ... 700 MPa) și aproape de ea randament semnificativ punct. aliaje de înaltă rezistență aparțin sistemului Al-Zn-Mg-Cu și conțin mangan aditiv, crom sau zirconiu. Zinc, magneziu și cupru formează o fază având o solubilitate variabilă în aluminiu (MgZn2. CuMgAl2 și Mg3 Zn3 Al2). La 480 ° C aceste faze trec într-o soluție solidă, care este fixată prin stingere. Cu îmbătrânire artificială are loc descompunerea soluției solide suprasaturată pentru a forma particule fine ale fazei metastabile, cauzând un maxim de aliaje durificate. Majoritatea călire cauza calire (465 ... 475 ° C) și îmbătrânire (140 ° C) timp de 16 ore După acest tratament, aliajul B95 rezistența la tracțiune este de 600 MPa, rezistența la curgere. - 550 MPa, elongație - 12% K1C - 30 MPa · M 1/2. KST - 30 kJ / m 2 și duritate - până la 150 HB.
Aliajul B96 are proprietăți de rezistență mai mari (# 963; până la 700 MPa; 0,2 la 650 MPa; duritate până la 190 HB), dar plasticitate redusă (# 948; până la 7%) și duritate la rupere. Pentru a îmbunătăți aceste caracteristici ale aliajelor supuse două etape de îmbătrânire se înmoaie la 100 ... 120 ° C, timp de 3 ... 10 h (prima etapă) și 160 ... 170 ° C, timp de 10 ... 30h (a doua etapă). După maturarea V95 din aliaj de înmuiere nu depășește rezistența la tracțiune de 590 MPa, rezistența la curgere - 470 MPa și alungire crește până la 13% K1C la 36 MPa · m 1/2 și PCC la 75 kJ / m2.
Aliajele sunt utilizate pentru piese structurale cu încărcătură ridicată, care lucrează în principal sub presiune (mantale, șuruburi, rame, rachete de aeronave).
4.1.2.2 Aliaje de aluminiu turnate
Aliajele de turnare bazate pe sistemele Al-Si și Al-Cu au fost cele mai utilizate pe scară largă. Aliajele de turnătorie sunt marcate cu litere AL și un număr care indică numărul aliajului.
Cele mai bune proprietăți de turnare sunt aliajele Al-Si (silumin), caracterizate prin fluiditate ridicată, micșorare, absență sau tendință redusă de a forma fisuri fierbinți și o etanșeitate bună. Densitatea majorității siluminei este de 2650 kg / m3.
Proprietățile mecanice depind de compoziția chimică, de tehnologia de fabricație și de tratamentul termic. În silumul dublu, cu o creștere a conținutului de siliciu la compoziția eutectică (12 ... 13%), plasticitatea scade și crește puterea. Apariția în structura aliajelor de cristale mari de siliciu primar determină o scădere a rezistenței și a plasticității.
Deși solubilitate variabilă de siliciu (0,05% la 200 ° C și 1,65% la temperatura eutectică), aliaje binare nu durificat prin tratament termic, din cauza ratei ridicate dezintegrarea soluției solide, parțial deja are loc în timpul întăririi. Singura modalitate de a spori proprietățile mecanice ale acestor aliaje este de a mătura structura prin modificarea cu sodiu. În plus față de efectul de modificare, sodiul schimbă punctul eutectic în sistemul Al-Si către conținuturi mai mari de siliciu. Datorită acestui fapt, aliajul eutectic (AL2) devine preeutect. În plus față de eutectica fin cristalină, apar precipitații din plastic de aluminiu primar în structura sa. Toate acestea conduc la o creștere a ductilității și forței.
Pentru alierea siluminelor, sunt adesea folosite Mg, Cu, Mn, Ti, etc.
Magneziu și cupru. având o solubilitate variabilă în aluminiu, contribuie la întărirea siluminei în tratamentul termic, constând, de regulă, din călire și îmbătrânire artificială. Temperatura de stingere a diferitelor silumine este în intervalul 515 ... 535 ° C, temperatura de îmbătrânire este de 150 ... 180 ° C. Aliajele cu adaosuri de magneziu (AK7h), magneziu si mangan (AK9h) au fost cele mai utilizate in industria silumininelor aliate de tensiune medie.
Aliajele sistemului A1-Cu (AM4, AM5) sunt bine prelucrate prin tăiere și sunt sudate. Acestea se caracterizează prin rezistență ridicată la temperaturi obișnuite și ridicate (până la 300 ° C, dar au proprietăți slabe de turnare). Acest lucru se explică prin formarea unui eutectic în acest sistem cu un conținut ridicat de cupru (33%), care nu se realizează în aliajele industriale. Proprietățile de turnătorie și mecanice sunt îmbunătățite ca urmare a dopajului cu titan și mangan (AM5). Manganul, care formează o soluție solidă suprasaturată în timpul cristalizării dintr-o stare lichidă, promovează o întărire semnificativă a aliajului.
4.1.2.3 Aliaje de aluminiu granulate
Pulberile de aluminiu sinterizate (SAP) și aliajele de aluminiu sinterizate (SAS) sunt utilizate pe scară largă din aliaje granulate.
Sevele mențin rezistența ridicată până la 350 ° C și la 500 ° C, păstrat încă rezistență la tracțiune de 100 MPa, în timp ce pentru refractar rezistența la tracțiune duraminov la această temperatură este redusă la 5 MPa.
SAP cu 10 ... 12% Al2O3 are o rezistență la coroziune, precum și aluminiu tehnic. Spre deosebire de aliajele de aluminiu, ele nu sunt predispuse la stresul coroziunii.
Dezavantajul SAP este capacitatea scăzută de deformare plastică.
La turnarea peletelor (0,1 ... 1 mm) într-un mod centrifugal, picăturile de metal lichid sunt răcite în apă la viteze de până la 10 8 ° C / s. În acest caz, se formează soluții solide care conțin elemente de aliere într-o cantitate care depășește solubilitatea limitativă a acestora în condiții de echilibru. De exemplu, solubilitatea limită a manganului în aluminiu este de 1,4% și, când este răcită la viteză mare, se formează o soluție solidă suprasaturată anormal conținând până la 5% Mn.
Ratele de răcire ridicate contribuie la îmbunătățirea structurii aliajelor. Dacă metodele convenționale de turnare observată separare primară și eutectică brută fazelor intermetalici, aliajele de aluminiu granulare astfel incluziuni sunt dispersate uniform poziționate în metal, care îmbunătățește proprietățile mecanice.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: