Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
6. Сплавы на основе алюминия: классификация, маркировка, свойства, применение.
Свойства алюминия. Алюминий- металл серебристо-белого цвета. Он не имеет аллотропических превращений, кристаллизуется в решётке гранецентрированного куба, с периодом а=4,0041 мм. Алюминий обладает низкой плотностью (2,7 г/см3), хорошей теплопроводностью (0,52 кал/см*с* ОС), низким электросопротивлением (0,027 Ом.мм2/м), составляющим 65 % от меди, высокой коррозионной стойкостью, низкой прочностью σb =90 МПа, высокой пластичностью δ =30 %. Температура плавления составляет 600ОС. Литейные свойства чистого алюминия не высоки. Алюминий хорошо обрабатывается давлением, сваривается газовой и контактной сваркой, плохо обрабатывается резанием. Из-за легкого окисления на воздухе и образования на поверхности плотной окисной пленки окисла Al2О3, предохраняющей его от дальнейшего окисления, алюминий хорошо противостоит коррозии в атмосферных условиях, в воде и других средах. Алюминий стоек в концентрированной азотной кислоте, а также в органических кислотах (лимонной, уксусной, винной и др.), и в контакте с пищевыми продуктами. В зависимости от содержания примесей первичный алюминий бывает особой чистоты А999 (0,001 % примесей), высокой чистоты А995, А99, А97, А95 и технической чистоты А85, А8 и др. Выпускается в виде проката (листы, профили, прутки и др.) и маркируется АДО, АД1 и т.д.. Технический алюминий применяется для ненагруженных деталей, когда от материала требуется легкость, коррозионная стойкость. Из алюминия изготавливаются рамы, двери, трубопроводы, фольга, цистерны, посуда, теплообменники, конденсаторы, шины, кабели и другие детали.
Маркировка алюминиевых сплавов. Единой цифровой маркировки алюминиевых сплавов не существует, деформируемые, литейные и спеченные сплавы маркируются по-разному. Деформируемые сплавы имеют буквенную и буквенно-цифровую маркировку, причем выбор букв и цифр производится случайным образом: сплав Al-Si-Cu-Mg , обозначается АВ (авиаль), сплав Al-Mn обозначается АМц, а сплав AL-Mg обозначается -АМг. Цифры, следующие за буквами, приблизительно соответствуют содержанию легирующего элемента. Для группы сплавов первые цифры после букв обозначают соответственно: 1-сплавы, упрочняемые Сu и Mg (Д16); 2-сплавы, упрочняемые Cu, Mn, или Cu, Mn, Cd, Li (Д20); 3- сплавы, упрочняемые Mg и Si (АД31); 4- сплавы, упрочняемые Zn и Mg или Zn, Mg и Cu (В95) и т.д. Ковочные сплавы маркируются буквами АК (АК6, АК8), а дюралюмины – буквой Д. Порошковые сплавы маркируются буквами САП (спеченая алюминиевая пудра) или САС (спеченый алюминиевый сплав). Цифра после букв - порядковый номер.Литейные сплавы маркируются буквами и цифрами: буква обозначает наличие легирующего элемента, а цифра стоящая после буквы - среднее содержание элемента в %.(К-кремний, М-медь, Мн-марганец, Мг-магний, Н-никель, Ц-цинк).Например, АК12М2- кремния 12%, меди 2%, остальное-алюминий.
Характеристика и классификация алюминиевых сплавов.Для повышения механических свойств (прочности, пластичности и др.), улучшения технологических свойств (жаропрочности, обрабатываемости резанием, коррозионной стойкости и др.) алюминий легируется Si, Cu, Mg, Zn и реже Li, Ni, Be, Zr. Большинство легирующих элементов образуют с алюминием твердые растворы ограниченной растворимости и промежуточные фазы с алюминием (CuAl , CuMgAl , и др.). Алюминиевые сплавы по технологии изготовления делятся на три группы: деформируемые (ГОСТ4784-97), литейные (ГОСТ2583-93), спеченные. По способности к термической обработке делятся на упрочняемые и не упрочняемые термической обработкой, что связано с наличием упрочняющих фаз, имеющих ограниченную растворимость в алюминии.По свойствам сплавы делятся на сплавы с повышенной пластичностью, нормальной и высокой прочностью, коррозионно-стойкие и жаропрочные.
Антифрикционные алюминиевые сплавы.Алюминиевые сплавы обладают хорошими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в масляных средах, достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами, что позволяет использовать их в качестве антифрикционных материалов взамен медных сплавов (бронз,например, БрС30). Антифрикционные алюминиевые сплавы применяются в основном в виде тонкого слоя, нанесенного на стальную подложку. Такой биметалл получают при помощи совместной прокатки полос из алюминиевого сплава и стали. Из биметаллической полосы штампуются вкладыши подшипников. Толстостенные, монометаллические вкладыши применяются реже. Типичным представителем антифрикционных алюминиевых сплавов является сплав АО20-1 (Sn=20%, Cu=1 %,остальное-алюминий),применяемый для изготовления вкладышей подшипников коленвала «Жигулей», «Москвичей» и др. автомобилей. По своим антифрикционным свойствам сплав АО20-1 близок к оловянным баббитам, при этом обладает высоким пределом выносливости, хорошей задиростойкостью, достаточной прочностью и теплопроводностью, дешевизной и технологичностью. Для монометаллических подшипников, используемых в судовой промышленности, транспортном и общем машиностроении, применяется алюминиевый сплав АО9-2 (9 % Sn, 2 % Cu, 1 % Ni, 0,5 % Si). В тракторной промышленности для вкладышей подшипников колен вала вместо бронзы БрС30 применяется алюминиевый сплав АСМ (Sb=5 %, Mg=0,5 %), обладающий повышенной прочностью, твердостью и хорошими антифрикционными свойствами.
Дуралюмины.Дуралюминами называются сплавы системы Al-Cu-Mg-Mn. Типичным представителем дуралюминов является сплав Д1 (Cu=4 %, Mn=0.5 %, Mg= 0.5 %, остальное.Al).применяется после закалки (Т=500о С, охлаждение в воде с Т=40оС) и искусственного старения (Т=195о С, выдержка-12 час.) или естественного (Т=20оС, выдержка-96 час.), при этом Д1 имеет следующие свойства : σb=540 МПа, δ=11 %.Дуралюмины обладают пониженной коррозионной стойкостью в речной и морской воде, а также во влажном воздухе, поэтому для защиты от коррозии их подвергают плакированию, то есть покрытию тонким слоем (5 % от толщины листа) алюминия высокой чистоты (А5—А7) или анодированию для создания окисной пленки. Дуралюмины выпускаются в виде листов, труб, прессованных и катаных профилей, проволоки для заклепок.
Высокопрочные сплавы.Высокая прочность достигается введением Zn в системы Al-Cu-Mg-Mn. Предел прочности таких сплавов достигает 600-700 МПа при пластичности δ =8-12 %,(меньшей, чем у дуралюминов). Типичным представителем высокопрочных сплавов является В95 (Cu=1,8 %, Mg=2 %, Mn=0,4 %, Zn=6 %). Сплавы применяются после закалки (Т=470оС, охлаждение –вода 20-30о С) и искусственного старения ( Т=120о С, выдержка 24 часа), при этом у В95 получаются следующие свойства: σb =600 МПа, δ =12 %. К недостаткам сплавов относится склонность к коррозии под напряжением и чувствительность к концентраторам напряжений. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии, легко деформируются в холодном состоянии после отжига, хорошо обрабатываются резанием. Применяются в виде листов, плит, панелей, штамповок, а также прессованных профилей. Эти сплавы имеют наивысшую прочность из всех известных алюминиевых сплавов.