АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

Ключевые слова: алюминий, деформируемые, литейные и порошковые сплавы, нетермоупрочняемые и термоупрочняемые сплавы, авиаль, дуралюмин, силумин, САП, САС.

Алюминий – металл серебристо-белого цвета, имеет ГЦК решетку, полиморфных превращений не имеет. Его плотность – 2,7 г/см³, температура плавления – 660 °С. Он характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, высокой пластичностью и малой прочностью. Механические свойства алюминия: σ_в = 60…80 МПа, δ = 40…50 %, НВ 25, Е = 70 ГПа.

Алюминий обладает хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере и в среде многих органических кислот, что обусловлено образованием на его поверхности сплошной тонкой (≈ 5 нм) и плотной оксидной пленки Al₂O₃.

По масштабам производства и потребления алюминий занимает второе место после железа. Отечественная промышленность выпускает первичный алюминий трех сортов: особой чистоты (А999), высокой чистоты (А995…А95) и технической чистоты (А85…А0). В обозначении марки буква «А» означает алюминий, а последующие цифры указывают десятые, сотые и тысячные доли процента содержания алюминия. Например, алюминий марки А995 содержит не менее 99,995 % Al, марки А6 – 99,6 % Al, марки А0 – 99,0 % Al.

Алюминий особой и высокой чистоты применяется для лабораторных и специальных целей, алюминий технической чистоты – для технических целей (выпуск деформируемого полуфабриката, получения сплавов и др.).

Основные примеси в алюминии – Fe и Si. Железо и кремний практически не растворимы в твердом алюминии и образуют тройные промежуточные фазы α (Fe₂SiAl₆) и δ (FeSiAl₅), которые приводят к повышению прочности и снижению пластичности.

Марки и содержание алюминия в техническом алюминии (ГОСТ 4784–97) приведены в табл. 3.1. Большой объем производства полуфабрикатов из технического алюминия составляют листы, проволока, прутки, трубы, которые применяются в отожженном (М), полунагартованном (Н2) или нагартованном (Н), горячекатаном (ГК) состояниях. Механические свойства технического алюминия в состоянии М составляют σ_в = 60 МПа, δ = 20…28 %, в состоянии Н – σ_в = 130…145 МПа, δ = 3…5 % и в состоянии ГК – σ_в = 70 МПа, δ = 15 %.

Алюминий не упрочняется термической обработкой. Для полного разупрочнения нагартованного алюминия применяют отжиг при температурах 300…500 °С с охлаждением на воздухе или в воде. Для частичного снятия упрочнения нагартованного алюминия проводят отжиг при 150…300 °С.

Таблица 3.1

Химический состав технического алюминия

Алюминий обладает высокой технологической пластичностью, сваривается всеми методами сварки. Обрабатываемость резанием плохая вследствие высокой вязкости.