Bonpoс 19 Сплавы на основе алюминия и магния. Свойства и области применения.

Алюминий хорошо обрабатывается давлением, легко сваривается среди аргона, но плохо поддается резке. На воздухе быстро окисляется, покрывается тонкой плотной пленкой окиси, которая не пропускает кислород в толщу металла, что обеспечивает защиту от коррозии. В чистом виде алюминий практически не используется. Для повышения прочностных характеристик алюминий легируют различными металлами и не металлами (медь, магний, кремний, железо, титан и т.д.) деформируемые алюминиевые сплавы применяют для получения листов, ленты, проволоки, фасонных профилей, методами штамповки, прессовки, ковки.

Деформируемые сплавы разделяют на сплавы:

- упрочняемые термообработкой (состав сплава: AI+ Cu+Mg+Mn) (D1, D2, D16) дюралюминий

- не упрочняемые термообработкой (AI+Mg+Mn, марки АМг2М) термообработка состоит в закалке, для чего сплав нагревают до температуры 500⁰С и охлаждают в воде, затем осуществляют естественное или искусственное старение. Естественное старение осуществляется в течении 5 - 7 суток при комнатной температуру. Искусственное старение, сплав нагревают до диапазона темпер. 150 - 180^оС и выдерживают в течении 2 - 4 часов.

Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства. При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который тоже повышает коррозионную стойкость (если его не более 3 %) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий.

Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы: деформируемые и литейные. Такое деление отражает основные технологические свойства сплавов: деформируемые имеют высокую пластичность в нагретом состоянии, а литейные хорошую жидкотекучесть. Для получения этих свойств в алюминий вводят разные легируюшие элементы и в неодинаковом количестве.

Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе AI-Мn и AI-Mg. Марганец и магний, так же как и медь, имеют ограниченную растворимость в алюминии, уменьшающуюся при снижении температуры. Однако эффект упрочнения при их термообработке невелик. Объясняется это следующим образом. В процессе кристаллизации при изготовлении сплавов, содержащих до 1,9% МN, выделяющийся из твердого раствора избыточный марганец должен был бы образовать с алюминием растворимое в нем химическое соединение АI (МnFe), которое в алюминии не растворяется. Следовательно, последующий нагрев выше линии предельной растворимости не обеспечивает образование гомогенного твердого раствора, сплав остается гетерогенным, состоящим из твердого раствора и частиц AI (МnFe), а это приводит к невозможности закалки и последующего старения. В случае системы AI-Mg причина отсутствия упрочнения при термической обработке иная.

При содержании магния до 1,4% упрочнения быть не может, так как в этих пределах он растворяется в алюминии при комнатной температуре и никакого выделения избыточных фаз не происходит. При большем же содержании магния закалка с последующим химическим старением приводит к выделению избыточной фазы - химического соединения Mg Аl .

Однако свойства этого соединения таковы, что процессы, предшествующие его выделению, а затем и образующиеся включения не вызывают заметного эффекта упрочнения. Несмотря на это, введение и марганца, и магния в алюминий полезно. Они повышают его прочность и коррозионную стойкость (при содержании магния не более 3%). Кроме того, сплавы с магнием более легкие, чем чистый алюминий.

Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость и

увеличивает коррозионную стойкость сплава.

Применение Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в морской воде. Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей.

Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т.к. обладает хорошими физическими качествами.

Магниевые сплавы.Магниевые сплавы легки, характеризуются высокой удельной прочностью, а также хорошими литейными свойствами и превосходно обрабатываются резанием. Поэтому они применяются для изготовления деталей ракет и авиационных двигателей, корпусов для автомобильной оснастки, колес, бензобаков, портативных столов и т.п. Некоторые магниевые сплавы, обладающие высоким коэффициентом вязкостного демпфирования, идут на изготовление движущихся частей машин и элементов конструкции, работающих в условиях нежелательных вибраций.

Магниевые сплавы довольно мягки, плохо сопротивляются износу и не очень пластичны. Они легко формуются при повышенных температурах, пригодны для электродуговой, газовой и контактной сварки, а также могут соединяться пайкой (твердым), болтами, заклепками и клеями. Такие сплавы не отличаются особой коррозионной стойкостью по отношению к большинству кислот, пресной и соленой воде, но стабильны на воздухе от коррозии их обычно защищают поверхностным покрытием - хромовым травлением, дихроматной обработкой, анодированием. Магниевым сплавам можно также придать блестящую поверхность либо плакировать медью. никелем и хромом, нанеся предварительно покрытие погружением в расплавленный цинк. Анодирование магниевых сплавов повышает их поверхностную твердость и стойкость к истиранию.

Магний - металл химически активный, а потому необходимо принимать меры, предотвращающие возгорание стружки и свариваемых деталей из магниевых сплавов.