Видове алуминий и алуминиеви сплави

Чист алуминий

Характеристиката на чистия алуминий е неговата ниска плътност, което е 2,72g/cm³, само около една трета от плътността на желязото или медта. Добра проводимост и топлопроводимост, на второ място след среброто и медта. Химическите свойства на алуминия са много активни.

Във въздуха, повърхността на алуминия може да се комбинира с кислород, за да образува плътен защитен филм от Al2O3, което предотвратява по-нататъшното окисляване на алуминия. Следователно, алуминият има добра устойчивост на корозия във въздух и вода, но не може да устои на киселина, алкали, и солева корозия.

Алуминият има лицево центрирана кубична решетка и добра пластичност (d=50%, ψ=80%). Може да се обработва в профили като проводници, чинии, ленти, и тръби чрез студено или горещо налягане, но силата му не е голяма, σb＝80MPa， След студена обработка, σb＝(150～250)MPa。 Така че чистият алуминий се използва главно за направата на проводници, кабели, радиатори, и ежедневни нужди или сплави, които изискват устойчивост на ръжда и корозия, но ниски изисквания за якост.

Алуминият с търговска чистота не е толкова чист, колкото алуминия с химическа чистота, тъй като съдържа примеси като Fe, И, и т.н. в различна степен. Колкото повече примеси има в алуминия, толкова по-ниска е неговата проводимост, топлопроводимост, устойчивост на атмосферна корозия, и пластичност.

Категориите на промишления чист алуминий у нас са формулирани въз основа на границата на примесите, като L1 L2、L3……。 L е първият китайски пинин знак за “алуминий”, и по-високият пореден номер, прикрепен след него, толкова по-ниска е неговата чистота.

Алуминиева сплав

Чистият алуминий има ниска якост и не е подходящ като конструктивен материал. За подобряване на здравината му, най-ефективният метод е добавянето на легиращи елементи като Si, Cu, Mg, Мн, и т.н. за производство на алуминиева сплав (aerolite). Тези алуминиеви сплави имат висока якост, но все пак имам ниска плътност, особено висока специфична якост (т.е. съотношението на границата на якост към плътността), както и добра топлопроводимост и устойчивост на корозия.

Класификация на алуминиевите сплави

Според характеристиките на състава и производствения процес на алуминиевите сплави, те могат да бъдат разделени на две категории: деформирани алуминиеви сплави и ляти алуминиеви сплави.
Когато съставът на сплавта е по-малък от D/точка, може да образува еднофазна структура на твърд разтвор при нагряване, с добра пластичност и подходящ за обработка под налягане, следователно се нарича деформирана алуминиева сплав.

Алуминиеви сплави със състав, по-малък от F-точката при деформация, чийто състав на твърдия разтвор не се променя с температурата и не може да се укрепи чрез термична обработка, се наричат ​​термично обработени неусилени алуминиеви сплави; Сплав със състав между F и D/, чийто състав на твърдия разтвор се променя с температурата, може да се укрепи чрез топлинна обработка, следователно се нарича алуминиева сплав, която може да бъде подсилена чрез топлинна обработка.

Сплави със състав по-голям от D/точка, евтектична структура с ниска точка на топене, добра течливост, подходящ за отливане, се наричат ​​лети алуминиеви сплави, но не е подходящ за обработка под налягане.

Деформируемите алуминиеви сплави също могат да бъдат класифицирани като устойчив на ръжда алуминий, твърд алуминий, ултра твърд алуминий, и кован алуминий според техните основни експлоатационни характеристики.
Леярските алуминиеви сплави също могат да бъдат класифицирани според различните основни легиращи елементи: До Да, Al Cu, Al Mg, Al Zn, и т.н.

Характеристики на термична обработка на алуминиева сплав

Алуминиевите сплави могат не само да подобрят своята якост чрез втвърдяване при студена деформация, но и допълнително повишават здравината си чрез топлинна обработка – “възрастово втвърдяване” метод.
Механизмът за термична обработка на алуминиевата сплав е различен от този на стоманата. След закаляване, твърдостта и здравината на стоманата веднага се увеличават, докато пластичността намалява. Алуминиевите сплави с компоненти между F и D/ могат да се нагряват до алфа фазовата област, изолиран, и се охлажда чрез водно охлаждане, за да се получат свръхнаситени алфа твърди разтвори при стайна температура. Тяхната здравина и твърдост не могат да бъдат увеличени веднага, но тяхната пластичност е значително подобрена. Този процес се нарича закаляване или третиране с разтвор.

Поради нестабилността на пренаситения твърд разтвор, получен след охлаждане, има тенденция за утаяване на втора фаза (фаза на укрепване). След като се остави на стайна температура за определен период от време или се загрее при ниски температури, атомите имат способността да се движат в рамките на решетката и постепенно да преминават към стабилно състояние, което води до значително увеличаване на якостта и твърдостта, докато пластичността намалява. Феноменът на по-нататъшно укрепване на сплавта след обработка с твърд разтвор във времето се нарича “възрастово втвърдяване” или “възрастово втвърдяване”. Процесът на стареене, извършван при стайна температура, се нарича естествено стареене, докато процесът на стареене, извършван при условия на нагряване, се нарича изкуствено стареене.

Деформируема алуминиева сплав

1. Алуминиева сплав против ръжда

Основните легиращи елементи са Mn и Mg. Този тип сплав е еднофазен твърд разтвор след коване и отгряване, така че има добра устойчивост на корозия и пластичност. Класът на устойчив на ръжда алуминий е представен от китайския префикс пинин “LF” последвано от пореден номер. Като например LF5, LF11, LF21, и т.н. Този тип сплав се използва главно за валцуване, заваряване, или устойчиви на корозия структурни компоненти с ниски натоварвания, като нефтени резервоари, тръби, жици, скелети с леко натоварване, и различни домакински уреди. Всички видове алуминиеви сплави против ръжда са алуминиеви сплави, които не могат да бъдат подсилени чрез топлинна обработка. За подобряване на здравината на сплавта, cold pressure processing can be applied, which can produce work hardening.

2. Hard aluminum alloy

Duraluminum is basically an Al Cu Mg alloy with a small amount of Mn. Various types of duralumins can be strengthened by aging, but their corrosion resistance is poor, especially in seawater. Следователно, hard aluminum components that require protection are wrapped with high-purity aluminum on the outside to make aluminum coated hard aluminum materials. Hard aluminum grades use the Chinese Pinyin prefix “LY” последвано от пореден номер, such as LY1 (rivet hard aluminum), LY11 (standard hard aluminum), and LY12 (high-strength hard aluminum).
Hard aluminum is a structural material with high specific strength, which has been widely used in the aviation industry and instrument manufacturing.

3. Super hard aluminum alloy (SD alloy)

It is an Al Cu Mg Zn alloy, който се получава чрез добавяне на Zn към твърд алуминий. Този тип сплав в момента е най-здравата алуминиева сплав, с по-висока специфична якост, затова се нарича свръхтвърд алуминий. Недостатъкът е и слабата устойчивост на корозия, което може да повиши температурата на изкуствено стареене или алуминиево покритие.
Степента на ултратвърдата алуминиева сплав е представена от китайския префикс пинин “LC” последвано от пореден номер. LC4, LC6, и т.н. обикновено се използват за производство на важни компоненти с високо напрежение, като самолетни греди.

4. Кована алуминиева сплав

Това е Al Cu Mg Si сплав с различни легиращи елементи, но съдържанието на всеки елемент е относително ниско, по този начин има добра термопластична устойчивост и устойчивост на корозия, и здравината му е сравнима с тази на твърдия алуминий. След закаляване и стареене, силата може да се подобри.
Степента на кована алуминиева сплав е представена от китайския префикс пинин “LD” последвано от пореден номер, като LD5, LD7, и т.н. Благодарение на отличното си представяне при коване, използва се главно за коване или коване на части, които понасят големи натоварвания на самолети или дизелови локомотиви.

Лята алуминиева сплав

Има много видове ляти алуминиеви сплави, сред които алуминиево-силициевите сплави имат добри характеристики при леене, достатъчна здравина, и ниска плътност, и са широко използвани, отчитане на повече от 50% от общото производство на лети алуминиеви сплави. Al Si сплави, съдържащи Si (10-13)% са най-типичните алуминиево-силициеви сплави, принадлежащи към евтектичен състав, известен като “силиконови алуминиеви сплави”.

Степента на лятата алуминиева сплав е представена от китайския префикс пинин “З”+Ал+други основни символи на елементи и процентно съдържание на думата “гласове”. например, ZAlSi12 представлява лята Al Si сплав, съдържаща 12% И.

Кодът на сплавта е представен от китайския префикс пинин “ZL” на “лят алуминий” последвано от три цифри. Първата цифра представлява категорията на сплавта, докато втората и третата цифра показват поредния номер на сплавта.

Пример ZL102 представлява леярска алуминиева сплав от серия Al Si No. 2.
Леената алуминиева сплав обикновено се използва за производство на части, които са леки, устойчиви на корозия, имат сложни форми, и имат определени механични свойства. Като алуминиеви бутала, корпуси на инструменти, компоненти на цилиндъра на двигателя с водно охлаждане, картери, и т.н.