Види алюмінію та алюмінієвих сплавів

Чистий алюміній

Характерною рисою чистого алюмінію є його низька щільність, що становить 2,72 г/см³, лише близько однієї третини щільності заліза або міді. Хороша провідність і теплопровідність, поступається лише сріблу та міді. Хімічні властивості алюмінію дуже активні.

В повітрі, поверхня алюмінію може з'єднуватися з киснем, утворюючи щільну захисну плівку Al2O3, що перешкоджає подальшому окисленню алюмінію. тому, алюміній має хорошу стійкість до корозії на повітрі та у воді, але він не може протистояти кислоті, луг, і сольова корозія.

Алюміній має гранецентровану кубічну решітку і хорошу пластичність (d=50%, ψ=80%). Його можна переробити в профілі, такі як дріт, пластини, смужки, і труби через холодний або гарячий тиск, але його міцність не висока, σb=80 МПа， Після холодної обробки, σb＝(150～250)МПа。 Таким чином чистий алюміній в основному використовується для виготовлення проводів, кабелі, тепловідводи, і сплави повсякденної потреби, які вимагають стійкості до іржі та корозії, але мають низькі вимоги до міцності.

Алюміній комерційної чистоти не такий чистий, як алюміній хімічної чистоти, оскільки містить домішки, такі як Fe, І, тощо. в різному ступені. Чим більше домішок міститься в алюмінії, тим нижча його провідність, теплопровідність, стійкість до атмосферної корозії, і пластичність.

Марки промислового чистого алюмінію в нашій країні розробляються з урахуванням ліміту домішок, наприклад L1 L2、L3……。 L — перший китайський ієрогліф піньїнь для “алюміній”, і чим вище порядковий номер, який додається після нього, тим нижча його чистота.

Алюмінієвий сплав

Чистий алюміній має низьку міцність і не підходить як конструкційний матеріал. Для підвищення його міцності, найефективнішим методом є додавання легуючих елементів, таких як Si, Cu, Mg, Мн, тощо. для виготовлення алюмінієвого сплаву (аероліт). Ці алюмінієві сплави мають високу міцність, але все ще є низька щільність, особливо висока питома міцність (тобто. відношення межі міцності до щільності), а також хорошу теплопровідність і стійкість до корозії.

Класифікація алюмінієвих сплавів

За складом і технологічними характеристиками алюмінієвих сплавів, їх можна розділити на дві категорії: деформовані алюмінієві сплави та литі алюмінієві сплави.
Коли склад сплаву менше D/точ, при нагріванні може утворювати структуру однофазного твердого розчину, має гарну пластичність і підходить для обробки тиском, тому його називають деформованим алюмінієвим сплавом.

Алюмінієві сплави зі складом, меншим за F-точку деформації, склад твердого розчину якого не змінюється з температурою і не може бути зміцнений термічною обробкою, називаються термооброблені неармовані алюмінієві сплави; Сплав із складом між F і D/, склад твердого розчину якого змінюється з температурою, можна зміцнити термічною обробкою, тому його називають алюмінієвим сплавом, який можна зміцнити термічною обробкою.

Сплави зі складом більше, ніж D/точка, евтектична структура з низькою температурою плавлення, хороша сипучість, підходить для лиття, називаються литі алюмінієві сплави, але не підходить для обробки тиском.

Алюмінієві сплави, що деформуються, також можна класифікувати як стійкий до іржі алюміній, твердий алюміній, надтвердий алюміній, і кованого алюмінію за основними експлуатаційними характеристиками.
Ливарні алюмінієві сплави також можна класифікувати за різними основними легуючими елементами: До Так, Al Cu, Al Mg, Al Zn, тощо.

Характеристики термообробки алюмінієвого сплаву

Алюмінієві сплави можуть не тільки підвищити свою міцність за допомогою холодного деформаційного зміцнення, але також додатково підвищують їхню міцність завдяки термічній обробці – “вікове загартування” метод.
Механізм термообробки алюмінієвого сплаву відрізняється від механізму термічної обробки сталі. Після гасіння, відразу підвищується твердість і міцність сталі, при цьому пластичність зменшується. Алюмінієві сплави з компонентами між F і D/ можна нагрівати до області альфа-фази, ізольовані, і гасять охолодженням водою для отримання перенасичених альфа-твердих розчинів при кімнатній температурі. Їх міцність і твердість неможливо відразу збільшити, але значно покращується їх пластичність. Цей процес називається загартуванням або обробкою розчином.

Через нестійкість перенасиченого твердого розчину, отриманого після гарту, є тенденція до прискорення другої фази (фаза зміцнення). Після витримування при кімнатній температурі протягом деякого часу або нагрівання при низьких температурах, атоми мають здатність переміщатися всередині решітки і поступово переходити в стійкий стан, що призводить до значного збільшення міцності та твердості, при цьому пластичність зменшується. Явище подальшого зміцнення сплаву після обробки твердим розчином з часом наз “вікове загартування” або “вікове загартування”. Процес старіння, що здійснюється при кімнатній температурі, називається природним старінням, тоді як процес старіння, що здійснюється в умовах нагрівання, називається штучним старінням.

Алюмінієвий сплав, що деформується

1. Антикорозійний алюмінієвий сплав

Основними легуючими елементами є Mn і Mg. Цей тип сплаву являє собою однофазний твердий розчин після кування і відпалу, тому він має хорошу стійкість до корозії та пластичність. Клас стійкості до іржі алюмінію представлений китайською префіксом піньїнь “LF” за яким слідує порядковий номер. Такі як LF5, LF11, LF21, тощо. Цей тип сплаву в основному використовується для прокату, зварювання, або корозійностійких структурних компонентів з низькими навантаженнями, наприклад масляні баки, труби, дроти, каркаси малого навантаження, та різноманітна побутова техніка. Усі види антикорозійних алюмінієвих сплавів — це алюмінієві сплави, які неможливо зміцнити термічною обробкою.. Для підвищення міцності сплаву, можна застосувати обробку холодним тиском, які можуть виробляти зміцнення.

2. Твердий алюмінієвий сплав

Дюралюміній в основному є сплавом Al Cu Mg з невеликою кількістю Mn. Старінням можна зміцнювати різні види дюралюмінію, але їх стійкість до корозії погана, особливо в морській воді. тому, Тверді алюмінієві компоненти, які потребують захисту, обгорнуті алюмінієм високої чистоти зовні, щоб зробити тверді алюмінієві матеріали з алюмінієвим покриттям. У сортах твердого алюмінію використовується китайський префікс Піньінь “LY” за яким слідує порядковий номер, наприклад LY1 (заклепка тверда алюмінієва), LY11 (стандартний твердий алюміній), і LY12 (високоміцний твердий алюміній).
Твердий алюміній є конструкційним матеріалом з високою питомою міцністю, який широко використовується в авіаційній промисловості та приладобудуванні.

3. Надтвердий алюмінієвий сплав (SD сплав)

Це сплав Al Cu Mg Zn, який виготовляється шляхом додавання Zn до твердого алюмінію. Цей вид сплаву на даний момент є найміцнішим алюмінієвим сплавом, з більшою питомою міцністю, тому його називають надтвердим алюмінієм. Недоліком також є низька стійкість до корозії, які можуть збільшити температуру штучного старіння або алюмінієве покриття.
Марка надтвердого алюмінієвого сплаву представлена ​​китайською префіксом піньінь “LC” за яким слідує порядковий номер. LC4, LC6, тощо. зазвичай використовуються для виготовлення важливих компонентів з високим навантаженням, наприклад авіаційні балки.

4. Кований алюмінієвий сплав

Це сплав Al Cu Mg Si з різними легуючими елементами, але вміст кожного елемента відносно низький, тому він має гарну термопластичну та корозійну стійкість, і його міцність порівнянна з твердим алюмінієм. Після загартування і витримки, міцність можна покращити.
Марка кованого алюмінієвого сплаву представлена ​​китайською приставкою піньінь “LD” за яким слідує порядковий номер, наприклад LD5, LD7, тощо. Завдяки відмінним характеристикам кування, він в основному використовується для кування або кування деталей, які несуть великі навантаження на літаки або дизельні локомотиви.

Литий алюмінієвий сплав

Існує багато видів литих алюмінієвих сплавів, серед яких алюмінієво-кремнієві сплави мають хороші ливарні характеристики, достатня міцність, і низькою щільністю, і широко використовуються, що становить понад 50% від загального виробництва литих алюмінієвих сплавів. Al Si сплави, що містять Si (10-13)% є найбільш типовими алюмінієво-кремнієвими сплавами, належність до евтектичного складу, широко відомий як “кремнієві алюмінієві сплави”.

Марка литого алюмінієвого сплаву представлена ​​китайською префіксом піньїнь “З”+Al+інші основні символи елементів і відсотковий вміст слова “акторський склад”. Наприклад, ZAlSi12 являє собою литий Al Si сплав, що містить 12% І.

Код сплаву представлено китайським префіксом піньїнь “ZL” з “литий алюміній” за яким йдуть три цифри. Перша цифра означає категорію сплаву, а друга і третя цифри означають порядковий номер сплаву.

Приклад ZL102 являє собою ливарний алюмінієвий сплав Al Si серії №. 2.
Литий алюмінієвий сплав зазвичай використовується для виготовлення легких деталей, стійкий до корозії, мають складні форми, і мають певні механічні властивості. Наприклад, алюмінієві поршні, корпуси приладів, компоненти циліндра двигуна з водяним охолодженням, картери, тощо.