Алюминий и его сплавы. Свойства, маркировка и применение

Аl - один из наиб. распростр-ых и легких конструкционных материалов. Плотность - 2.7 г/см³, температура плавления около 660 °С, твер­дость после прокатки и отжига около 20-25 НВ, отно­сит. удлинение 30-40%, предел прочности на растяжение 80-100 МПа. Пластичный, се­ребристо-белого цвета, высокая теплопровод­ность и электропроводность, хорошо обраб-ся давлением и сваривается; на воздухе покрывается тон­кой оксидной пленкой, защищающей от дальней­шего окисления и коррозии в разл. средах. Недостатки: плохая обраба­т-мость на металлорежущих станках и низкие ли­тейные свойства.

Осн. руды для выплавки Al: бокситы, алуниты, каолины и др. Наиб. богатые - бокситы - содержат до 50-60% оксида Al, а также оксиды железа, кремния, титана, кальция…

Осн. этапы технолог. процесса производства Al: получение глинозема из руд (выщелачивание его едким натром и пе­реводе в раствор алюмината натрия, из кот. затем осаждается гидрат оксида Al, в рез-те промывки и прокаливания гидрата оксида Al получают глинозем) и извлечение Al из глинозема (электролитич. разло­жением глинозема в электролизной ванне, электроли­т - раствор глинозема в криолите) и рафи­нирование Al.

В зав-сти от содержа­ния примесей выпускается около 30 марок Al. Причем чистота Al всех марок превышает 99%. Превышение чистоты на десятые или сотые доли процента указывается в марке после на­чальной буквы А. Так, в Al особой чистоты А999 содержится 0,001% примесей, высокой чистоты А995, А99, А97, А95—от 0,005 до 0,05% примесей и техниче­ской чистоты А 85, Л 8, А 7, А 6, А 5, АЕ — от 0,15% до 1,0% примесей. Буква Е в марке АЕ показывает, что Al предназначен для изготовления элек­трич. проводов.

Al отливают в виде чушек массой 5,15 и 1000 кг и плоских слитков разл. длины толщиной 140-400 мм и шириной 560-025 мм.

Применение: электрические провода, в быту, в пищевой пром-сти, в электронике и ядерной энергетике (корпуса самолетов, блоки, коробки передач, моторы, на­сосы, детали для искусств. спутников и космич. кораблей, цистерны для перевозки и хранения хим. продуктов, трубопроводы, рамы и двери); как антикоррозионное покрытие, в качестве легирующего эл-та в разл. сплавах и активного раскислителя при выплавке сталей.

Сплавы алюминия делятся на груп­пы: 1. Деформируемые - легируются медью, магнием, мар­ганцем, цинком, железом, кремнием и др. элементами, имеют высокую пластичность, выпускаются в виде листов, полос, плит, прутков, проволоки, труб и т. д. Эти сплавы делятся на упрочняемые (могут повышать свою прочность при термической обработке; наиб. распростр. – дюралюминий - сплав Al с медью, кремнием и же­лезом, а иногда с марганцем и магнием, маркируется буквой Д и цифрой, указывающей номер сплава, его хим. состав при марки­ровке не отражается) и неупрочняемые (высокая коррозионная стойкость; повышение проч­ности этих сплавов достигается в рез-те пластиче­ской деформации).

Осн. марок дюралюминия: Д1, Д16, Д18, Д19 и Д20, в которых со­держится меди 2,2-7,0%, кремния и железа 0,6-1,4%, марганца и магния 0,4-2,5%. Однако дюралюминий имеет низкую коррозионную стойкость и для защиты от коррозии подвергается плакированию - нанесению на поверхность деталей и изделий тонкого защитного слоя из чистого Al. Наиб. распростр. неупрочняемые сплавы - на основе Al и марганца, Al и магния, маркируются АМц и АМг, за кот. следуют цифры номера спла­ва. Пром-сть выпускает сплавы Al с марганцем марки АМц, содержащей от 1,0 до 1,6% марганца, и сплавы с магнием марок АМг1, …, АМг6, содержащие от 0,5 до 6,8% магния.

2. Литейные - высокая жидкотекучесть. В зав-сти от осн. легирующего эл-та - 5 групп: 1 группа сплавов легируется магни­ем, 2 - кремнием, 3 - медью, 4 - кремнием и медью и 5 - несколькими легирую­щими эл-тами одновременно. Маркируются буквами АЛ и но­мером, который не хар-ет ни состав, ни свойст­ва сплавов: АЛ1, АЛ2,..., АЛЗО. Сплавы алюминия с высоким содержанием магния - высокие ме­ханич. и антикоррозионные свойства, но худши­е литейные свойства по сравнению с др. груп­пами сплавов. Сплавы с высоким содержанием кремния - силумины - содержат 10-13% кремния, хар-ся лучшими литейными свойствами, но недостаточно прочны. Для ↑прочности силу­минов снижают содержание в них кремния и увеличи­вают добавки меди, марганца и магния. Легирование силуминов цинком повышает их жидкотекучесть и коррозионную стойкость. Литейные сплавы алюминия по­ставляются как в виде готовых отливок, так и в виде чушек.