Тема 5. Цветные металлы и их сплавы

 

Именно с цветных металлов началось применение металлов человеком. Вначале это были самородные металлы: медь, золото, серебро, затем олово и свинец.

Характерные особенности цветных металлов:

· окраска,

· большая пластичность,

· низкая твердость,

· низкая температура плавления,

· отсутствие полиморфных превращений.

Общепринято подразделение цветных металлов на следующие группы:

Благородные Легкие Легкоплавкие Тугоплавкие

Pt, Ag, Au, [Cu] Be, Mg, Al, [Ti] Zn, Sn, Pb, Sb, Bi, Hg W, Mo, Ta, Nb, Zr

.

 

 

35. АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

АЛЮМИНИЙ

 

Название «алюминий» происходит от латинского слова alumen - так за 500 лет до н. э. называли алюминиевые квас­цы, которые использовались для протравливания при кра­шении тканей и дубления кож.

По распространенности в природе алюминий занимает третье место после кислорода и кремния и первое место сре­ди металлов. По использованию в технике он занимает второе место после железа. В свободном виде алюминий не встре­чается, его получают из минералов - бокситов, нефелинов и алунитов, при этом сначала производят глинозем, а затем из глинозема путем электролиза получают алюминий.

В зависимости от содержания постоянных примесей алюминийделят на сле­дующие группы (ГОСТ 11069-74):

· алюминий особой чистоты марки А999 (0,001% примесей);

· алюминий высокой чистоты - А995, А99, А97. А95 (0,005-0,55 примесей);

· алюминий технической чистоты -А85, А8, А7, А5, А0 (0,15-0,5% примесей).

Название марки указы­вает ее чистоту. Например, марка А8 обозначает, что в ме­талле содержится 99,8% алюминия, в марке А995 -99,995% и А99 - 99,99% алюминия.

Порядковый номер - 13. Атомная масса - 27,0. Плотность при 20°С - 2,7 г/см³. Температура плавления - 660°С. Цвет - серебристо-белый Полиморфных превращений нет, решетка ГЦК с параметром а = 0,404 им.

Меха­нические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв – 50-90 МПа (5-9 кгс/мм²), относительное удлине­ние – 25-45%, твердость – 13-28 НВ.

Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабаты­вается резанием, имеет большую линейную усадку - 1,8%. В чистом виде алюминий применяется редко, в основном широко используются его сплавы с медью, магнием, крем­нием, железом и т. д. Алюминий и его сплавы необходимы для авиа- и машиностроения, линий электропередач, по­движного состава метро и железных дорог.

Хорошая коррозионная стойкость. Обладает высокой электрической проводимостью (65% от электро­проводимости меди). Чистый алюминий:

Основные примеси – железо, кремний - попадают в алюминий при производстве. Железо нерастворимо в алюминии, образует хрупкое соединение Fe AI₃, которое имеет форму игл, снижает прочность, а также коррозионную стойкость. Кремний присутствует в алюминии в свободном элементарном виде, кристаллы кремния охрупчивают AI. Кремний снижает жидкотекучесть, ухудшает литейные свойства. В промышленном алюминии одновременно присутствуют Fe и Si в виде тройных химических соединений: Al-Fe-Si.

Технический алюминий изготавливают в виде листов, профилей, прутков и других полуфабрикатов, маркируют АД0 и АД1 и применяют для ненагруженных деталей палубных надстроек речных и морских судов, корпуса часов, посуды, цистерн для молока, оконных рам и т.д.

 

36. СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

 

Сплавы на основе алюминия классифицируются:

1. По технологии изготовления полуфабрикатов и изделий:

· деформируемые - имеют высокую пластичность, используются для изготовления полуфабрикатов, поковок, штамповок различными способами ОМД (прокатка, ковка и т.д.);

· литейные - предназначены для изготовления деталей методами фасонного литья;

· спеченные (порошковые) - детали изготавливаются методом порошковой металургии.

2.По способности упрочняться термической обработкой:

· неупрочняемые;

· упрочняемые.

Способность упрочняться при термической обработке зависит от изменения концентрации твердого раствора с изменением температуры, а также от природы выделяющихся при термической обработке упрочняющих фаз.

3.По свойствам:

· сплавы повышенной прочности;

· жаропрочные;

· коррозионностойкие

Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью, малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, при достаточной прочности и пластичности широко применяются в авиации, судо- и автостроении, строительстве и др. отраслях промышленности.

Принадлежность алюминиевых сплавов к той или иной группе определяется типом диаграммы состояния алюминий -легирующий элемент.